一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料的表面處理工藝，具體是指一種高分子機(jī)電產(chǎn)品真空裝飾鍍膜工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大量的機(jī)電產(chǎn)品及其支撐材料等都是由高分子材料制作的，聚合物材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和聚合物基復(fù)合材料等。真空離子鍍是不能直接在聚合物材料表面鍍膜的，傳統(tǒng)的聚合物產(chǎn)品表面鍍膜一般采用電鍍的方法，電鍍對(duì)材料的導(dǎo)電性有很高的要求，而一般的聚合物材料都是絕緣的，因此需要對(duì)聚合物材料做很多改性，植入導(dǎo)電粒子，否則成膜性能差，光澤和外觀不好。比較先進(jìn)一點(diǎn)的工藝是先進(jìn)行底漆打底，然后蒸發(fā)鍍鋁，再覆蓋面漆的工藝，工藝復(fù)雜，效果較差，難以達(dá)到電鍍的飽滿度和光澤度，同時(shí)顏色容易發(fā)黃，金屬質(zhì)感差。
[0003]重要的是，傳統(tǒng)的電鍍表面處理“三廢”污染嚴(yán)重，特別是電鍍廢水屬于高濃度難降解有毒有害廢水，含有鹽酸、硫酸、重金屬等物質(zhì)，造成大量的重金屬沉淀，污染極其嚴(yán)重。為了處理電鍍廢水，反而需要投入更大的資金，形成了惡性循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，該工藝用于替代電鍍處理，杜絕“三廢”污染，提高了高分子產(chǎn)品的附加值，同時(shí)可以提供更多種顏色和外觀。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下工序:
(1)將高分子材料制品清洗干凈，送入裝備了鍍膜組件和離子源的鍍膜真空室內(nèi)，抽真空，同時(shí)，預(yù)加熱到100-200°c，待真空度到達(dá)7*10e-3的時(shí)候，通入工作氣體0.l_2Pa之間，開離子源對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行活化及改性處理，處理時(shí)間5-10分鐘；
(2)離子源不關(guān)閉，將工作氣體壓強(qiáng)調(diào)整為0.1-1Pa之間，開啟鍍膜部件，在高分子材料制品表面上沉積鍍膜上Cr打底層，所述的鍍膜部件為裝備了 Cr靶材的大功率磁控濺射靶，鍍膜時(shí)間為30-100分鐘；鍍膜結(jié)束后，開啟脈沖疊加直流偏壓10-300V，占空比10%-90% ；
(3)關(guān)閉離子源，關(guān)閉大功率磁控濺射靶，通入工作氣體，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.l_2Pa之間，高分子材料制品接通脈沖疊加直流偏壓10-300V，占空比10%-90%，調(diào)節(jié)多模式動(dòng)態(tài)耦合磁場(chǎng)頻率、波形與峰峰值，或者調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率與強(qiáng)度，調(diào)節(jié)聚焦引導(dǎo)磁場(chǎng)強(qiáng)度，開啟離子鍍弧源，在Cr打底層外制備離子鍍功能層，鍍膜時(shí)間為20-100分鐘；
(4)關(guān)閉離子鍍弧源，保持偏壓開啟，開啟離子源，開啟磁控濺射Al或者Ti或者Si靶，通入氧氣，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.l_2Pa之間，制備氧化物保護(hù)層，鍍膜時(shí)間10-50分鐘；
(5)鍍膜結(jié)束后，降溫到50度時(shí)候，關(guān)閉真空閥門，通入空氣，打開真空室門，取出處理后的高分子材料制品成品。
[0006]本設(shè)置中所述的Cr打底層主要采用大功率磁控濺射工藝，采用非平衡磁路設(shè)計(jì)，提高高分子產(chǎn)品附近的磁場(chǎng)分布，提高等離子體的密度、離化率及沉積速率，同時(shí)，采用陽極層離子源輔助沉積，提高膜基結(jié)合力。所述的氧化物保護(hù)層主要采用磁控濺射工藝，主要制備氧化硅、氧化鋁、氧化鈦等保護(hù)層。
[0007]所述離子鍍度功能層采用精細(xì)電弧離子鍍工藝，通過多模式耦合動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)控制弧斑的運(yùn)動(dòng)或者通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制弧斑的運(yùn)動(dòng)，減少大顆粒的發(fā)射，同時(shí)通過聚焦引導(dǎo)磁場(chǎng)，提高等離子體的通量和離化率。
[0008]進(jìn)一步設(shè)置是所述的Cr打底層厚度在0.5-2微米，離子鍍功能層厚度在0.5-3微米，氧化物保護(hù)層厚度在0.2-1微米。
[0009]進(jìn)一步設(shè)置是所述的離子鍍功能層為Cr、Al、T1、Cu或不銹鋼；或者是成分可調(diào)的T1、Al、Zr、Cu、Cr、Mo、W的金屬氮化物，氮化物，氧化物、硫化物、氮氧化物或碳氮化物，或者是C膜涂層。本設(shè)置主要起到美化產(chǎn)品美觀、防護(hù)基體、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，改變表面性質(zhì)、提高產(chǎn)品的耐磨防腐性能等功能。
[0010]進(jìn)一步設(shè)置是所述步驟(I)中高分子材料制品清洗干凈的工序?yàn)?采用超聲波清洗，并脫脂、去油、去離子和烘干。
[0011]進(jìn)一步設(shè)置是所述的工作氣體為Ar、N2、CO、NH3、O2、H2—種或多種氣體組合。
[0012]本發(fā)明工藝的有益效果是:
采用大功率磁控濺射鍍Cr，提高了沉積速率、提高了膜層與基底的結(jié)合強(qiáng)度，保證了產(chǎn)品的外觀與光潔度、提高了產(chǎn)品的防腐性能。
[0013]采用精細(xì)電弧離子鍍工藝，改善了弧斑放電，減少了大顆粒的發(fā)射，提高了離子密度與離子能量、可以制備各種顏色的功能層。
[0014]采用磁控濺射制備氧化物保護(hù)層，可以提高產(chǎn)品耐磨度，避免劃傷，同時(shí)提高產(chǎn)品的透明度與飽滿度，保證產(chǎn)品的長(zhǎng)期不變色。
[0015]通過Cr打底層，離子鍍功能層，表面保護(hù)層等復(fù)合膜層三層復(fù)合涂層形成了具有各種顏色與金屬光澤的表面外觀，提高了產(chǎn)品的檔次和附加值。
[0016]所以的處理工序無三廢排放，環(huán)保無污染。方法簡(jiǎn)單，通用，可適用于所有的高分子機(jī)電產(chǎn)品。
[0017]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明的所加工的高分子材料制品的膜層結(jié)構(gòu)圖，圖中，I為高分子材料制品，2為Cr打底層，3為離子鍍功能層，4為氧化物保護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例
[0020]如圖1所不的聞分子材料制品的處理工序?yàn)?
將產(chǎn)品上掛，進(jìn)行超聲波清洗，主要包括脫脂、去油、去離子、烘干等工序，產(chǎn)品清洗干凈以后，待鍍膜。清洗干凈的高分子機(jī)電產(chǎn)品送入鍍膜真空室內(nèi)，抽真空。同時(shí)，預(yù)加熱到120度，待真空度到達(dá)7*10e-3的時(shí)候，通入工作氣體氬氣或氮?dú)?.3Pa之間，開離子源對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行活化及改性處理，處理時(shí)間6分鐘，改善產(chǎn)品表面的狀態(tài)，待鍍膜。離子源不關(guān)閉，將工作氣體氬氣壓強(qiáng)調(diào)整為0.5Pa，開啟大功率磁控濺射靶材Cr靶，進(jìn)行離子源輔助沉積Cr打底層。鍍膜時(shí)間為60分鐘。鍍膜時(shí)間20分鐘后，開啟脈沖疊加直流偏壓50V，占空比70%。關(guān)閉離子源，關(guān)閉大功率磁控濺射靶，通入工作氣體氬氣、氮?dú)饣旌蠚怏w，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.8Pa，高分子機(jī)電產(chǎn)品接通脈沖疊加直流偏壓60V，占空比70%，調(diào)節(jié)多模式動(dòng)態(tài)耦合磁場(chǎng)頻率10Hz、方波、占空比為50%，峰峰值0-15V，調(diào)節(jié)聚焦引導(dǎo)磁場(chǎng)強(qiáng)度50Gs，開啟離子鍍弧源，弧電流70A，進(jìn)行功能層制備。鍍膜時(shí)間為60分鐘。關(guān)閉弧源，保持偏壓開啟，開啟離子源，開啟磁控濺射Al靶，通入氧氣，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.5Pa，制備氧化物保護(hù)層，鍍膜時(shí)間10分鐘。鍍膜結(jié)束后，降溫到50度時(shí)候，關(guān)閉真空閥門，通入空氣，打開真空室門，取出產(chǎn)品，形成黃金色澤外觀的產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，其特征在于包括以下工序: (1)將高分子材料制品清洗干凈，送入裝備了鍍膜組件和離子源的鍍膜真空室內(nèi)，抽真空，同時(shí)，預(yù)加熱到100-200°c，待真空度到達(dá)7*10e-3的時(shí)候，通入工作氣體0.l_2Pa之間，開離子源對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行活化及改性處理，處理時(shí)間5-10分鐘； (2)離子源不關(guān)閉，將工作氣體壓強(qiáng)調(diào)整為0.1-1Pa之間，開啟鍍膜部件，在高分子材料制品表面上沉積鍍膜上Cr打底層，所述的鍍膜部件為裝備了 Cr靶材的大功率磁控濺射靶，鍍膜時(shí)間為30-100分鐘；鍍膜結(jié)束后，開啟脈沖疊加直流偏壓10-300V，占空比10%-90% ； (3)關(guān)閉離子源，關(guān)閉大功率磁控濺射靶，通入工作氣體，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.l_2Pa之間，高分子材料制品接通脈沖疊加直流偏壓10-300V，占空比10%-90%，調(diào)節(jié)多模式動(dòng)態(tài)耦合磁場(chǎng)頻率、波形與峰峰值，或者調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率與強(qiáng)度，調(diào)節(jié)聚焦引導(dǎo)磁場(chǎng)強(qiáng)度，開啟離子鍍弧源，在Cr打底層外制備離子鍍功能層，鍍膜時(shí)間為20-100分鐘； (4)關(guān)閉離子鍍弧源，保持偏壓開啟，開啟離子源，開啟磁控濺射Al或者Ti或者Si靶，通入氧氣，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)在0.l_2Pa之間，制備氧化物保護(hù)層，鍍膜時(shí)間10-50分鐘； (5)鍍膜結(jié)束后，降溫到50度時(shí)候，關(guān)閉真空閥門，通入空氣，打開真空室門，取出處理后的高分子材料制品成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，其特征在于:所述的Cr打底層厚度在0.5-2微米，離子鍍功能層厚度在0.5-3微米，氧化物保護(hù)層厚度在0.2-1微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，其特征在于:所述的離子鍍功能層為Cr、Al、T1、Cu或不銹鋼；或者是成分可調(diào)的T1、Al、Zr、Cu、Cr、Mo、W的金屬氮化物，氮化物，氧化物、硫化物、氮氧化物或碳氮化物，或者是C膜涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，其特征在于:所述步驟(I)中高分子材料制品清洗干凈的工序?yàn)?采用超聲波清洗，并脫脂、去油、去離子和烘干。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，其特征在于:所述的工作氣體為Ar、N2、CO、NH3> O2、H2—種或多種氣體組合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高分子材料制品的真空裝飾鍍膜工藝，該工藝主要包括產(chǎn)品表面清洗，產(chǎn)品表面等離子活化，大功率磁控濺射鍍Cr層，精細(xì)電弧離子鍍功能層，大功率磁控濺射保護(hù)層。該工藝的膜層主要包括Cr打底層，離子鍍功能層，氧化物保護(hù)層。該工藝優(yōu)點(diǎn)是：用于替代電鍍處理，杜絕“三廢”污染，提高了高分子產(chǎn)品的附加值，同時(shí)可以提供更多種顏色和外觀。
【IPC分類】C23C14-20, C23C14-06, C23C14-35
【公開號(hào)】CN104694878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510096024
【發(fā)明人】王向紅
【申請(qǐng)人】溫州大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日