本发明涉及一种新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺。
背景技术：
众所周知，逆变器是组成新能源汽车供电和控制系统必不可少的配置部件之一，但是逆变器在工作过程中往往伴随着巨大热量的产生，所以逆变器底部必须焊接散热片来加速散热以延长其使用寿命。而作为车载逆变器散热片，设计制造时对其散热性能有较高的要求，为了提高散热片的性能，行业内采取的主要手段就是在散热片上与逆变器贴合的表面依次电镀铬、镍和银膜层。
长期以来，行业内对于如上述散热片等金属件表面的镀膜工艺一直都采用传统的水电镀（化学镀）工艺，已非常成熟，然而传统水电镀对环境的影响及危害众所周知，尽管环保意识在加强，环保标准在提升，环保处理设施在升级，但电镀过程中不可避免地产生废液及废气排放，污染只是轻重问题。因此环保工艺取代传统水电镀（化学）工艺大势所趋，也是作为传统电镀企业的一种社会责任。
作为水电镀的替代手段，目前行业内则通常都采用物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)工艺来进行上述散热片等金属件的表面镀膜。物理气相沉积技术主要包括溅射镀膜、真空蒸发镀膜、离子镀膜、分子束外延等技术。而磁控溅射技术（magnetronsputteringtechnology）则是pvd工艺中较为成熟也是运用较多的一种技术。磁控溅射技术是利用电离的气体粒子，在电场的加速下轰击靶材，被轰击出的靶材粒子沉积在基片上形成薄膜的技术。一般而言，溅射出来的粒子能量在5-20ev之间，较高的能量使其具有很强的迁移能力，可以在基片表面形成致密薄膜，从而获得较强的结合力。相对于其他物理气相沉积技术，磁控溅射技术沉积薄膜时具有速率高、可控性好、基片温度低、结合力好、可实现大面积镀膜等优点。现有技术中磁控溅射设备种类很多，设计也很完善。
发展至今，磁控溅射技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体等薄膜。而水电镀技术是借助外界电场将金属离子在阴极表面还原为原子，并吸附于阴极表面的技术，其原子吸附在阴极表面时由于能量较低，迁移力小，所以形成的薄膜较为疏松，与基体（阴极）的结合力相对不高。而水电镀技术一般用于金属电子元器件的表面上锡工艺。相对于水电镀技术，磁控溅射技术主要存在以下优点：1）全制程无三废污染；2）容易实现与基片的强结合力；3）镀平面产品时薄膜均匀性好；4）工艺可控性和稳定性好。
虽然采用pvd工艺来对散热片进行镀膜作业相比传统水电镀有诸多优势，但实际操作中依旧存在如下问题：无论pvd工艺还是传统水电镀，对于散热片的前处理都是非常关键的工艺步骤。散热片的前处理主要就是表面处理，包含清除油污、表面平滑处理和深层水洗等步骤。众所周知，散热片表面处理的平滑和干净将有利于其与膜层之间结合力的牢固，还能确保膜层在散热片不同部位成膜厚度的均匀，以此杜绝膜层起皮和鼓泡现象，使得最终膜层致密无孔。而致密无孔的膜层不仅有利于防护散热片表面的基体层免遭腐蚀而提前报废，还能在较长的时间内保持膜层的良好装饰性外观，而且可以更有效地发挥膜层所具有的各种功能。
但是已有传统水电镀的前处理工艺主要是化学处理和电化学处理方法，其中涉及化学溶液与基体材料表面的化学反应，会引入新的污染物，造成污染。而原先的pvd前处理工艺过程相对简单和笼统，其中的清洗和喷砂缺少针对逆变器散热片表面材料特性所做的特别参数优化和调控，无法可靠确保逆变器散热片基体材料与金属膜层之间形成优良的结合力，因此也就不能进一步提高后续的pvd膜层质量。由于目前针对不同基体材料的前处理工艺没有统一的方法，因此从其他材料的pvd处理工艺中难以找到具有足够借鉴性的前处理工艺，并将之运用到逆变器散热片的pvd工艺中来提高基体材料表面效果，进而提高膜层质量。
因此目前行业内亟待一种更加环保，完善，高效的新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺，能够进一步提高产品质量。
技术实现要素：
本发明目的是：提供一种新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺，其工艺流程极大的降低了有害物质产生，更环保，且针对逆变器散热片进行了步骤优化，能够取得更好的表面处理效果，大大加强基体材料表面与金属物相沉积膜层之间的结合力，提高最终产品质量。
本发明的技术方案是：一种新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺，包括如下处理步骤：
1）除油：将样品放入40~75℃热浸除油粉溶液中，浓度为30-50克/升，浸泡时间3~7min，所述热浸除油粉为市面常见环保除油材料，水溶液具有弱碱性，有较好除多类油污、易于清洗特性；
2）热水洗：将除油后的样品放入40~60℃水中，浸洗30~60s；
3）烘干：将样品放入预热至100~120℃的鼓风干燥箱中干燥30~40min；
4）喷砂：将样品放入喷砂机，采用260~400目玻璃砂对样品表面进行喷砂处理；
5）水洗：将样品放入常温水中，浸洗30~60s；
6）用去离子水超声清洗：将样品放入超声波清洗槽水中，超声时长为30~60s，超声频率为20~35khz；
7）热水洗：将样品放入40~60℃水中，浸洗30~60s；
8）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.2-0.4mpa；
9）脱水：采用浓度不低于95%的酒精，对样品进行脱水处理；
10）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.2-0.4mpa；
11）掩膜装架：即采用封堵治具将样品不需要镀膜的部分进行封堵，进而再安装至架子上；
12）等离子活化处理：将样品放入等离子处理真空腔体进行等离子活化处理，处理步骤如下：
a、将装有样品的挂架悬挂于等离子处理真空腔体内；
b、抽真空使真空室内压力低于1pa；
c、向真空室内充入氩气或氮气中的一种工作气体，以使真空室内气压维持在10~20pa，打开等离子激发电源以激发等离子体，实现对样品表面的清洁与活化，以保证下道工序物理气相沉积镀膜膜层的结合力；
13）镀膜
a、将等离子活化后的样品放入磁控溅射机内的镀膜腔体中，抽真空至本地真空3×10-3pa后，充氩气至0.3~0.5pa并保持；
b、打开磁控溅射铬靶直流电源，使铬靶溅射铬粒子沉积在样品需要镀膜的表面，铬膜厚达到0.05μm后，关闭铬靶磁控溅射电源，打开镍铜合金靶磁控溅射电源，使镍铜合金靶溅射镍铜合金粒子沉积在铬膜之上，直至镍铜合金膜厚度达到1.5~2.5μm后停止溅射镀膜，最后打开银靶磁控溅射电源，使银靶溅射银粒子沉积在镍铜合金膜上，直至银膜厚度达到2.5~3.5μm后停止镀膜；
14）卸载样品
将样品从样品架上卸载并从掩膜脱开。
进一步的，本发明中所述步骤1）中将样品放入50~55℃热浸除油粉溶液中，浓度为40-50克/升，浸泡时间5~6min。
进一步的，本发明中所述步骤2）和步骤7）中水温均控制在50℃。
进一步的，本发明中所述步骤6）中，超声频率为25khz；
进一步的，本发明中所述步骤8）和步骤10）中的气压均控制在0.3mpa。
进一步的，本发明中所述步骤4）中将样品放入喷砂机，采用320目玻璃砂对需镀膜的样品材料表面进行喷砂处理。
更进一步的，所述步骤4）中喷砂参数为：
a、喷嘴到样品距离为5~40cm；
b、进气压力为0.3到0.4mpa；
c、喷砂速度为1~3cm3/s。
进一步的，本发明中所述步骤12）中等离子激发电源的激发功率为0.5w/cm2，活化时间为80~100s。
进一步的，本发明中所述步骤13）中铬靶、镍铜合金靶和银靶的单靶溅射功率均为12kw，其中铬靶电流25a，镍铜合金靶电流29.5a，银靶电流为15a；溅射速率：铬膜为68nm/min；镍铜合金膜为72nm/min，银膜为200nm/min，并且所述镍铜合金膜中镍和铜的质量比为3:7。
进一步的，本发明中所述步骤13）中充氩气至0.4pa并保持。
本发明的优点是：
1）本发明的工艺流程极大的降低了有害物质产生，更环保，且针对逆变器散热片进行了步骤优化，能够取得更好的表面处理效果，大大加强基体材料表面与pvd膜层之间的结合力，提高最终产品质量。
2）本发明中相比常规pvd前处理方法，其具体在除油超声清洗后又分步增加了热水洗和冲洗两道工序，能够更好的去除表面残留的清洗剂及其与油脂混合物。同时增加了喷砂处理过程，并严格优化其工艺参数，在喷砂处理后再分冲洗、热水洗和去离子水超声清洗三道水洗来对样品表面进行清理，这些步骤都大大提高了样品表面的平滑度，有利于提高样品表面与金属物相沉积膜层的结合力。
3）本发明的镀膜工序中，通过优化控制功率和靶溅射镀膜速率等工艺参数确保膜层和散热片表面具有更强的结合力，同时确保散热片表面的镀膜均匀性更好；并且本案的镀膜工艺中在散热片表面依次电镀铬膜、镍铜合金膜和银膜，其工艺可控性和稳定性更好，能够赋予膜层更好的散热性能。
通过我们的磁控溅射技术镀膜后的样品（散热片），焊接逆变器后抗剥离强度测试典型值10mpa；整批次1平方米膜厚均匀性不大于±5%；370±5℃-3秒-5次浸锡试验，焊接面镀膜无脱落。
4）本发明在等离子活化处理工序前还引入了脱水和风干步骤，并且对等离子活化过程参数进行优化，这些有利于等离子活化质量的提升。
具体实施方式
实施例1：本实施例以在新能源汽车逆变器散热片上用磁控溅射技术依次溅射镀铬膜、镍铜合金膜和银膜为例，对本发明提供的这种新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺解释如下：
具体的工艺步骤如下：
1）除油：将样品放入温度为55℃的热浸除油粉溶液中，浓度为50克/升，浸泡5分钟；
2）热水洗：将除油后的样品放入50℃的热水中浸洗60s；
3）烘干：将样品放入预热至120℃的鼓风干燥箱中干燥40min；
4）喷砂：将样品放入喷砂机，采用320目玻璃砂对样品表面进行喷砂处理，喷砂参数为：
a、喷嘴到样品距离为20cm；
b、进气压力为0.4mpa；
c、喷砂速度为3cm3/s；
5）水洗：将样品放入常温水中，浸洗60s；
6）用去离子水超声清洗：将样品放入超声波清洗槽水中，超声时长为60s，超声频率为25khz；
7）热水洗：将样品放入50℃的热水中浸洗60s；
8）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.3mpa；
9）脱水：采用95%浓度以上的酒精对样品进行脱水处理；
10）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.3mpa；
11）掩膜装架：即采用封堵治具将样品不需要镀膜的部分进行封堵，进而再安装至架子上；
12）等离子活化处理：将样品放入等离子处理真空腔体进行等离子活化处理，处理步骤如下：
a、将装有样品的挂架悬挂于等离子处理真空腔体内；
b、抽真空使真空室内压力低于1pa；
c、向真空室内充入氧气、氩气和氮气中的一种或几种的混合气体构成的工作气体以使真空室内气压维持在10pa，打开等离子激发电源以激发等离子体，实现对样品表面的清洁与活化，以保证下道工序物理气相沉积镀膜膜层的结合力；其中等离子激发电源的激发功率为0.5w/cm2，活化时间为80s。
13）镀膜
a、将等离子活化后的样品放入磁控溅射机内的镀膜腔体中，抽真空至本地真空3×10-3pa后，充氩气至0.4pa并保持；
b、打开铬靶的磁控溅射直流电源，使铬靶溅射铬粒子沉积在样品需要镀膜的表面，铬膜厚达到0.05μm后，关闭铬靶磁控溅射电源，打开镍铜合金靶磁控溅射电源，使镍铜合金靶溅射镍铜合金粒子沉积在铬膜之上，直至镍铜合金膜厚度达到2μm后停止溅射镀膜，最后打开银靶磁控溅射电源，使银靶溅射银粒子沉积在镍铜合金膜上，直至银膜厚度达到3μm后停止镀膜；其中铬靶、镍铜合金靶和银靶的单靶溅射功率均为12kw，其中铬靶电流25a，镍铜合金靶电流29.5a，银靶电流为15a；溅射速率：铬膜为68nm/min；镍铜膜为72nm/min，银膜为200nm/min，并且所述镍铜合金膜中镍和铜的质量比为3:7。
14）卸载样品
将样品从样品架上卸载并从掩膜脱开。
实施例2：本实施例以在新能源汽车逆变器散热片上用磁控溅射技术依次溅射镀铬膜、镍铜合金膜和银膜为例，对本发明提供的这种新能源汽车逆变器散热片pvd镀膜工艺解释如下：
具体的工艺步骤如下：
1）除油：将样品放入温度为50℃的热浸除油粉溶液中，浓度为40克/升，浸泡7分钟；
2）热水洗：将除油后的样品放入60℃的热水中浸洗35s；
3）烘干：将样品放入预热至120℃的鼓风干燥箱中干燥40min；
4）喷砂：将样品放入喷砂机，采用320目玻璃砂对样品表面进行喷砂处理，喷砂参数为：
a、喷嘴到样品距离为30cm；
b、进气压力为0.4mpa；
c、喷砂速度为2cm3/s；
5）水洗：将样品放入常温水中，浸洗55s；
6）用去离子水超声清洗：将样品放入超声波清洗槽水中，超声时长为60s，超声频率为25khz；
7）热水洗：将样品放入60℃的热水中浸洗55s；
8）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.4mpa；
9）脱水：采用95%浓度以上的酒精对样品进行脱水处理；
10）风干：用压缩空气吹去样品表面水分，气压为0.4mpa；
11）掩膜装架：即采用封堵治具将样品不需要镀膜的部分进行封堵，进而再安装至架子上；
12）等离子活化处理：将样品放入等离子处理真空腔体进行等离子活化处理，处理步骤如下：
a、将装有样品的挂架悬挂于等离子处理真空腔体内；
b、抽真空使真空室内压力低于1pa；
c、向真空室内充入氧气、氩气和氮气中的一种或几种的混合气体构成的工作气体以使真空室内气压维持在20pa，打开等离子激发电源以激发等离子体，实现对样品表面的清洁与活化，以保证下道工序物理气相沉积镀膜膜层的结合力；其中等离子激发电源的激发功率为0.5w/cm2，活化时间为100s。
13）镀膜
a、将等离子活化后的样品放入磁控溅射机内的镀膜腔体中，抽真空至本地真空3×10-3pa后，充氩气至0.4pa并保持；
b、打开铬靶的磁控溅射直流电源，使铬靶溅射铬粒子沉积在样品需要镀膜的表面，铬膜厚达到0.05μm后，关闭铬靶磁控溅射电源，打开镍铜合金靶磁控溅射电源，使镍铜合金靶溅射镍铜合金粒子沉积在铬膜之上，直至镍铜合金膜厚度达到2.5μm后停止溅射镀膜，最后打开银靶磁控溅射电源，使银靶溅射银粒子沉积在镍铜合金膜上，直至银膜厚度达到3.5μm后停止镀膜；其中铬靶、镍铜合金靶和银靶的单靶溅射功率均为12kw，其中铬靶电流25a，镍铜合金靶电流29.5a，银靶电流为15a；溅射速率：铬膜为68nm/min；镍铜膜为72nm/min，银膜为200nm/min，并且所述镍铜合金膜中镍和铜的质量比为3:7。
14）卸载样品
将样品从样品架上卸载并从掩膜脱开。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。