專利名稱：一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍍膜方法，尤其是涉及一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法。 該鍍膜具有耐腐蝕性、耐磨性、抗磨損性和多彩裝飾性等功能。
背景技術：
電鍍作為一種重要的表面處理工程技術在汽車、家電、衛(wèi)浴等行業(yè)中的規(guī)模性廣泛應用 已久，它依賴于塑膠表面的金屬化(預處理)和電鍍。在這兩步工藝中有大量的重金屬污水 排放，既浪費了寶貴資源，又造成嚴重的環(huán)境污染，需大量投入資金來治理是得不償失的。 因此急需改造和提升。
傳統(tǒng)的塑膠電鍍使用了六價鉻，從而帶來嚴重的污染。傳統(tǒng)的塑膠電鍍所能夠處理的材 料也非常有限。
隨著建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的奮斗目標以及WEEE和ROHS的逐步實施，綠 色生產的技術變得愈發(fā)迫切。各國都在積極尋求此方面技術的突破，尤其是在三廢的治理技 術上，但此為治標而非治本。另外三價鉻已經開發(fā)，但該技術無論在外觀、功能，還是工藝 技術的穩(wěn)定性上都存在著嚴重的問題，并且存在成本昂貴和良品率低等問題。而對于裝飾鍍 來說，該技術所做出來的鉻鍍層并不被人們所接受。
公開號為CN1970830A的中國發(fā)明專利申請公開了一種柔性輸送裝置及其使用方法，輸 送裝置包括動力驅動系統(tǒng)、導軌和輸送帶，所述的導軌在真空鍍膜設備的鍍膜倉中是圓弧或 者環(huán)狀形狀；導軌是一種空腔設計，輸送帶在寬度方向上的一部分進入導軌內部，輸送帶外 露在開口下方的另一部分用于攜帶工件，輸送帶在寬度方向上保持剛性，在厚度方向上顯示 出柔性。導軌可以安裝在不同類型的真空鍍膜設備的頂部，構成相應的節(jié)拍式或連續(xù)式真空 鍍膜設備。導軌在真空鍍膜設備的鍍膜倉中是一環(huán)狀的形狀，輸送帶可以做一周或多周運動。 導軌處于真空鍍膜設備設計到艙門的開、閉范圍時，該段導軌為由一個電動或啟動裝置來操 作的活動導軌，當這段活動導軌產生位移時，倉門可以打開或關閉。導軌復位后，輸送帶可 以順利運動。該發(fā)明的輸送裝置可以用于立式或者臥式、單層或多層，或者兩個及兩個以上 不同功能的回轉倉或直線倉的多倉不同組合形成連續(xù)生產線等多種真空鍍膜設備。該發(fā)明的 輸送裝置可以實現(xiàn)輸送帶及工件在真空鍍膜設備中的交替轉換，可以根據鍍膜工藝的不同需要配置不同功能的鍍膜室，實現(xiàn)批量節(jié)拍式、連續(xù)化的生產，獲得品質、色澤的一致性；同 時生產效率高，生產成本降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的在工程塑膠表面進行表面處理中所存在的污染嚴重，傳統(tǒng)的塑膠電鍍 所能夠處理的材料非常有限等問題，提供一種可進行規(guī)模化連續(xù)生產，可直接在工程塑膠表 面進行功能裝飾鍍膜的方法。
本發(fā)明的技術方案是利用等離子體表面改性技術和物理、化學氣相沉積技術取代傳統(tǒng)的 塑膠電鍍技術，基于柔性傳輸技術，實現(xiàn)在鍍膜過程中產品的公轉和自轉，同時實現(xiàn)在不同 真空室之間進行柔性傳輸，以獲得均勻的沉積層。
本發(fā)明包括以下步驟
1) 在工程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層；
2) 對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理；
3) 在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜 或者金屬化合物薄膜；
4) 在基礎層上沉積功能組合層；
5) 在功能組合層上沉積裝飾層；
6) 在裝飾層上沉積保護膜。
在工程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層可采用以下方法
(1) 將樹脂加入有機溶劑中，溶解后加入分散劑和非溶劑類物質，再加入納米導電材料 顆粒和流平劑，混合均勻后制得納米改性高分子(簡稱SNP)乳液；
(2) 將塑料表面清洗除油后，用硫酸和乙酸，或氫氧化鈉進行活化，烘干后備用；
(3) 將步驟(1)制備的納米改性高分子乳液噴涂在步驟(2)烘干后的塑料表面上，烘 干后用硫酸、鹽酸和乙酸的混酸進行活化，即在塑料表面上制備一層多孔導電涂層。
樹脂可為ABS，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚氯乙烯，丙烯酸樹脂等中的至少一種。有機溶 劑可為乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酮、四氫呋喃、丁酮(MEK)、庚酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和異佛爾酮等中的至少一種。分散劑可為十 六垸基三甲基溴化銨、氟辛基磺酰(氟碳表面活性劑)、聚乙烯吡咯垸酮、聚乙烯亞胺等中的 至少一種。非溶劑類物質可為水、乙醇、丙醇、丁醇等中的至少一種。納米導電材料顆?？?為納米銀、納米銅、碳納米管、納米碳黑、納米鎳、ITO (納米銦錫金屬氧化物)等顆粒中的 至少一種。流平劑可為聚二甲基硅氧烷、型號為KH560的硅烷偶聯(lián)劑、聚醚改性硅油等中的
一種。按質量比，各原料的含量為有機溶劑非溶劑類物質樹脂納米導電材料顆粒分散 劑流平劑=1 : (0.1 0.01): (0.4 0.1): (0.2 0.01): (0.01 0.001): (0.01 0.001)。
在步驟(2)中，硫酸的濃度最好為l 6mol/L，乙酸最好為純乙酸，按體積比，最好硫 酸乙酸=4 : 1，氫氧化鈉的濃度最好為8 15mol/L，活化的時間最好為l 10min，烘干的溫 度最好為5(TC，烘干的時間最好為20min。
在步驟(3)中，烘干的溫度最好為70 90。C，烘干的時間最好為30 60min，硫酸的濃 度最好為lmol/L，鹽酸的濃度最好為lmol/L，乙酸最好純乙酸，按體積比，硫酸、鹽酸和乙
酸的配比最好為硫酸鹽酸乙酸=2 :i:3，活化的時間最好為1 5min，在塑料表面所制
備的多孔導電涂層的厚度一般為5 2(Him。
由于在工程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層的方法采用有機溶劑，溶解高分子樹脂， 獲得有機高分子溶液，然后向其中加入分散劑及非溶劑類物質，再加入納米導電材料顆粒、流 平劑，用模板組裝法生成一層功能薄膜，這層薄膜具有納米孔洞結構及金屬性導電性能等其它 物理性能，通過在工程塑膠上制備多孔導電涂層可以獲得規(guī)則有序的納米微孔，同時在后續(xù) 等離子體表面改性時能夠非常容易地引入活性官能團，從而提高改性層與工程塑膠基材表面 和后續(xù)沉積層之間的結合力。該改性層還具備導電性，從而為后續(xù)沉積層的結構可控性提供 了保證，同時也拓寬了工程塑膠材料的使用范圍。
對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理可采用直流輝光 (DC)、射頻輝光(RF)、 ECR放電輝光或雙極脈沖輝光等方法，也可以利用離子源進行等離 子化改性處理，具體步驟為-
在真空度達到至少10Pa后最好是在真空度達至少1Pa后向真空室內引入工作氣體和反應 氣體，利用輝光電極或離子源對工件表面進行等離子體表面改性，向改性層表面引入活性官 能團。工作氣體可為氬氣或氦氣，反應氣體可為N2、 CH4、 C2H2、 02、 H2、 H20、氨氣中的 一種。這些官能團將會與后續(xù)沉積的基礎層材料之間形成鍵合，從而使得后續(xù)沉積的基礎層 能夠以物理和化學的方式取得優(yōu)異的結合力。
在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜或 金屬化合物薄膜可采用蒸發(fā)、濺射或離子鍍，優(yōu)選濺射。這些技術是公知的已有技術。
金屬薄膜或金屬化合物膜的材料最好為不銹鋼、Ti、 Cr、 Al等中的至少一種金屬，或者 不銹鋼、Ti、 Cr、 Al等中的至少一種金屬的氮化物，或者不銹鋼、Ti、 Cr、 Al等中的至少一 種金屬的氧化物，或者不銹鋼、Ti、 Cr、 Al等金屬的碳化物，優(yōu)選不銹鋼、Cr或Ti。
基礎層的厚度至少為5nm，基礎層厚度上限的選擇主要依據基礎層的沉積材料和工程塑膠材料、改性層的熱膨脹系數。不良的熱膨脹系數匹配非常容易造成整體沉積層的開裂甚至 是脫落。例如當沉積材料選擇金屬Ti或者金屬Cr時，基礎層的厚度要控制在5 500nm，更 好的厚度是50 200nm。當沉積材料選擇金屬Cu或者金屬Al時，由于這兩種材料的熱膨脹 系數與工程塑膠材料和改性層匹配較好，因此厚度上可以不受厚度上限的要求，這主要從整 體材料成本和薄膜的功能上來決定的。
在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜或 者金屬化合物薄膜的目的在于為后續(xù)沉積層提供良好的結合力。
在基礎層上沉積功能組合層可采用蒸發(fā)、濺射或離子鍍，優(yōu)選濺射或離子鍍。這些技術 是公知的已有技術。
在基礎層上沉積功能組合層的目的是提供防腐、硬度、抗磨損等功能特性，作為功能組 合層薄膜的材料是根據不同的功能要求進行設計和選擇的，如不銹鋼、Cu、 M、 Ti、 Zr、 Cr、 Al等金屬或者金屬合金，或者以上金屬的化合物，該功能組合層薄膜可以是單層或者多層薄 膜，也可以是梯度薄膜，還可以是復合薄膜。功能組合層的厚度是根據功能的要求來選擇的， 厚度上限和下限不是關鍵的，它通常是由功能要求以及其它的如成本、外觀等要求所決定的， 功能組合層的厚度優(yōu)選1 10pm。
為了能夠取得更有保障的結合力，最好在基礎層和功能組合層之間制備一過渡的梯度薄膜。
在功能組合層上沉積裝飾層可采用蒸發(fā)、濺射或離子鍍，優(yōu)選濺射或離子鍍。這些技術 是公知的已有技術。
可以使用金屬Cr沉積得到裝飾Cr的顏色，也可以在沉積了 Cr后或者直接在功能組合層 上制備仿金色、不銹鋼色、咖啡色、香檳色、灰色等多種顏色的鍍層，這些材料可以是Zr、 Ti、 Cr、 Al、不銹鋼等中的至少一種金屬，或者Zr、 Ti、 Cr、 Al、不銹鋼等中的至少一種金 屬的氮化物，或者Zr、 Ti、 Cr、 Al、不銹鋼等中的至少一種金屬的碳化物，或者Zr、 Ti、 Cr、 Al、不銹鋼等中的至少一種金屬的氧化物，或者Zr、 Ti、 Cr、 Al、不銹鋼等中的至少一種金 屬的碳氮化物等等，還可以利用石墨靶沉積碳膜或參雜了其它金屬的碳膜制備黑色鍍層。
裝飾層的厚度至少為10nm，優(yōu)選100nm以上。裝飾層的厚度上限不是關鍵，它通常是 由成本和外觀等因素所決定的。作為裝飾層的沉積的方法和沉積的薄膜類型是公開的或者公 認的。
在裝飾層上沉積保護層可采用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法，這些方法是公知的已 有技術。
保護層最好是透明保護膜，它可以用來增強薄膜的功能，如提高抗磨損或者抗腐蝕性能， 或者可以用來提供疏水性表面，減少經常接觸部件的手痕影響，或者通過調整該層薄膜的厚 度以得到更多的色彩。在裝飾層上沉積保護膜已經在很多行業(yè)上有所應用，如DLC、 SiOx、 Ti02、 Zr02、 Ab03和SiOCH等透明保護膜等等，所使用的方法或者工藝已經有相當的公開。 薄膜的厚度至少在lnm以上，厚度的上限主要是由沉積薄膜的光學性質和所需要的功能所決 定的。有時也可以利用薄膜的折射率沉積不同的厚度進行顏色的調整。
本發(fā)明由于采用了工程塑膠表面改性和等離子體表面改性，以及沉積基礎層、功能組合 層、裝飾層和保護層等技術，基于柔性傳輸技術將鍍膜過程、傳輸過程及膜層結構和功能有 機地結合在一起，以獲得均勻的沉積層；因此克服了現(xiàn)有的在工程塑膠表面進行表面處理中 所存在的污染嚴重以及傳統(tǒng)的塑膠電鍍所能夠處理的材料非常有限等問題，提供了一種可進 行規(guī)?；B續(xù)生產，可直接在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，所獲得的工程塑膠產 品具有高品質的表面功能裝飾鍍膜。


圖1為本發(fā)明實施例的工程塑膠單體真空室鍍膜裝置的結構示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例的工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置的結構示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例的工程塑膠連續(xù)鍍膜生產線示意圖。
具體實施例方式
以下實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明所采用的設備可以是工程塑膠單體真空室鍍膜裝置，最好采用工程塑膠連續(xù)鍍膜 裝置。
參見圖1，工程塑膠單體真空室鍍膜裝置一般設有真空室、真空抽氣系統(tǒng)、沉積源、氣 體控制系統(tǒng)、偏壓系統(tǒng)、輝光電極或者離子源等。其中，真空室8固定安裝于機臺1上，真 空抽氣系統(tǒng)與真空抽氣口相連接，用于為真空室抽取真空。承載工件的轉架2能夠實現(xiàn)公轉 與自轉，偏壓系統(tǒng)與轉架2相連接為工件施加偏壓。安裝位3在大法蘭7上用于安裝定向電 弧柱狀靶，可實現(xiàn)多枝定向柱狀電弧靶的安裝和多種靶材的搭配。當需要時，可將大法蘭7 拆除后安裝中心蒸發(fā)沉積源。安裝位4可根據需要安裝輝光電極，或者離子源，或者濺射靶， 安裝濺射靶時可安裝多枝濺射耙及多種靶材的搭配，濺射方式可以根據實際需要進行選擇。 氣管5與氣體控制系統(tǒng)相連接，用于向真空室8內充入需要的工作氣體或者反應氣體。低溫 冷凝盤管6與低溫系統(tǒng)連接，用于抽取真空室內的水汽。如圖1所示的工程塑膠單體真空室 鍍膜裝置能夠根據實際需要靈活搭配實現(xiàn)多種功能的應用，真空室的大小和沉積源的數量是
不受限制的。
采用工程塑膠單體真空室鍍膜裝置在工程塑膠表面鍍膜需要在同一真空室內使用多種不 同工藝，而不同工藝之間有可能造成干擾而影響到生產的穩(wěn)定性和重復性，同時生產效率低， 因此最好采用工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置。工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置一般設有至少2個真空室，其 中至少有1個真空室用于進件或者出件。如圖2所示的工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置的轉架和傳輸 系統(tǒng)是基于柔性傳輸技術的，進件真空室15用于大氣壓狀態(tài)和高真空的過渡，它通過閥門 36實現(xiàn)與大氣的隔絕，與進件真空室15相連接的是一用于對工程塑膠表面的等離子表面改 性的真空室16，在真空室16之后是一用于基礎層沉積的真空室17，在真空室17之后的是用 于功能組合層沉積的真空室18以及用于裝飾層沉積的真空室19，在真空室19之后是用于保 護層沉積的真空室20，最后是用于在高真空狀態(tài)和大氣壓狀態(tài)之間過渡的出件真空室21，真 空室21是通過閥門43實現(xiàn)與大氣的隔絕。真空室15 21之間安裝有中間閥門37 42，實 現(xiàn)真空室之間的隔絕。工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置除了轉架22 28和傳輸軌道29 35不同外， 采用了與圖1所示的單體真空室鍍膜裝置相同的真空室結構，每個真空室根據各自功能和用 途來選擇所要配備的真空系統(tǒng)、沉積源、氣體及控制系統(tǒng)、偏壓系統(tǒng)、輝光電極或者離子源 等。這樣的真空室設計能夠靈活地根據實際的工藝需求、生產效率、投資成本等因素擴充或 者減少真空室的數量。在該裝置中根據所設定的節(jié)拍時間以及鍍膜工藝來決定輸送帶的需要 數量，但至少有一條輸送帶處于鍍膜設備外用于裝卸工件，至少有一條輸送帶處于真空鍍膜 設備中。在鍍膜過程中，等離子體表面改性真空室16、基礎層沉積真空室17、功能組合層沉 積真空室18、裝飾層沉積真空室19和保護層沉積真空室20 —直處于由于0.005Pa的高真空 狀態(tài)，并不暴露大氣。由于在相鄰的兩個真空室之間設有隔離的閥門，因此這樣的工程塑膠 連續(xù)鍍膜裝置可以解決不同沉積工藝之間相互干擾的問題，保證產品質量。
在工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置中根據所設定的節(jié)拍時間以及鍍膜工藝來決定輸送帶的需要數 量，但至少有一條輸送帶處于鍍膜設備外用于裝卸工件，至少有一條輸送帶處于真空鍍膜設 備中。
為了減少水汽對鍍膜工藝的影響，至少在進件真空室15中配備低溫捕集系統(tǒng)用于捕捉水 汽。其它真空室可以配備但并不是必須的。
工作時，首先要保證閥門36和閥門37是關閉的，向進件真空室15放氣至大氣壓狀態(tài)， 開啟閥門36，設備外部軌道44上的承載未鍍工件的輸送帶被送入到進件真空室15，關閉閥 門36，啟動真空室15的真空機組為真空室15抽取真空。當等離子體表面改性為無輸送帶時， 在閥門36關閉的狀態(tài)下開啟閥門37，輸送帶將被傳輸到等離子體表面改性真空室16中，關
閉閥門37，工件將在等離子體表面改性真空室16中進行相應的處理。以此類推，工件最終 被傳輸到保護層沉積真空室20中并完成相應鍍膜。此時，在保證出件真空室21處于真空狀 態(tài)且無輸送帶時，打開閥門42，輸送帶將被傳輸到出件真空室21，關閉閥門42，向出件真 空室21放氣到大氣壓狀態(tài)，開啟閥門43，承載已鍍工件的輸送帶被傳輸到出件真空室21外 的外部軌道44上。關閉閥門43重新為出件真空室21抽取真空。如此循環(huán)動作，實現(xiàn)節(jié)拍式 連續(xù)鍍膜工藝。
上述的工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置是出于說明性的，而非限制性的。本行業(yè)的技術人員在實 際應用中可以進行靈活的組合，減少或增加真空室的數量，如在后面的具體實施例中將進件 真空室與等離子體表面改性處理真空室合并，將基礎層沉積真空室和功能組合層沉積真空室 室合并，將保護膜沉積真空室和出件真空室合并。當然為了提高生產節(jié)拍也可以增加更多的 真空室。
以上所說明的工藝方法是可以根據需要靈活進行組合而并非是規(guī)定不變的。
雖然利用本發(fā)明可以直接在工程塑膠表面制備功能裝飾沉積層以取代傳統(tǒng)的塑膠電鍍技 術，但并不局限于此，它也可以和傳統(tǒng)的電鍍技術相結合用于制備特殊的表面。
以下具體實施例將結合圖3對本發(fā)明作進一步的說明，這些實施例是出于說明性的，而 非為本發(fā)明內容的限制。
參見圖3，該工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置是基于柔性傳輸技術，由4個真空室組合的立式連 續(xù)沉積裝置，在該裝置中第1真空室#1用于進件和等離子體表面改性處理，可以配備輝光電 極或者離子源；第2真空室#2用于基礎層和功能組合層的制備，第3真空室#3用于裝飾層的 制備，第2真空室和第3真空室中能夠根據需要靈活地配備蒸發(fā)源、濺射靶、電弧靶中的至 少一種，還可以配備有離子源以及其它輔助系統(tǒng)；第4真空室#4用于制備保護膜和出件，第 4真空室可以根據需要配置PVD鍍膜系統(tǒng)或者CVD系統(tǒng)。在相鄰的兩個真空室中間設有由 氣動或電動控制開啟和關閉的閥門(V1 V5)。在工作過程中，第2真空室#2和第3真空室 #3是一直處于真空狀態(tài)而不暴露大氣的。在該裝置中根據所設定的節(jié)拍時間以及鍍膜工藝來
決定輸送帶的需要數量，但至少有一條輸送帶處于鍍膜設備外用于裝卸工件，至少有一條輸 送帶處于真空鍍膜設備中。
為了減少水汽對鍍膜工藝的影響，至少在第1真空室中配備低溫捕集系統(tǒng)用于捕捉水汽。 其它真空室可以配備但并不是必須的。
當需要向第1真空室#1進件時，首先要保證閥門V1和V2是關閉的，向第1真空室#1 放氣至大氣壓狀態(tài)，開啟閥門V1，設備外承載未鍍工件的輸送帶被送入到第1真空室#1，關閉閥門V1，啟動真空系統(tǒng)。第1真空室#1的工件處理完后，在閥門VI關閉的狀態(tài)下開啟閥 門V2，輸送帶將被傳輸到第2真空室#2中，關閉閥門V2，工件將在第2真空室#2中進行相 應的鍍膜。以此類推，工件最終被傳輸到第4真空室斜中并被完成相應鍍膜。此時，在保證 閥門V4和V5關閉的情況下向第4真空室斜放氣到大氣壓狀態(tài)，開啟閥門V5，承載已鍍工 件的輸送帶被傳輸到鍍膜設備外軌道上。關閉閥門V5重新為第4真空室弁4抽取真空。如此 循環(huán)動作，實現(xiàn)節(jié)拍式連續(xù)鍍膜工藝。
應該理解，這個方案僅僅是出于說明的和實施的需要而提出，作為工程塑膠連續(xù)鍍膜裝 置可以有各種實施方案和改進，如增加單獨的進件真空室和出件真空室，或者增加更多的不 同功能的沉積真空室等。
以下給出若干個有關的具體實施例。
實施例1
目前的車門把手的材料主要有PC/ABS、尼龍等材料，PC/ABS材料由于其結構強度的問 題而很容易折斷，尼龍材料雖然解決了上述問題，但是利用傳統(tǒng)的電鍍技術制作出來的外觀 又不能令人滿意，大部分采用了噴涂的辦法進行表面處理。利用本發(fā)明的辦法可以在尼龍材 料上制備具有良好功能和外觀的車門把手。本實施例是使用如圖3所示的工程塑膠連續(xù)鍍膜 裝置在PA (ADELL BH38)材料上面制備裝飾Cr色的車門把手。由于車門把手是經常被人 手接觸的，因此制備一層能防手痕的保護層是必要的。在本實施例中，第2真空室和第3真 空室的本底真空是優(yōu)于0.005Pa，并且不暴露大氣的。
1) 多孔導電涂層的制備，該層的厚度控制在5 5(Him。
按以下原料和用量采用磁力攪拌機分散、混合，配制成納米改性高分子乳液。
有機溶劑(采用乙酸丁酯、庚酮和N-甲基-2-吡咯烷酮，按體積比，乙酸丁酯庚酮N-
甲基-2-吡咯垸酮=10 : 1 : 1)為45g;
非溶劑類物質(水)為lg;
樹脂(ABS和丙烯酸樹脂，按質量比，ABS:丙烯酸樹脂-3:0.2)為3g;
導電顆粒(納米銀和碳納米管，按質量比，納米銀碳納米管=2: 1)為3g;
流平劑(聚醚改性硅油)為0.1g;
分散劑(聚乙烯亞胺)為O.lg。
將PA工件經化學除油后噴涂乳液，烘干后用稀鹽酸進行活化，再進行清洗烘干。
2) 將上述產品進行清潔后在掛裝在承載工件的輸送帶上。在保證閥門V2關閉的情況下 向第1真空室充入大氣至大氣壓狀態(tài)，打開閥門VI，將產品傳輸進入第1真空室，關閉閥門VI。啟動第1真空室的真空機組抽取真空。
3) 等離子體表面改性待真空度達到0.5Pa后，向第1真空室按比例2 : 1充入作為工作 氣體的Ar和氧氣，壓力控制在3Pa，打開轉架開關，打開輝光電源，電壓控制在一300 一 500V進行等離子體表面改性3min。完成后關閉氣體、電源和轉架。
4) 打開第1真空室和第2真空室之間的閥門V2，將承載工件的輸送帶傳輸到第2真空 室，關閉第1真空室和第2真空室之間的閥門V2。
5) 基礎層沉積待第2真空室的本底真空恢復后，打開轉架開關，沉積50nm厚的Ti 金屬膜，然后沉積100nm厚的Ti/Cu提鍍膜。
6) 組合功能層沉積在第2真空室內繼續(xù)沉積5tim厚的Cu金屬膜，然后再沉積3.5pm 厚的Ni-V合金膜。
7) 打開第2真空室和第3真空室之間的閥門V3，將承載工件的輸送帶傳輸到第3真空 室，關閉第2真空室和第3真空室之間的閥門V3。
8) 裝飾層沉積待第3真空室的本底真空恢復后，打開轉架開關，沉積0.3pm厚的金屬 Cr層。
9) 打開第3真空室和第4真空室之間的閥門V4，將承載工件的輸送帶傳輸到第4真空 室，關閉閥門。
10) 保護層沉積打開第4真空室轉架開關，使用四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS)和Ar利 用PECVD的方法制備8nm厚的SiOCH膜。
11) 向第4真空室放氣至大氣壓狀態(tài)后打開閥門V5，將承載已鍍完工件傳輸到鍍膜線 外，關閉閥門V5，重新為第4真空室抽取真空。
實施例2
BMC (不飽和聚酯團狀模塑料)由于具有優(yōu)良的電氣性能、機械性能、耐熱性和耐化學 腐蝕性，又適應各種成型工藝，即可滿足各種產品對性能的要求，因此越來越受到廣大用戶 的喜愛。這個實施例是使用如圖3所示的工程塑膠連續(xù)鍍膜裝置在BMC的產品上直接沉積 仿金色的功能裝飾鍍層進行說明。在本實施例中沉積了一層Si02薄膜，該薄膜一方面增強薄 膜的抗化學性能，同時進一步提高顏色的黃度和紅度，使其更接近金色。在該過程中第2真 空室和第3真空室的本底真空優(yōu)于0.005Pa，并不暴露大氣。
1)多孔導電涂層的制備，該層的厚度控制在5 5(Him。
按以下原料和用料磁力攪拌機分散、混合，配制成納米改性高分子乳液
有機溶劑(采用乙酸乙酯、丁酮和N-甲基-2-吡咯垸酮，按體積比，乙酸乙酯丁酮N-甲基-2-吡咯烷酮=10 :1:1，)為45g;
非溶劑物質(乙醇)為5g;
樹脂(ABS和丙烯酸樹脂，按質量比，ABS :丙烯酸樹脂=10 : 1)為6g;
導電顆粒(納米銀和納米銅，按質量比，納米銀納米銅=1:3)為5g;
流平劑(聚醚改性硅油和KH560硅垸偶聯(lián)劑，按體積比，聚醚改性硅油KH560硅垸偶 聯(lián)劑=1 : 1)為0.1g;
分散劑(聚乙烯亞胺)為O.lg;
將BMC工件經化學除油后噴涂乳液，烘干后用稀鹽酸進行活化，再進行清洗烘干。
2) 將制備了多孔導電涂層的工件清洗烘干后裝掛在輸送帶上，在保證閥門V2關閉的情 況下向第1真空室放氣至大氣壓狀態(tài)，開啟閥門VI，將承載工件的輸送帶傳輸到第1真空室 中，關閉閥門V1，并開啟第l真空室的真空機組抽取真空。
3) 等離子體表面改性待第l真空室的真空度達到0.5Pa后，啟動轉架開關使工件在真 空室內進行自轉和公轉，向真空室內按比例2:l充入作為工作氣體的Ar和氧氣'，控制壓力在 5Pa，打開輝光電源，控制電壓在一250 一500V進行等離子體表面改性3min。之后關閉輝 光電源，關斷氣體，關斷轉架開關。
4) 開啟閥門V2，承載工件的輸送帶傳輸到第2真空室中，關閉閥門V2。
5) 基礎層沉積待第2真空室的本底真空恢復后，打開轉架開關，沉積100nm厚的Ti 金屬膜。然后制備厚度為200nm厚的Ti/不銹鋼梯度薄膜。
5) 功能組合層沉積繼續(xù)在第2真空室內沉積3 5pm厚的不銹鋼層。之后關閉濺射電 源、流量計、偏壓電源和轉架開關。
6) 開啟閥門V3，承載工件的輸送帶傳輸到第3真空室中，關閉閥門V3。
.7)裝飾層沉積待第3真空室的本底真空恢復后，打開轉架開關，在功能組合層上沉積 lmin的純Zr。然后沉積0.25pm厚的ZrN，以獲得仿金的裝飾層。之后，關閉耙電源、流量 計、偏壓電源和轉架開關。
8) 開啟閥門V4，承載工件的輸送帶傳輸到第4真空室中，關閉閥門V4。
9) 保護層沉積打開第4真空室轉架開轉，使用正硅酸四乙酯(TEOS)、 03和Ar沉積 10nm的SiO2薄膜。
10) 向第4真空室充入大氣至大氣壓狀態(tài)，打開閥門V5，將承載已鍍完工件的輸送帶傳 輸到鍍膜線外。關閉閥門V5，重新為第4真空室抽取真空。
實施例3
本實施例是使用連續(xù)生產線在PBT(聚對苯二甲酸二丁酯)材料上制備具有良好耐腐蝕和 抗摩擦的香檳色的功能裝飾涂層。所使用的PBT材料為GE VALOX系列。為了得到更好的 裝飾效果，可以在成型模具上用電火花方式制備沙丁紋路或者拉絲紋路，然后進行注塑直接 在產品表面形成沙丁或者拉絲外觀。在該過程中第2真空室和第3真空室的本底真空優(yōu)于 0.005Pa，并不暴露大氣。
1) 多孔導電涂層的制備，該層的厚度控制在5 50pm。 按以下原料和用料磁力攪拌機分散、混合，配制成納米改性高分子乳液
有機溶劑(采用丙酮、乙酸丁酯、四氫呋喃，按體積比，丙酮乙酸丁酯四氫呋喃=5 :
1: 8)為45g;
非溶劑類物質(水)為2g;
樹脂(ABS和聚碳酸酯，按質量比，ABS:聚碳酸酯為5:1)為2.5g; 導電顆粒(納米銀和納米碳黑，按質量比，納米銀納米碳黑為4:1)為2g; 流平劑(聚二甲基硅氧垸)為0.1g; 分散劑(聚乙烯亞胺)為0.1g。
將PBT工件經化學除油后噴涂乳液，烘干后用稀鹽酸進行活化，再進行清洗烘干。
2) 將制備了多孔導電涂層的PBT產品掛裝在承載工件的傳輸帶上。向第1真空室充入 大氣打開閥門V1，將產品傳輸進入到第l真空室內。關閉閥門V1，啟動第l真空室的真空 機組抽取真空。 '
3) 待第1真空室的真空壓力小于1Pa，向第1真空室內按比例1 : 1 : 2充入02、 N2和 Ar壓控制為5Pa，打開轉架開關，打開輝光電源，電壓控制在一250 一500V進行等離子體 表面改性3min。完成后關閉氣體、電源和轉架。
4) 打開第1真空室和第2真空室之間的閥門V2，將承載工件的輸送帶傳輸到第2真空 室，關閉第1真空室和第2真空室之間的閥門V2。
5) 基礎層沉積打開第2真空室轉架開關，在第2真空室內沉積200nm厚的Cr金屬膜 作為基礎層。
6) 功能組合層沉積繼續(xù)在第2真空室沉積2 3pm厚的CrN/Cr多層薄膜。
7) 打開第2真空室和第3真空室之間的閥門V3，將承載工件的輸送帶傳輸到第3真空 室，關閉第2真空室和第3真空室之間的閥門V3。
8) 裝飾層沉積打開第3真空室轉架開關，在功能組合層上沉積0.25pm厚的ZrCN金 屬化合物薄膜層。
9) 打開第3真空室和第4真空室之間的闊門V4,將承載工件的輸送帶傳輸到真空室4， 關閉閥門。
10) 透明膜沉積打開第4真空室轉架開關，在第4真空室內利用乙炔氣體制備0.1tim 的DLC透明保護膜。
11) 向第4真空室放氣后打開閥門V5，將已完成鍍膜的工件傳輸到第4真空室外，關閉 第4真空室門，重新為第4真空室抽取真空。
實施例4
這個實施例是使用工程塑膠單真空室鍍膜裝置在PC/ABS材料的產品結合濕法電鍍制備 防不銹鋼色的功能裝飾鍍層進行說明。這個實施例是在電鍍銅層上進行的，在電鍍鎳層也是 完全可以實現(xiàn)的，但那樣往往會帶來成本的大量上升。
1) 首先將將PC/ABS塑膠件利用傳統(tǒng)的塑膠電鍍手段制備有15~25pm厚的銅層，然后 進行拉絲處理。之后清潔并烘烤后上掛放入真空室。關閉真空室門，啟動真空機組抽取真空。
2) 待真空度達到O.OlPa，打開轉架開關，向真空室內的離子源引入作為工作氣體的Ar 和H2，比例為1:4，維持真空度在0.5Pa，打開離子源電源進行等離子體清洗3min，電壓控 制在300 500V。完成后關閉電源和Ar。
3) 繼續(xù)抽取真空，待真空室內壓力低于0.008Pa后，沉積作為功能組合層的Ni-V和Cr 組成的多層薄膜，厚度在2 5pm。之后沉積0.15pm厚的ZrN作為仿不銹鋼色的裝飾層。然 后制備6~10nm的ZrO作為保護膜。
4) 向真空室(此實施例是使用單體真空室制備的)內充入大氣，待真空室門打開后將產 品取出。
盡管已經為了說明的目的而描述了本發(fā)明的某些具體實施方案，但應理解，在本發(fā)明總 的范圍內可以有各種實施方案和改進。
權利要求
1.一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于包括以下步驟1)在工程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層；2)對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理；3)在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜或者金屬化合物薄膜；4)在基礎層上沉積功能組合層；5)在功能組合層上沉積裝飾層；6)在裝飾層上沉積保護膜。
2. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于在工 程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層采用以下方法1) 將樹脂加入有機溶劑中，溶解后加入分散劑和非溶劑類物質，再加入納米導電材料顆 粒和流平劑，混合均勻后制得納米改性高分子乳液；2) 將塑料表面清洗除油后，用硫酸和乙酸，或氫氧化鈉進行活化，烘干后備用；3) 將步驟l)制備的納米改性高分子乳液噴涂在步驟2)烘干后的塑料表面上，烘干后用 硫酸、鹽酸和乙酸的混酸進行活化，即在塑料表面上制備一層多孔導電涂層。
3. 如權利要求2所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于樹脂 選自ABS，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚氯乙烯，丙烯酸樹脂中的至少一種；有機溶劑選自乙酸 乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酮、四氫呋喃、丁酮、庚酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二醇丁 醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯和異佛爾酮中的至少一種；分散劑選自十六烷基三甲基溴化銨、 氟辛基磺酰、聚乙烯吡咯垸酮、聚乙烯亞胺中的至少一種；非溶劑類物質選自水、乙醇、丙 醇、丁醇中的至少一種；納米導電材料顆粒選自納米銀、納米銅、碳納米管、納米碳黑、納 米鎳、納米銦錫金屬氧化物顆粒中的至少一種；流平劑選自聚二甲基硅氧烷、型號為KH560 的硅烷偶聯(lián)劑、聚醚改性硅油中的一種。
4. 如權利要求2或3所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于按 質量比，各原料的含量為有機溶劑非溶劑類物質樹脂納米導電材料顆粒分散劑流平 劑=1 : (0.1 0.01): (0.4 0.1): (0.2 0.01): (0.01 0.001): (0.01 0篇)。
5. 如權利要求2所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于在步 驟2)中，硫酸的濃度為l 6mol/L，乙酸為純乙酸，按體積比，硫酸乙酸=4: 1，氫氧化鈉 的濃度為8 15mol/L，活化的時間為l 10min，烘干的溫度為50℃，烘干的時間為20min;在步驟3)中，烘干的溫度為70 90℃，烘干的時間為30 60min，硫酸的濃度為lmol/L，鹽酸的濃度為1mol/L，乙酸純乙酸，按體積比，硫酸、鹽酸和乙酸的配比為硫酸鹽酸乙酸=2 : 1 : 3，活化的時間為l 5min。
6. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理采用直流輝光、射頻輝光、 ECR放電輝光或雙極脈沖輝光方法，或利用離子源進行等離子化改性處理。
7. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理是直流輝光、射頻輝光、ECR放電輝光或雙極脈沖輝光方法，具體步驟為在真空度達到至少10Pa后向真空室內引入工作氣體和反應氣體，利用輝光電極或離子源對工件表面進行等離子體表面改性，向改性層表面引入活性官能團，工作氣體為氬氣或氦氣， 反應氣體為N2、 CH4、 C2H2、 02、 H2、 H20、氨氣中的一種。
8. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜或金屬化合物薄膜釆用蒸發(fā)、濺射或離子鍍；金屬薄膜或金屬化合物膜的材料為不銹鋼、Ti、 Cr、 Al中的至少一種金屬，或者不銹鋼、Ti、 Cr、 Al中的至少一種金屬的氮化物，或者不銹鋼、Ti、 Cr、 Al中的至少一種金屬的氧化物，或者不銹鋼、Ti、 Cr、 Al金屬的碳化物。
9. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于在基礎層上沉積功能組合層采用蒸發(fā)、濺射或離子鍍；在功能組合層上沉積裝飾層采用蒸發(fā)、濺射或離子鍍。
10. 如權利要求1所述的一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，其特征在于在裝飾層上沉積保護層采用物理氣相沉積法或化學氣相沉積法。
全文摘要
一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法，涉及一種鍍膜方法，尤其是涉及一種在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法。該鍍膜具有耐腐蝕性、耐磨性、抗磨損性和多彩裝飾性等功能。提供一種可進行規(guī)?；B續(xù)生產，可直接在工程塑膠表面進行功能裝飾鍍膜的方法。在工程塑膠工件表面制備一層多孔導電涂層；對制備了多孔導電涂層的工程塑膠工件上進行等離子體表面改性處理；在進行等離子體表面改性處理后的工程塑膠工件表面沉積一層作為基礎層的金屬薄膜或者金屬化合物薄膜；基礎層上沉積功能組合層；功能組合層上沉積裝飾層；在裝飾層上沉積保護膜。
文檔編號C23C14/22GK101343724SQ20081007159
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權日2008年8月15日
發(fā)明者關棟云, 偉 王, 王傳忠 申請人:廈門建霖工業(yè)有限公司