一种耐老化周期变量反应黑铬镀膜及形成方法与流程

文档序号:15457815发布日期:2018-09-15 01:40

本发明涉及一种表面处理领域,具体地涉及一种轮毂表面处理方法。



背景技术:

气相淀积表面处理方式分为物理气相沉积、化学气相沉积,物理化学混合气相沉积。也可以根据原理分为蒸镀、等离子多弧溅镀、磁控溅射及反应溅镀。气相沉积广泛应用在汽车零部件制造业,汽车轮毂应用磁控溅镀作为表面装饰在售后市场得到应用和推广,其特点是为了使零部件表面达到金属镜面光泽装饰效果,与传统涂装相结合,不仅美观大方,而且涂层性能可以达到汽车厂标准。

反应式磁控溅射是在真空室,在磁控溅射过程中通入反应气体,与溅射出来的技术离子进行化学反应,产生新的化合物沉积到基体表面,根据通入反应气体的浓度控制沉积到工件表面化合物的百分含量,形成相关合金镀膜的方法。此方法可以得到光亮镜面的黑亮金属外观新效果,绿色环保、成本低。

根据轮毂表面涂层耐腐蚀性、耐候性、装饰性等要求,选择非磁性金属或合金材料做靶材。铸造铝合金轮毂表面比较粗糙,直接进行镀膜,不能形成光亮的镀膜,因此必须在轮毂上喷上涂层,形成镜面效果的表面,再在光亮的有表面上上进行镀膜。为了延长金属镀膜长久的光泽感和长久的使用寿命,再在镀膜上喷涂透明粉涂层,得到美观耐久的涂层。同时要求镀膜材料与上下涂层达到良好的结合力,也要有较强的耐腐蚀性能。

采用磁控镀膜的方法很多。一种方式是白亮的金属镀膜上面喷漆黑色透明漆,达到黑亮的黑铬外观;另一种方式是高光树脂为黑色,降低镀膜厚度,使得镀膜达到半透明状态,透射出底层黑色,达到黑亮;以上这两种形式各有优缺点,第一种方式带颜色的透明漆容易产生色差,黑色透明漆厚度不同,颜色不同,而且黑色透明涂层的喷涂厚度一般只有10-30微米,对镀膜的保护较差,不能达到长久使用标准;第二种方式半透镀膜不能完全遮盖底层树脂,长期暴晒,紫外老化产生层间附着力不合格。



技术实现要素:

因此,本发明的目的是提供一种耐老化周期变量反应黑铬镀膜及形成该保护膜的方法。

一种耐老化黑铬轮毂高真空反应磁控镀膜,所述镀膜依次包括:铝合金基体、硅烷转化膜、高光有机树脂涂层、金属化合物及金属单质周期性变化含量合金镀膜、透明树脂涂层。

所述的硅烷转化膜,采用硅烷前处理钝化工艺,钝化膜提高铝合金与有机涂层结合力,同时提高铝合金表面耐腐蚀性能。

所述的高光有机树脂涂膜使用环氧树脂粉末涂料,环氧树脂粉末涂料采用静电喷涂在铝合金轮毂表面,经过烘箱固化形成光洁度极高的涂层。

所述的金属化合物及金属单质周期性变化含量合金镀膜,镍成分0-90%,铬成分10%-100%,碳化铬0-90%,碳化镍0-90%,沉积到表面达到黑亮金属色,变化碳化物的含量,调节镀膜的金属光泽度。

透明树脂膜是纯丙烯酸树脂涂层,厚度是80-150μm,采用静电粉末喷涂,在镀膜上形成高透明涂层。

所述的高光有机树脂涂层的厚度是120~250μm,充分遮盖铝合金铸造面和机加工刀纹,使铝合金轮毂表面光洁平整的镜面效果。

所述的铬、镍铬合金、碳化铬、碳化镍共同沉积,形成轮毂耐老化周期变量黑铬镀膜,开启工作气体氩气和乙炔按照一定比例混合气体,镀膜时先开启铬靶,形成铬及碳化铬镀膜打底,然后开启镍铬合金靶,双靶共镀,形成铬、镍、镍铬合金、碳化铬、碳化镍沉积膜,最后只开启铬靶,形成铬及碳化铬镀膜,整体镀膜厚度120-200nm。

一种形成耐老化黑铬轮毂高真空反应磁控镀膜的方法,所述的方法工艺流程为:硅烷预处理-喷涂高光介质粉-镀膜-喷涂透明粉。

(1)铝合金或其他金属表面进行预硅烷预处理,其步骤包括:热水洗+脱脂碱洗+热水洗+水洗+酸洗+纯水洗+纯水洗+硅烷钝化+纯水洗+封闭+纯水洗+水分烘干。

(2)工艺流程中喷涂高光粉末涂层是指在轮毂金属表面采用静电喷涂环氧粉末涂料,进行固化,也可以采用聚酯粉末涂料。涂层固化后表面达到镜面光洁度,与铝基体有良好的附着力及防腐蚀性能。

(3)镀膜是指,固化完介质粉后的轮毂表面上进行高真空磁控溅镀,溅镀靶材包括纯铬靶材和镍铬金属靶材,两个靶材根据颜色设定不同的功率,按照工艺先后开启镀膜,轮毂在设备里可以进行自传、公转,镀膜时候通入氩气和乙炔预混气体,形成铬及碳化铬镀膜打底,厚度5-10nm,形成的镀膜与高光有机涂层有良好的附着力,然后开启镍铬合金靶,双靶共镀,形成铬、镍、镍铬合金、碳化铬、碳化镍沉积膜,镀膜厚度为80-150nm,最后只开启铬靶,形成铬及碳化铬镀膜,厚度5-10nm,整个反应镀膜厚在120-250 nm。达到一定先后和比例的溅镀到轮毂表面,轮毂的公转和自传使表面镀膜厚度均一,颜色一致,镀膜与底层高光树脂涂层具有了良好的结合力。

(4)在工艺流程中的喷涂透明粉是指,镀完膜后的轮毂的表面上喷透明粉并且进行固化,所述的透明粉是丙烯酸树脂或者聚酯粉末涂料,透明涂层与镀膜具有良好结合力,树脂本身也具备耐老化及其他性能。

在步骤(1)对表面进行预处理的步骤,所述的钝化为硅烷转化膜,水分烘箱烘烤温度150℃,30min,转化膜提高铝合金表面耐腐蚀性。

在步骤(2)中,高光介质粉,厚度是80~150μm,轮辐表面固化温度是220℃,固化时间是20min,优选环氧树脂,涂层固化后硬度2-3H。高光介质粉颜色可以是黑色或者其他颜色。涂层铝合金表面具有良好的结合力,同时具有较强的耐腐蚀性能。固化后涂层表面达到镜面的光洁度,涂层的玻璃化温度在80-120℃比较好。

在步骤(3)中,镀膜工件温度为80~150℃,降低涂层的硬度提高镀膜与涂层的附着力,工作气体氩气流量为40~80cc/min,铬靶和镍铬合金靶镀膜电流为15~30A,550 v≤电压<800v;真空度为2~8*10-3Pa,双靶材镀膜时间为15~40s,所述的工作气体为99.999%氩气,反应气体是乙炔,纯度为99.999%。镀膜环境湿度为≤50%。镀膜开启顺序,先通入氩气和乙炔预混合气体,再开启纯铬电源镀3-7秒,然后双靶同时开14-24秒,最后单独镀纯铬3-7秒,轮毂在溅镀同时进行旋转,形成周期变量合金黑铬镀膜,靶材冷却的温度15-20℃,避免温度过高产生反应镀膜的颜色变化。

在步骤(3)中,氩气和乙炔提前预混合,可以从0-90%调整混合气体中乙炔的百分含量,总气量120-400cc/min。乙炔浓度越低,镀膜亮度越高,乙炔浓度越高,镀膜亮度越低,颜色越黑。亮度颜色L值可以再55-85之间调整。

在步骤(4)中,喷涂纯丙烯酸透明粉厚度是80~150μm,轮毂表面固化温度是177摄氏度,时间是20min,涂层硬度H级。涂层具有优异的耐老化性能,经长期使用不变色,涂层附着力不降低,与镀膜结合力良好,有效的保护镀膜在使用过程中不损伤,提高镀膜的使用寿命。也可以喷涂聚酯透明粉固化后在喷涂丙烯酸透明漆。

本发明的耐老化周期变量反应黑铬镀膜的方法优点在于:(1)增加黑铬镀膜厚度,可以调整镀膜的颜色L值。(2)改善沉积层的应力残留,解决镀膜喷涂透明粉时加热、冷却时龟裂问题;(3)提高镀膜与底层高光树脂材料结合力问题;(4)提高镀膜和表面透明涂层结合力和结合力耐久性问题;(5)形成黑铬光亮的颜色外观,起到美观装饰作用;(6)涂层系统具备良好的耐腐蚀性能;(7)镀膜厚度遮盖力强,有效阻止紫外线透过,提高耐久老化性。(8)绿色镀膜,代替同种颜色其他镀膜方式,绿色环保。采用这种新的反应混合材料镀膜工艺后,基本上解决了以上问题。本发明的技术方案还可以应用于其他用途,比如电子产品外壳、汽车内外饰件等。

具体实施方式

本发明的镀膜方法实施例中采用两种靶材,一种是纯铬靶材,铬的质量百分比为99.95%,另一种是镍铬合金,镍铬合金纯度为99.95%,合金中镍的含量18%。工作气体为氩气,纯度为99.999%;反应气体为乙炔,纯度为99.999%;设备为高真空磁控溅射镀膜机,设备可以进行反应溅射镀膜工艺。铝车轮材料为A356.2铝合金;预处理采用硅烷钝化处理工艺;高光介质涂层应用环氧粉末涂料;透明涂层:纯丙烯酸透明粉末涂料。

涂层按照美国通用汽车轮毂涂装性能标准进行检查,检查项目有百格附着力、CASS、FLIFORM、耐高湿度试验、涂层紫外耐老化等。

一种形成耐老化黑铬轮毂高真空反应磁控镀膜的方法,所述的方法工艺流程为:硅烷预处理-喷涂高光介质粉-镀膜-喷涂透明粉。

(1)硅烷预处理, 预处理步骤包括:热水洗+脱脂碱洗+热水洗+水洗+酸洗+纯水洗+纯水洗+硅烷钝化+纯水洗+封闭+纯水洗+水分烘干。

(2)喷涂高光粉末涂层,在轮毂金属表面采用静电喷涂环氧粉末涂料,进行固化,所述的底粉是环氧树脂粉末,也可以采用聚酯粉末涂料。涂层固化后表面达到镜面光洁度,与铝基体有良好的附着力;喷涂厚度150μm。

(3)固化完介质粉后的轮毂表面上进行高真空磁控溅镀,溅镀靶材包括纯铬靶材和镍铬金属靶材,喷涂完高光介质粉固化完全,轮毂温度为100摄氏度,通入氩气,流量为80cc/min,乙炔气体240 cc/min,膜电流为纯铬靶材15 A ,镍铬合金靶材18A;真空度为5*10-3Pa,充入混合气体,第一阶段开启纯铬合金,镀膜时间6秒钟,自传公转3秒/转;第二阶段开启纯铬和镍铬合金双靶,镀膜时间为30s,自传公转3秒/转;第三阶段开启纯Cr,镀膜时间6秒钟,自传公转3秒/转。所采用的镍铬合金为镍含量80%的合金材料。

(4)喷涂透明粉是指,PVD镀完膜后的轮毂的表面上喷透明粉并且进行固化,透明粉是丙烯酸树脂粉末涂料,透明涂层与镀膜具有良好结合力,树脂本身也具备耐老化及其他性能。

对比例1:使用本领域一般采用的方法来制备PVD保护层。采用靶材为纯Cr单靶,黑色底粉,PVD半透膜达到黑铬颜色镀膜。采用的工艺方法和涂层结构与本发明的制备方法相同。

对比例2:使用本领域一般采用的方法来制备PVD保护层。采用靶材为NiCr合金单靶,黑色底粉,PVD半透膜达到黑铬颜色镀膜。采用的工艺方法和涂层结构与本发明的制备方法相同。

采用实施例1与比例1、2金属表面延展性多层溅镀涂层进行了以下的检测和对比,见下表:

由此可见,本发明的方法中,镀膜温度、氩气流量,乙炔气体流量、镀膜电流、真空度、NiCr合金靶材和纯Cr镀膜时间为关键参数,乙炔气体与氩气混合比例及镀膜参数是得到镀膜颜色、厚度及耐老化关键。通过以上的工艺,得到了性能良好的镀膜。本发明中,实施例的技术方案通过摸索以上的条件得到了最佳的条件。在该最佳的条件下涂层检测实验结果最好。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1