CN104647854B - 一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及表面装饰、防护、改性领域，具体地说是一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层及其制备方法。该装饰防护层由“①一层金属层或两层金属层或三层金属层或周期多层金属层”和/或“②陶瓷层”与“③有机涂料层或无机涂料层”组成，从基材与装饰防护层界面开始，当装饰防护层由两层组成时，第一层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层；当装饰防护层由三层组成时，第一层为金属层或有机涂料层或无机涂料层，中间层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层；当装饰防护层为两组以上时，上述组成层按周期循环排列。本发明装饰效果好、颜色多样可调、耐腐蚀性能高、适用于各种基材。

Description

一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面装饰、防护、改性领域，具体地说是一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层及其制备方法。
背景技术
电镀是当代工业产业链中不可缺少的重要环节，在机械、电子、汽车、航空、航天等各个领域都有广泛的应用。通过电镀获得的沉积层称为电镀层，可以保护基体材料不受环境腐蚀，改善基体材料外观，增加美感等。按用途分，可以将电镀层分为防护性镀层、装饰防护性镀层和功能性镀层三大类。其中，前两种特性占电镀行业80％左右。电镀铬层是最常用的电镀层，根据技术要求一般由三层组成：底层是铜，中间层为镍，面层为铬，即铜/镍/铬三层结构。近几年电镀装饰性贵金属(金、银)镀层需求和应用增多，主要包括铜/锡合金、铜/锌合金、铜/锡/锌合金、锡/镍合金等。2011年据不完全统计，我国从事电镀行业的人员有100多万人，电镀生产企业达15000余家，生产线总数已经超过5000条，产能(电镀面积)为10亿平方米，年产值达千亿元人民币，我国已经成为了电镀大国。
尽管技术成熟、应用广泛，但是电镀存在一些突出问题：首先，电镀严重污染环境和危害人体。电镀过程中三废(废气、废液、废物)排放将严重污染环境和危害人类健康。其中，电镀铬排放物中的六价铬及电镀镀层中含有的镍元素均是致癌物质，对人体有害。其次，电镀涂层的耐腐蚀性能不能满足一些特殊场合和环境的要求。如：电镀铬层内存在微裂纹和穿透性针孔，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀基体。第三，电镀的成本和价格较高。主要原因包括：电镀过程能耗高，电镀工艺沉积速度慢、效率低，电镀的三废处理越来越严格，所需要的装备越来越复杂，导致费用越来越高。因此，无论从社会进步还是应用需要开发替代电镀(涂层)的工艺是必然趋势。
在过去几十年间人们进行了大量的工作，尝试对电镀进行部分或全面替代。从环境、性能以及成本等多方面综合考虑，以下三种技术被认为最有可能取得突破：湿法镀三价铬技术、涂装技术以及离子镀技术。
湿法镀三价铬技术使用类似于六价铬的电镀技术对工件实施镀层制备。其优势在于相对于六价铬危害性要小得多，同时可以保持原有六价铬电镀的设备，从而减小替代成本。但是，该方法仅消除了六价铬的危害，电镀的其他污染环境和危害人类健康的问题依旧没有解决。此外，目前的三价铬技术还不够成熟，无法推广应用。
涂装技术使用喷涂油漆以及化学试剂(还原成金属)的方法。专利号CN200610140828.2、专利申请号CN200710301440.0、专利号CN200910110379.0、专利申请号CN200910038606.3、专利号CN201110037243.9以及专利号CN201010112195.0均提供了一种镜面纳米喷镀方法，该方法均建立在一种有机涂层底漆表面应用银镜反应还原置换一层光亮的金属银。上述专利技术中没有解决有机涂层与金属银层(无机)及面漆之间的交联(偶联)问题，容易造成镀层与有机涂层附着力不强易剥离现象。在此基础上，专利申请号：CN201110361359.8提出了金属工件或非金属工件的底漆上化学喷镀100～300纳米厚度的铜层、镍层、银层中任意一种光亮的金属镀层，然后在金属镀层上喷镀抗变色剂和交联剂，确保光亮的金属镀层亮度稳定不变色，使镀层附着牢固。尽管提高了金属层与有机涂层的结合并丰富了金属镀层的颜色，但该方法采用的化学喷镀带来了新的三废排放及其对环境污染和人体危害的问题。同时，化学反应还原出来的金属材料及颜色相对有限。
离子镀技术是采用离子镀工艺在(待防护)工件表面沉积金属和/或金属氮化物、碳化物等陶瓷材料实现耐磨、耐腐蚀等防护功能。大连理工大学陈宝清教授等人在国内最早立项开展离子镀代替电镀研究工作。他们认为：离子镀是在真空状态下完成的工艺操作，对环境没有污染，是代替污染严重的电镀技术的主要出路之一。离子镀膜层厚度及应用可分为：离子镀装饰薄膜及离子镀功能厚膜。离子镀装饰薄膜主要用在提高工件装饰性和抗大气腐蚀。离子镀功能厚膜主要用在提高工件耐磨性和耐蚀性。专利号：CN201210253921.X采用离子镀氮化锆或氮化铬代替现行电镀装饰铬工艺中电镀镍层，离子镀铬或钴代替电镀装饰铬工艺中电镀铬层；离子镀超硬铬代替电镀硬铬，离子镀金属化合物光亮剂镀膜，如：三氧化二铝或二氧化硅提高离子镀膜光亮性。该专利实现了膜层中没有Ni元素、对人体无害、硬度高耐磨性好等特点。近些年来国外也提出利用离子镀替代电镀技术，如：美国、日本开展了“多组电阻坩锅蒸发源离子镀铝替代电镀镉、电镀锌”和“空心阴极离子镀铬替代电镀铬”方面的研究工作，并已取得较好成果。其中，日本用碳钢螺栓离子镀铝替代不锈钢己投入生产。但是，在现阶段，除了在不锈钢材料表面可直接进行真空离子镀外，在很多其他材料(如：锌合金、铜、铁等)的工件上进行真空离子镀膜前都需要先对它们进行(化学)电镀铬。由于没有完全取代电镀，环境污染问题依然没有解决。此外，离子镀工艺最大的问题是温度高、液滴多、膜层粗糙、应用基材有限，所制备涂层内部容易存在结构缺陷以及穿透性裂纹(针孔)，从而导致耐腐蚀性能不能保证。尽管通过提高涂层厚度可以弥补上述问题，但成本的大幅度提高和光洁度、结合力的显著下降限制了这项技术的应用和推广。
发明内容：
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层及其制备方法，通过该方法获得的装饰防护层，具有装饰效果好、颜色多样可调、耐腐蚀性能高、表面硬度及耐磨性高等性能特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层，该装饰防护层由“①一层金属层或两层金属层或三层金属层或周期多层金属层”和/或“②陶瓷层”与“③有机涂料层或无机涂料层”组成，从基材与装饰防护层界面开始，当装饰防护层由两层组成时，第一层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层；当装饰防护层由三层组成时，第一层为金属层或有机涂料层或无机涂料层，中间层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层；当装饰防护层为两组以上时，上述装饰防护层按周期循环排列。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层，金属层和/或陶瓷层的厚度为0.05～1.0微米，当金属和陶瓷混相时称为金属陶瓷层。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层，有机涂料层或无机涂料层是厚度为0.5～10.0微米的环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的透明或着色涂层。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层，基材是金属、塑料、陶瓷或玻璃基材。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，包括如下步骤：
(1)清洗：采用溶剂或者超声波清洗基材，清洗前可对其进行单面或双面抛光处理或表面化学活化处理；
(2)采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀在基材表面沉积金属层和/或陶瓷层；或者，采用喷、静电喷、淋涂或者浸渍方法在基材表面沉积有机涂料层或无机涂料层；
(3)在金属层表面沉积有机涂料层或无机涂料层或采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积金属层或陶瓷层或金属陶瓷层；在有机涂料层或无机涂料层表面沉积金属层和/或陶瓷层；
(4)沉积有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层；
根据需要，将以上步骤(2)、(3)、(4)周期循环实施。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，金属层和/或陶瓷层采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积，采用双靶或多靶共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层(金属陶瓷层)或陶瓷/陶瓷层及上述两种以上的复合涂层。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，采用双靶或多靶共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层(金属陶瓷层)或陶瓷/陶瓷层及上述两种以上的复合涂层时，选择两种或者两种以上金属靶材均匀排布在真空室内并独自采用电源控制，根据需要独自调节每种靶材蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀的工艺参数。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，步骤(2)中，产品需部分进行装饰防护时，在真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程中，产品需进行装饰防护的部分面向靶材固定放置，并进行公转运动，喷、静电喷、淋涂时产品需进行装饰防护的部分正对有机涂料层或无机涂料来料方向；产品需全部进行防护装饰时，真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程中，产品装夹需无遮挡、无干涉、并进行公、自转运动，喷、静电喷、淋涂时产品正对有机涂料层或无机涂料来料方向自转。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，有机涂料层或无机涂料层采用喷、静电喷、淋涂或者浸渍方法获得，根据需要采用两种或两种以上环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性混喷、共喷、静电喷、淋涂或者浸渍，有机涂料层或无机涂料层的固化方式采用高温烘烤、UV照射或者流动空气吹干方式。
所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀制备金属层时，通入惰性气体维持等离子放电；制备陶瓷层时，靶材选择目标金属，制备过程中通入反应完全或少许过量的氮源或碳源气体；制备金属陶瓷层时，或者靶材中含有不与气体反应的金属材料，或者通入不足量的氮源或碳源气体。
本发明采用真空蒸镀、磁控溅射技术与电弧离子镀技术的原理如下：
真空蒸发镀膜是在真空条件下，用蒸发器加热蒸发物质使之汽化，蒸发粒子流直接射向基片并在基片上沉积形成固态薄膜的技术。其主要优点是设备与工艺相对比较简单，可沉积非常纯净的膜层，也可制备具有特定结构和性质的膜层；磁控溅射技术的工作原理是：真空室内，通过放电将惰性气体如氩原子电离成氩离子和电子，在磁场作用和束缚下的电子增加了与氩原子的进一步碰撞并产生更多的氩离子和二次电子。氩离子在电场的作用下加速轰击金属靶材，溅射出大量的靶材原子并高速运动至基片表面成膜。该方法的优点是膜层质量高、结构致密、与基材附着力好。电弧离子镀技术是结合了蒸发与溅射技术而发展的一种PVD技术。在真空室内，金属靶材蒸发在气体放电中进行，通过碰撞和电子撞击形成气体和金属的离子，这些离子在电场作用下高速飞向衬底并形成涂层，其中金属离子的发射能量可达10～100eV。电弧离子镀的主要优点在于靶材的离化率高、涂层沉积速率快，所制备的涂层与衬底之间扩散结合具有良好的附着力，并且结构致密。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明涉及表面装饰、防护、改性领域，在保持耐蚀、装饰效果好、耐磨等优点基础上针对电镀存在的严重污染环境、耐蚀性能一般及颜色单调等不足，提出了一种材料表面装饰防护层制备方法。装饰防护层由两层或三层或周期多层金属层和/或陶瓷层和有机涂料层或无机涂料层组成。其中，金属层和/或陶瓷装饰层为采用蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积的厚度为0.05～1.0微米的金属层和/或陶瓷层。为了提高装饰效果特别是颜色的多样性，该层可采用双靶或多靶(三靶以上)共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层及陶瓷/陶瓷层混合和上述两种以上的复合涂层。有机涂料层或无机涂料层是采用喷、静电喷、淋涂或者浸渍等方法获得的厚度为0.5～10.0微米的环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的透明或着色涂层。有机涂料层或无机涂料层固化方式可以采用高温烘烤、UV照射或者流动空气吹干等方式。
2、与现有技术相比，通过本发明方法获得的装饰防护层，具有装饰效果好(金属质感强烈，反射率可达95～100％)、颜色多样可调、耐腐蚀性能高(酸性盐雾腐蚀超过48小时)、适用于各种基材(金属、树脂、塑料、玻璃、陶瓷、亚克力、木材、塑木、磷镁、钙塑、水泥等)、表面硬度及耐磨性高并可调等性能特点，同时该方法在制备涂层过程中不使用重金属离子及氰化物等有毒有害物质，无三废产生(对环境零排放)，价格成本较低，可代替电镀铬、镍、银、仿金等涂层，用于五金及卫浴零部件、水龙头、灯具、建材、汽车及摩托车护板及装饰条、锁具、门牌及把手、金属标识等的表面装饰防护。
附图说明
图1为本发明材料表面装饰防护层的结构示意图之一。图中，1基材；2金属层；3陶瓷层；4有机涂料层或无机涂料层。
图2为本发明材料表面装饰防护层的结构示意图之二。图中，1基材；2金属层；3陶瓷层；4有机涂料层或无机涂料层。
图3为本发明材料表面装饰防护层的结构示意图之三。图中，1基材；2金属层；3陶瓷层；4有机涂料层或无机涂料层；5金属层或有机涂料层或无机涂料层；6有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层。
图4为本发明材料表面装饰防护层的结构示意图之四。图中，1基材；2金属层；3陶瓷层；4有机涂料层或无机涂料层；5金属层或有机涂料层或无机涂料层；6有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层。
图5为铜基水龙头表面铬色防护；
图6为铝基灯具零件仿金色防护；
图7为铁基汽车发动机水箱壳体锆金防护；
图8为铜基水龙头弯头枪黑色防护。
具体实施方式
在具体实施方式中，本发明可以代替电镀的材料表面装饰防护层由“①一层金属层或两层金属层或三层金属层或周期多层金属层(三层以上不同金属层按周期循环排列)”和/或“②陶瓷层”与“③有机涂料层或无机涂料层”组成。从基材1(金属、塑料、陶瓷或玻璃等材料)与装饰防护层界面开始，当装饰防护层由两层组成时，第一层为金属层2和/或陶瓷层3，最外一层为有机涂料层或无机涂料层4(图1)；当装饰防护层由三层组成时，第一层为金属层或有机涂料层或无机涂料层5，中间层为金属层2和/或陶瓷层3，最外一层为有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层6(图3)；当装饰防护层为两组以上时，上述组成层按周期循环排列(图2、图4)。
金属层和/或陶瓷层(当金属和陶瓷混相时称为金属陶瓷层)的厚度为0.05～1.0微米，金属和/或陶瓷层采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积。为了提高装饰效果特别是颜色的多样性，该层可采用双靶或多靶(三靶以上)共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层(金属陶瓷层)及陶瓷/陶瓷层及上述两种以上的复合涂层。
有机涂料层或无机涂料层是厚度为0.5～10.0微米的环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的透明或着色涂层。有机涂料层或无机涂料层采用喷、静电喷、淋涂或者浸渍等方法获得，根据需要也可以采用两种或两种以上环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性混(共)喷、静电喷、淋涂或者浸渍，有机涂料层或无机涂料层的固化方式可以采用高温烘烤、UV照射或者流动空气吹干等方式。
本发明中，该材料表面装饰防护层的制备方法包括如下步骤：
(1)清洗：采用溶剂或者超声波清洗基材，清洗前可对其进行单面或双面抛光处理或表面化学活化处理；
(2)采用真空蒸镀(多靶共沉积)、磁控溅射(多靶共沉积)或电弧离子镀(多靶共沉积)在基材表面沉积金属层和/或陶瓷层；或者，采用喷、静电喷、淋涂或者浸渍方法在基材表面沉积有机涂料层或无机涂料层。
(3)在金属层表面沉积有机涂料层或无机涂料层或采用真空蒸镀(多靶共沉积)、磁控溅射(多靶共沉积)或电弧离子镀(多靶共沉积)方法沉积金属层或陶瓷层或金属陶瓷层；在有机涂料层或无机涂料层表面沉积金属层和/或陶瓷层。
(4)最后沉积有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层。
以上步骤(2)、(3)、(4)可周期循环实施。
步骤(3)中，采用蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀制备金属层时，通入适量的惰性气体(如：氩气)维持等离子放电；制备陶瓷层时，靶材选择目标金属，制备过程中通入适量(反应完全或少许过量)氮气、甲烷或乙炔等氮源或碳源气体；制备金属陶瓷层时，或者靶材中含有不与气体反应的金属材料，或者通入不足量的氮气、甲烷或乙炔等氮源或碳源气体。
步骤(2)和(3)中，采用双靶或多靶共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层及陶瓷/陶瓷层及复合涂层时，选择两种或者两种以上金属靶材均匀排布在真空室内并独自采用电源控制，根据需要独自调节每种靶材蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀的工艺参数。
步骤(2)和(3)中，产品需部分进行装饰防护时，在真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程中，产品需进行装饰防护的部分面向靶材固定放置，并进行公转运动，喷、静电喷、淋涂时产品需进行装饰防护的部分正对有机涂料层或无机涂料来料方向；产品需全部进行防护装饰时，真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程，产品装夹需无遮挡、无干涉、并进行公、自转运动，喷、静电喷、淋涂时产品正对有机涂料或无机涂料来料方向自转。
下面通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例1：
选择黄铜水龙头，经化学活化(由浓度为40wt％的HF 80ml/L+NH4F 30g/L配置粗化液)、无水乙醇超声清洗、烘干后放入磁控溅射真空室。真空室内安装Cr、Ti、Al三种靶材，将真空室抽真空至3×10-3Pa后，开启样品加热***并设置温度为80℃，通入氩气并维持真空室气体压强在2.0Pa，开动悬挂架并使水龙头自转。在负偏压-800V条件下对水龙头进行辉光清洗5分钟。之后，调整氩气流量至真空室内压强0.25Pa，同时开启Cr、Ti、Al靶电源，控制电流为24A(对应电压为520V)、22A(对应电压为370V)、26A(对应电压为710V)，沉积Cr-Ti-Al涂层3分钟。关闭靶电源，关掉气体，继续抽真空30分钟。关闭真空***，打开真空室，取出水龙头。在水龙头表面喷涂一层面漆，面漆原料为环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的一种或两种以上，涂层厚度为3微米。放入烘箱中固化，固化温度为65℃20分钟+165℃20分钟+65℃20分钟，取出降至室温。
镀后水龙头如图5所示，颜色为铬色，水龙头表面无麻点及杂质，酸性盐雾腐蚀实验检测通过48小时。
实施例2：
选择铝合金灯具配件，经无水乙醇超声清洗、烘干后，在其表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的一种或两种以上，涂层厚度为2微米。放入烘箱中固化，固化温度为65℃20分钟+145℃20分钟+65℃20分钟，取出降至室温。放入磁控溅射真空室，真空室内安装Cu、Zn两种靶材，将真空室抽真空至3×10-3Pa后，开启样品加热***并设置温度为80℃，通入氩气并维持真空室气体压强在2.0Pa，开动悬挂架并使铝合金灯具配件自转，在负偏压-800V条件下对铝合金灯具配件进行辉光清洗5分钟。之后，调整氩气流量至真空室内压强0.30Pa，同时开启Cu、Zn靶电源，控制电流为15A(对应电压为420V)、13A(对应电压为370V)，沉积Cu-Zn涂层3.5分钟。关闭靶电源，关掉气体，继续抽真空30分钟。关闭真空***，打开真空室，取出铝合金灯具配件。在配件表面再喷涂一层面漆，面漆原料为环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的一种或两种以上，涂层厚度为5微米。放入烘箱中固化，固化温度为65℃20分钟+165℃20分钟+65℃20分钟。取出降至室温。
镀后铝合金灯具配件如图6所示，颜色为仿金，酸性盐雾腐蚀实验检测通过72小时。
实施例3
选择铁质汽车发动机水箱壳体，经无水乙醇超声清洗、烘干后，放入电弧离子镀真空室。真空室内安装Cu、Zr两种靶材，将真空室抽真空至3×10-3Pa后，开启样品加热***并设置温度为380℃，通入氩气并维持真空室气体压强在2.0Pa，开动悬挂架并使汽车发动机水箱壳体自转，在负偏压-800V条件下对汽车发动机水箱壳体进行辉光清洗5分钟。之后，调整氩气流量至真空室内压强0.6Pa，开启Cu靶电源，控制电流为70A(对应电压为21V)，对汽车发动机水箱壳体继续进行离子轰击(弧光清洗)5分钟。调整偏压至-400V(占空比调节至40％)，调整Cu靶电源电流至58A(对应电压为17.2V)，通入氮气，打开Zr靶电源调整电源电流至61A(对应电压为17.9V)，保持真室内压强为0.6Pa,沉积涂层5分钟。关闭靶电源，关掉气体，继续抽真空30分钟。关闭真空***，打开真空室，取出汽车发动机水箱壳体。在汽车发动机水箱壳体表面再喷涂一层面漆，面漆原料为环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的一种或两种以上，涂层厚度为5微米。放入烘箱中固化，固化温度为65℃20分钟+175℃20分钟+65℃20分钟，取出降至室温。
镀后铁质汽车发动机水箱壳体配件如图7所示，颜色为锆金，酸性盐雾腐蚀实验检测通过48小时。
实施例4
选择黄铜水龙头弯头，经化学粗化(由浓度为40wt％的HF 80ml/L+NH4F30g/L配置粗化液)、无水乙醇超声清洗、烘干后放入磁控溅射真空室。真空室内安装Ti靶材，将真空室抽真空至3×10-3Pa后，开启样品加热***并设置温度为80℃。通入氩气并维持真空室气体压强在2.0Pa。开动悬挂架并使水龙头自转，在负偏压-800V条件下对水龙头进行辉光清洗5分钟；之后，调整氩气流量至真空室内压强0.25Pa，开启Ti靶电源，控制电流为24A(对应电压为520V)，沉积Ti涂层2分钟。保持氩气流量不变，通入乙炔气体，调整真空室内压强至0.35Pa，控制电流为26A(对应电压为480V)，沉积涂层5分钟。关闭靶电源，关掉气体，继续抽真空30分钟。关闭真空***，打开真空室，取出水龙头弯头。在水龙头弯头表面喷涂一层面漆，面漆原料为环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的一种或两种以上，涂层厚度为3微米。放入烘箱中固化，固化温度为65℃20分钟+165℃20分钟+65℃20分钟，取出降至室温。
镀后水龙头如图8所示(中间样品)，颜色为枪黑色，水龙头表面无麻点及杂质，酸性盐雾腐蚀实验检测通过48小时。
实施例结果表明，本发明采用蒸镀或磁控溅射或电弧离子镀技术和喷、静电喷、淋涂或者浸渍技术在产品基材表面制备厚度为0.55～20微米的金属层和/或陶瓷层与有机涂料层或无机涂料形成复合涂层的材料表面装饰防护工艺，用以赋予产品装饰效果好(金属质感强烈，反射率超过95％)、颜色多样可调、耐腐蚀性能高、耐磨等性能，实现装饰、环保、防护、改性目的。

Claims (7)

1.一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层，其特征在于：该装饰防护层由“①一层金属层或两层金属层或三层金属层或周期多层金属层”和/或“②陶瓷层”与“③有机涂料层或无机涂料层”组成，从基材与装饰防护层界面开始，当装饰防护层由两层组成时，第一层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层；当装饰防护层由三层组成时，第一层为金属层或有机涂料层或无机涂料层，中间层为金属层和/或陶瓷层，最外一层为有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层；并且，当装饰防护层由三层组成时，不包含下列情况：第一层为有机涂料层，中间层为金属层，最外一层为有机涂料层；其中，采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀在基材表面沉积金属层和/或陶瓷层；当装饰防护层为两组以上时，上述装饰防护层按周期循环排列；所述的金属层和/或陶瓷层，当金属和陶瓷混相时称为金属陶瓷层；
金属层和/或陶瓷层的厚度为0.05～1.0微米；
有机涂料层或无机涂料层是厚度为0.5～10.0微米的环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性的透明或着色涂层；
基材是金属、陶瓷或玻璃基材。
2.一种权利要求1所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）清洗：采用溶剂或者超声波清洗基材，清洗前可对其进行单面或双面抛光处理或表面化学活化处理；
（2）采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀在基材表面沉积金属层和/或陶瓷层；或者，采用喷、淋涂或者浸渍方法在基材表面沉积有机涂料层或无机涂料层；
（3）在金属层表面沉积有机涂料层或无机涂料层或采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积金属层或陶瓷层或金属陶瓷层；在有机涂料层或无机涂料层表面沉积金属层和/或陶瓷层；
（4）沉积有机涂料层或无机涂料层或陶瓷层或金属陶瓷层；
根据需要，将以上步骤（2）、（3）、（4)周期循环实施。
3.按照权利要求2所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于：金属层和/或陶瓷层采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀方法沉积，采用双靶或多靶共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层或陶瓷/陶瓷层及上述两种以上的复合涂层。
4.按照权利要求3所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于：采用双靶或多靶共蒸镀、共磁控溅射或共电弧离子镀制备金属/金属层、金属/陶瓷层或陶瓷/陶瓷层及上述两种以上的复合涂层时，选择两种或者两种以上金属靶材均匀排布在真空室内并独自采用电源控制，根据需要独自调节每种靶材蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀的工艺参数。
5.按照权利要求2所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，产品需部分进行装饰防护时，在真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程中，产品需进行装饰防护的部分面向靶材固定放置，并进行公转运动，喷、淋涂时产品需进行装饰防护的部分正对有机涂料层或无机涂料来料方向；产品需全部进行防护装饰时，真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀过程中，产品装夹需无遮挡、无干涉、并进行公、自转运动，喷、淋涂时产品正对有机涂料层或无机涂料来料方向自转。
6.按照权利要求2所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于：有机涂料层或无机涂料层采用喷、淋涂或者浸渍方法获得，根据需要采用两种或两种以上环氧类、丙烯酸类、醇酸类、聚氨酯类、氨基类、氟碳类、有机硅类、无机硅类、水玻璃类或上述材料改性混喷、共喷、淋涂或者浸渍，有机涂料层或无机涂料层的固化方式采用高温烘烤、UV照射或者流动空气吹干方式。
7.按照权利要求2所述的可以代替电镀的材料表面装饰防护层的制备方法，其特征在于：采用真空蒸镀、磁控溅射或电弧离子镀制备金属层时，通入惰性气体维持等离子放电；制备陶瓷层时，靶材选择目标金属，制备过程中通入反应完全或少许过量的氮源或碳源气体；制备金属陶瓷层时，或者靶材中含有不与气体反应的金属材料，或者通入不足量的氮源或碳源气体。
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CN108085653A (zh) * 2017-12-20 2018-05-29 李春田 一种铝合金表面处理方法
CN113399236B (zh) * 2021-06-21 2023-04-18 河北三厦厨具科技有限公司 一种在炊具上形成装饰防护层的方法
CN115505927B (zh) * 2022-07-26 2023-05-02 国家电投集团江西水电检修安装工程有限公司 一种水轮机转轮叶片用陶瓷复合涂层及其制备方法与应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1936075A (zh) * 2005-09-19 2007-03-28 广州爱先化工有限公司 一种替代电镀的喷镀涂料和工艺
CN100553966C (zh) * 2006-02-17 2009-10-28 明安国际企业股份有限公司 非金属物品及其表面涂装方法
CN101700703B (zh) * 2009-10-30 2012-10-24 湖州金泰科技股份有限公司 塑料镀铬制品
CN102337540A (zh) * 2011-11-15 2012-02-01 杭州海源表面工程有限公司 替代电镀的涂装方法
CN204488163U (zh) * 2015-02-12 2015-07-22 杜昊 一种可以代替电镀的材料表面装饰防护层

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