专利名称：一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法
技术领域：
本发明涉及ー种工程塑料的表面处理方法，尤其是涉及适用于家电、汽车、卫浴、五金等领域的ー种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法。
背景技术：
现有的塑料电镀的拉丝常规エ艺流程为除油除蜡，粗化，活化，敏化，还原，化学镍，电镀焦铜，电镀酸铜，电镀镍；然后进行拉丝，除油，活化 ，电镀铬或者最后PVD，其缺点是会产生大量的废水和重金属污染物。中国专利200910135647. 4公开ー种仿铜效果好、铜金属质感强、保光保色时间长且易规模化生产的金属材表面仿铜拉丝エ艺。其步骤如下I)金属材表面常规化学预处理，使金属表面洁净和光滑平整；2)静电喷涂含颜料的透明红户外粉末涂料或纯透明户外粉末涂料；3)以仿铜底色深灰蓝色或黒色直纹的热敏转印纸进行热转印，获得仿铜拉丝效果。中国专利201010183049. 5公开ー种壳体的制作方法，包括以下步骤提供一公模及ー母模；利用化学药剂对母模的表面进行咬花处理以使所述母模的表面形成咬花结构；对所述母模的表面进行拉丝处理以使所述母模的表面形成拉丝纹理；及利用所述公模及母模制作出具有咬花及拉丝效果的外売。该发明壳体的制作方法可制作出具有咬花及拉丝效果的外壳，制作流程简单，且制作出的外売上的图案不易脱落。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的塑料电镀拉丝エ艺中存在的缺点与不足，提供可以实现塑料材料的环保绿色拉丝表面处理，获得的拉丝效果可与传统水电镀拉丝相媲美，同时，整个过程不产生重金属及水的污染，有效地減少重金属能源及水资源的使用，有效地改善表面处理过程对环境影响的ー种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法。本发明包括以下步骤5)对含有金属顔料的工程塑料基材进行拉丝处理；6)在经过步骤I)处理的工程塑料基材进行清洗；7)在经过步骤2)处理的工程塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层；8)在经过步骤3)处理的塑料基材进行喷涂底漆和面漆。在步骤I)中，所述工程塑料基材之机械物性及耐热温度比丙烯腈-丁ニ烯-苯こ烯塑料(ABS)塑料优越；所述工程塑料包括聚对苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)，聚碳酸酯和丙烯臆-丁ニ烯-苯こ烯共聚物(PC/ABS)，聚苯醚(PP0)，尼龙(PA6/PA66)，玻璃纤维增强的聚对苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)，聚碳酸酯和丙烯臆-丁ニ烯-苯こ烯共聚物(PC/ABS)，聚苯醚(PP0)，或者矿粉增强的尼龙(PA6);所述拉丝处理，可采用自动或者人工的方式进行拉丝，拉丝机的转速为200 1000r/min ;拉丝轮可为尼龙轮,飞翼轮等中的ー种；所述金属颜料可为金属铝粉、金属铜粉、金属锌粉等中至少ー种，金属顔料的用量按质量百分比可占工程塑料基材含量的1% 10%。在步骤2)中，所述清洗，可采用手工擦拭除尘除油处理；在步骤3)中，所述物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流O. 3 O. 6A,偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速10 100SCCM，氧气流速O 150SCCM，乙炔流速O 150SCCM，时间3 5min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；所述大功率溅射沉积金属层的工艺条件可为采用大功率中频脉冲或者大功率直流电源，电源电流40 200A,电压400 600V，沉积时间5 14min，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速60 200SCCM ;所述金属层可采用铝、铜、镍铬合金、铬中的一种；还可以在大功率溅射沉积金属层后再镀一层保护膜，所述保护膜可为氧化硅膜，氧化铝膜，氧化铬膜，氧化镍铬膜等中的一种。在步骤4)中，所述喷涂底漆层和面漆层可以为紫外光固化(UV)漆、聚氨酯漆(PU)漆中的至少一种；喷涂方式为本领域技术人员所公知的方法，底漆层的厚度可为10 30 μ m ;面漆层的厚度可为10 30 μ m ;在所述底漆中可进行调色处理，调试出所需的颜色，所述颜色可选自拉丝镍(BN或者 BNP)颜色L*=72. 7 75. 7，Α*=0· 2 O. 8，Β*=6· 2 8. O ;拉丝不锈钢(SS)颜色:L*=72 76，Α*=0· 2 O. 8，Β*=4· 2 6 ;拉丝深镍色(SL或者 SRS)颜色L*=72 76，Α*=0· 2 O. 8，Β*=8· 5 11。其中，(L*表示黑白，O为黑色，100为白色，(Γ100之间为黑色；Α*:正值表示红色，负值表示绿色；Β* :正值表示黄色,负值表示蓝色)。与现有的塑料电镀拉丝相比，本发明具有以下优点I)对工程塑料基材实施拉丝处理，再结合物理气相沉积(PVD)大功率溅射技术和喷漆技术即可达到现有塑料电镀拉丝的效果，通过减少了金属的用量，降低成本。2)采用物理气相沉积(PVD)大功率溅射技术，并依次实施PVD等离子体改性、溅射金属层实现塑胶基材金属化，取代传统的电镀的高浓度的铬酸粗化、中和、敏化、还原、化学镍、电镀铜和电镀镍等工序，能够满足没有废水的排放的要求，以及减少这些有害物质对环境和人类的危害。3)本发明的表面处理方法获得的拉丝膜层的抗耐蚀性高，CASS可通过16h以上，满足家电，卫浴行业功能要求。
具体实施例方式实施例I改性聚苯醚PPO塑料基材镀膜拉丝处理I)对内含有1%金属铝粉颜料的聚苯醚PPO塑料基材进行拉丝处理，采用人工的方式进行拉丝，拉丝机的转速为lOOOr/min ;拉丝轮可为尼龙轮。2)在经过步骤I)处理的聚苯醚PPO塑料基材进行手工擦拭除尘除油处理。3)在经过步骤2)处理的聚苯醚PPO塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层；物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流O. 3，偏压20V，占空比80%，氩气流速100SCCM，乙炔流速50SCCM，时间5min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；大功率溅射沉积金属层的工艺条件可为采用大功率中频脉冲，电源电流200A，电压600V，沉积时间5min，偏压80V，占空比80%，氩气流速60SCCM ;金属层可为纯铝；可以在大功率溅射沉积金属层后再镀ー层氧化铝保护膜。4)喷涂底漆层和面漆层对聚苯醚PPO塑料基材的进行喷涂紫外光固化(UV)底漆和UV面漆，采用自动喷枪进行喷涂，底漆喷涂的具体方法可为喷镀ー层UV漆后(漆层厚10 u m)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(70°C X 5min)，流平、烘干后送入紫外线光固化段进行UV照射固化交联(时间10s)，UV照射固化的能量为lOOOmJ/cm2。面漆喷涂的具体方法可为喷镀ー层UV漆后(漆层厚3(^!11)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(7()でX8min)，流平、烘干后送入紫外线光固化段进行UV照射固化交联(时间10s)，UV照射固化的能量为1500mJ/cm2。并在面漆中进行调色，调出拉丝镍(BN)顔色。參照卫浴的标准，对镀膜拉丝产品进行以下测试标准进行测试I. CASS (防腐蚀测试 ASTM B368-09)-----16h ； 2. AASS (盐雾测试 ASTM G85-9)--------96h ；3.冷热循环测试(ASME Al 12. 18.ト2005/CSA B125.ト05)4cycles ；4.落砂测试(ASTM D968-09，Method A)-----121iter ；5.水浸测试(ASTM D870-02)--------38±2°C X24h ；6.耐化学性测试(ASTM D1308-02)--------Na OH 6mol/L ；7.铅笔硬度(ASTM D3363-05)------中华铅笔 2H ；8.百割测试(ASTM D3359-09)------3B 以上。结果如下1. CASS 16h OK ;2. AASS 96h OK ；3.冷热循环测试OK ；4.落砂测试OK ；水浸测试0K，没有颜色变化；6.耐化学性测试OK ;7.铅笔硬度中华铅笔2H;8.百割测试5B ；产品的颜色采用美能达分光色差仪I色差计CM_2600d来測量LAB值，測量结果如下:L*=74. 8, A*=0. 45, B*=7. 8。实施例2玻璃纤维增强的尼龙PA6塑料基材镀膜拉丝处理I)对内含有10%金属铜粉颜料的玻璃纤维增强的尼龙PA6塑料基材进行拉丝处理，采用自动的方式进行拉丝，拉丝机的转速为200r/min ;拉丝轮可为飞翼轮。2)在经过步骤I)处理的玻璃纤维增强的尼龙PA6基材进行手工擦拭除尘除油处理。3)在经过步骤2)处理的玻璃纤维增强的尼龙PA6基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层；物理气相沉积等离子体改性的エ艺条件可为离子源电流0. 6A，偏压80V，占空比40%，氩气流速10SCCM，氧气流速150SCCM，时间3min，以达到清洁及化活化基体表面之目的；大功率溅射沉积金属层的エ艺条件可为采用大功率直流电源，电源电流40A，电压400V，沉积时间14min，偏压20V，占空比40%，氩气流速200SCCM ；金属层可为镍铬合金；4)喷涂底漆层和面漆层对玻璃纤维增强的尼龙PA6塑料基材的进进行喷涂聚氨酯漆(PU)底漆和聚氨酯漆(PU)面漆，采用自动喷枪进行喷涂，底漆喷涂的具体方法可为喷镀ー层聚氨酯漆(PU)漆后(漆层厚30 ym)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(60°C X120min)。面漆喷涂的具体方法可为喷镀ー层聚氨酯漆(PU)漆后(漆层厚10 ym)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(60°C X60min)。并在底漆中进行调色，调出拉丝不锈钢(SS)颜色。参照卫浴的标准，对镀膜拉丝产品进行以下测试标准进行测试I. CASS (防腐蚀测试 ASTM B368-09)-----16h ；2. AASS (盐雾测试 ASTM G85-9)-------96h ；3.冷热循环测试(ASME Al 12. 18. 1-2005/CSA B125. I_05)—4cycles ；
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4.落砂测试(ASTM D968-09, Method A)-----121iter ；5.水浸测试(ASTM D870-02)--------38±2°C X24h ；6.耐化学性测试(ASTM D1308-02)--------Na OH 6mol/L ；7.铅笔硬度(ASTM D3363-05)------中华铅笔 2H ；8.百割测试(ASTM D3359-09)------3B 以上。结果如下1. CASS 16小时OK ；2. AAS S96小时OK ；3.冷热循环测试OK ；4.落砂测试OK ;水浸测试0K，没有颜色变化；6.耐化学性测试OK ;7.铅笔硬度中华铅笔2H ;8.百割测试5B ；产品的颜色采用美能达分光色差仪I色差计CM_2600d来测量LAB值，测量结果如下:L*=75. 2, Α*=0· 72, Β*=4· 9。实施例3改性聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT塑料基材镀膜拉丝处理I)对内含有5%金属锌粉颜料的聚对苯二甲酸丁二醇酯塑料基材进行拉丝处理，采用人工的方式进行拉丝，拉丝机的转速为500r/min ;拉丝轮可为尼龙轮。2)在经过步骤I)处理的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT塑料基材进行手工擦拭除尘除油处理。3)在经过步骤2)处理的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层；物理气相沉积等离子体改性的工艺条件可为离子源电流O. 4A，偏压40V，占空比50%，氩气流速50SCCM，氧气流速50SCCM，时间4min,以达到清洁及化活化基体表面之目的；大功率溅射沉积金属层的工艺条件可为采用大功率中频脉冲，电源电流100A，电压500V，沉积时间lOmin，偏压50V，占空比60%，氩气流速150SCCM ;金属层可采用铜，还可以在大功率溅射沉积金属铜层后再镀一层氧化硅保护膜。4)喷涂底漆层和面漆层对经过步骤4)处理的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT塑胶基材的进行喷涂聚氨酯漆(UV)底漆和PU面漆，采用自动喷枪进行喷涂，底漆喷涂的具体方法可为喷镀一层UV漆后(漆层厚20μπι)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(70°C X8min)，流平、烘干后送入紫外线光固化段进行UV照射固化交联(时间10s)，UV照射固化的能量为1200mJ/cm2。面漆喷涂的具体方法可为喷镀一层聚氨酯漆(PU)漆后(漆层厚20 μ m)，送入红外线烘干段，进行流平、烘干(70°C X90min)。并在底漆中进行调色，调出拉丝深镍色(SL)颜色。参照卫浴的标准，对镀膜拉丝产品进行以下测试标准进行测试I. CASS (防腐蚀测试 ASTM B368-09)-----16h ；2. AASS (盐雾测试 ASTM G85-9)--------96h ；3.冷热循环测试(ASME Al 12. 18. 1-2005/CSA B125. I_05)4cycles ；4.落砂测试(ASTM D968-09，Method A)-----121iter ；
5.水浸测试(ASTM D870-02)--------38±2°C X24h ；6.耐化学性测试(ASTM D1308-02)--------Na OH 6mol/L ；7.铅笔硬度(ASTM D3363-05)------中华铅笔 2H ；8.百割测试(ASTM D3359-09)------3B 以上。结果如下I. CASS 16h0K ；2. AASS 96h OK ；3.冷热循环测试OK ;4.落砂测试OK ;5.水浸测试0K，没有颜色变化；6.耐化学性测试OK ;7.铅笔硬度中华铅笔3H;8.百割测试5B ；产品的颜色采用美能达分光色差仪I色差计CM_2600d来測量LAB值，測量结果如 下:L*=75. 1，A*=0. 48，B*=10. 5。
权利要求
1.一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于包括以下步骤 1)对含有金属颜料的工程塑料基材进行拉丝处理； 2)在经过步骤I)处理的工程塑料基材进行清洗； 3)在经过步骤2)处理的工程塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层； 4)在经过步骤3)处理的塑料基材进行喷涂底漆和面漆。
2.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤I)中，所述工程塑料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚苯醚，尼龙，玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚苯醚，或者矿粉增强的尼龙。
3.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤I)中，所述拉丝处理，采用自动或者人工的方式进行拉丝，拉丝机的转速为200 1000r/min ;拉丝轮为尼龙轮，飞翼轮中的一种。
4.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤I)中，所述金属颜料为金属铝粉、金属铜粉、金属锌粉中至少一种，金属颜料的用量按质量百分比占工程塑料基材含量的1% 10%。
5.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤2)中，所述清洗是采用手工擦拭除尘除油处理。
6.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述物理气相沉积等离子体改性的工艺条件为离子源电流O. 3 O. 6A，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速10 100SCCM，氧气流速O 150SCCM，乙炔流速O 150SCCM,时间3 5min。
7.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述大功率溅射沉积金属层的工艺条件为采用大功率中频脉冲或者大功率直流电源，电源电流40 200A，电压400 600V，沉积时间5 14min，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速60 200SCCM。
8.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述金属层采用铝、铜、镍铬合金、铬中的一种。
9.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤3)中，在大功率溅射沉积金属层后再镀一层保护膜，所述保护膜为氧化硅膜，氧化铝膜，氧化铬膜，氧化镍铬膜中的一种。
10.如权利要求I所述的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，其特征在于在步骤4)中，所述喷涂底漆层和面漆层为紫外光固化漆、聚氨酯漆漆中的至少一种；底漆层的厚度为10 30 μ m ;面漆层的厚度为10 30 μ m ;在所述底漆中进行调色处理，颜色选自 拉丝镍颜色:L*=72. 7 75. 7，Α*=0· 2 O. 8，Β*=6· 2 8. O ; 拉丝不锈钢颜色L*=72 76，Α*=0· 2 O. 8，Β*=4· 2 6 ; 拉丝深镍色颜色L*=72 76, Α*=0· 2 O. 8, Β*=8· 5 11 ; 其中，L*表示黑白，O为黑色，100为白色，(Γ100之间为黑色；Α*:正值表示红色，负值表示绿色；B* :正值表 示黄色,负值表示蓝色。
全文摘要
一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法，涉及一种工程塑料的表面处理方法。提供可以实现塑料材料的环保绿色拉丝表面处理，获得的拉丝效果可与传统水电镀拉丝相媲美，同时，整个过程不产生重金属及水的污染，有效地减少重金属能源及水资源的使用，有效地改善表面处理过程对环境影响的一种工程塑料的无电镀仿金属拉丝环保表面处理方法。1)对含有金属颜料的工程塑料基材进行拉丝处理；2)在经过步骤1)处理的工程塑料基材进行清洗；3)在经过步骤2)处理的工程塑料基材进行物理气相沉积等离子体改性后，再进行大功率溅射沉积金属层；在经过步骤3)处理的塑料基材进行喷涂底漆和面漆。
文档编号C23C14/20GK102851639SQ201210371998
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者余水, 杨波, 黄贤明, 李明仁 申请人:厦门建霖工业有限公司