CN105733342A - 一种车规级零件表面的膜层及其开发方法 - Google Patents

一种车规级零件表面的膜层及其开发方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车规级零件表面的膜层，所述膜层由内到外包括底漆层、镀层、中漆层和面漆层，所述镀层采用物理气相沉积(PVD)技术成膜，所述底漆层和面漆层采用UV油漆喷涂，所述UV油漆中包括光引发剂吸收剂，所述车规级零件表面的膜层能够在相对空气湿度大于90％，温度大于85℃的环境中存放超过70小时，膜层薄且具有高光的效果；本发明还提供了一种车规级零件表面膜层的开发方法，针对常规PVD工艺形成的膜层不能满足车规级的要求而进行镀膜工艺的改进，实现了将PVD工艺应用于车规级零件表面的成膜方法中。

Description

一种车规级零件表面的膜层及其开发方法
技术领域
本发明涉及一种车规级零件表面的膜层及其开发方法。
背景技术
目前，汽车开关按键表面成膜方法包括电镀和喷漆两种，经过喷漆工艺处理的汽车开关按键表面达不到高光的效果，与周边内饰不匹配；经过电镀工艺处理的汽车开关按键，表面膜层较厚，不利于进行下一步镭雕处理，且镭雕后，表面的封闭圆环图标内的膜层容易脱落，上述两种成膜方法处理后的汽车开关按键都会影响汽车内饰整体的技术要求和美观。
物理气相沉积(PVD)技术是一种新型的表面成膜技术，溅射镀膜是PVD技术的一个主要镀膜方法，该方法是在真空条件下，使氩气进行辉光放电而电离成氩离子，氩离子轰击靶材，溅射出的靶材粒子沉积在试样表面形成镀层，所述镀层薄且具有光泽。
PVD技术应用于表面镀膜时，常规的工艺流程包括：在试样表面喷涂底漆形成底漆层，在所述底漆层上利用PVD技术镀膜形成镀层，在所述镀层上依次喷中漆和面漆形成所述中漆层和面漆层，其中，底漆、中漆和面漆使用的油漆体系为普通的聚氨酯涂料或者紫外光固化涂料(UV油漆)。
在汽车开关按键表面采用上述工艺成膜，表面的膜层具有高光效果且厚度小，能够满足正常的复杂图标的镭雕要求，但是膜层不能满足车规级的要求，即膜层在相对空气湿度大于90％，温度大于85℃的环境中存放超过70小时会出现缺陷。
发明内容
本发明提供了一种车规级零件表面的膜层，用以解决现有膜层不能同时满足高光效果、车规级要求和后续镭雕要求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种车规级零件表面的膜层，所述膜层由内到外包括底漆层、镀层、中漆层和面漆层，所述镀层采用PVD技术成膜，所述底漆层和面漆层采用UV油漆，所述UV油漆中包括光引发剂吸收剂。
作为优选，所述光引发剂吸收剂为水杨酸苯酯。
作为优选，所述UV油漆中光引发剂吸收剂的质量百分比为2％～10％。
作为优选，所述膜层的总厚度在2mm以下。
作为优选，所述底漆层的厚度为22～24μm，所述面漆层的厚度为14～16μm。
作为优选，所述镀层通过溅射镀膜的方法形成，采用的靶材选自铝和/或铟。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述车规级零件表面的膜层能够在相对空气湿度大于90％，温度大于85℃的环境中存放超过70小时而不产生缺陷，且具有高光的效果，膜层薄，容易对开关表面进行镭雕处理。
本发明还提供了一种车规级零件表面膜层的开发方法，用以解决常规的PVD工艺形成的膜层不能满足车规级要求的问题。
一种车规级零件表面膜层的开发方法，包括以下步骤：
步骤一：试样采用PVD工艺在其表面镀膜，所述PVD工艺的流程为：在试样表面喷底漆并烘干固化形成所述底漆层，在所述底漆层上利用PVD技术镀膜形成所述镀层，在所述镀层上依次喷中漆和面漆并烘干固化形成所述中漆层和面漆层；
步骤二：对完成步骤一的试样进行耐水性测试，若所述膜层无颜色和手感的变化，则进入步骤四，若所述膜层出现发白或脱落现象，则进入步骤三；
步骤三：针对经过耐水性测试后，所述膜层出现发白和/或脱落现象，一方面，调整底漆层和面漆层的厚度，另一方面，调整底漆和面漆烘干固化时的辐照量来调整底漆和面漆的固化程度，所述固化程度为油漆烘干固化时，油漆中各组分的反应程度；
步骤四：将通过步骤二的零件进行耐光性测试，若所述膜层无颜色和手感的变化，则镀膜的工艺确定，若所述膜层出现脆化或脱落现象，则进入步骤五；
步骤五：调整底漆层和面漆层采用油漆的配方，然后再进行步骤四。
作为优选，所述步骤二中的耐水性测试包括水解老化实验和冷凝水实验，所述耐水性测试包括水解老化实验和冷凝水实验，所述水解老化实验的过程为：采用气候箱进行模拟试验，控制气候箱内的相对空气湿度和温度，将所述汽车开关按键放置在气候箱内一段时间进行水解老化实验。
所述冷凝水实验包括冷凝水恒定气候测试和冷凝水交变气候测试，冷凝水实验采用气候室为测试装置，加热气候室达到初始模拟条件需要的温度和湿度，所述汽车开关按键放置于气候室中出现结露现象，若采用冷凝水恒定气候测试方法，气候室内温度和湿度保持不变，所述膜层的变化，若采用冷凝水交变气候测试方法，冷凝水交变气候测试包括气温、湿度交变测试和气温交变测试，采用气温交变测试的方法，气候室内达到初始模拟条件后，保持一段时间，然后使气候室自然冷却，所述膜层的变化，采用气温、湿度交变测试的方法，气候室内达到初始模拟条件后，保持一段时间，然后使气候室通风冷却，所述膜层的变化。
作为优选，所述步骤四中的耐光性测试包括阳光模拟实验和光老化实验，所述阳光模拟实验的过程为：控制实验箱的温度、相对空气湿度和照射强度，将所述汽车开关按键放置在实验箱内一段时间进行阳光模拟实验；
所述光老化试验的过程为：控制循环空气烘箱的温度，将所述汽车开关按键放置在循环空气烘箱中一段时间，观察光老化效果。
作为优选，所述步骤五中的调整底漆层和面漆层采用油漆的配方为向所述油漆中添加光引发剂吸收剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述车规级零件表面膜层的开发方法采用耐水性测试和耐光性测试相结合的方式作为车规级要求的实验验证方法，通过所述耐水性测试和耐光性测试的膜层即为满足车规级的要求；本发明所述车规级零件表面膜层的开发方法针对常规PVD工艺形成的膜层不能满足车规级的要求而进行镀膜工艺的改进，实现了将PVD工艺应用于车规级零件表面的成膜方法中，采用本发明所述镀膜工艺形成的膜层能够在相对空气湿度大于90％，温度大于85℃的环境中存放超过70小时而不出现缺陷。
附图说明
图1是本发明中车规级汽车开关按键表面膜层的开发方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的应用范围。
请参考图1，一种车规级汽车开关按键表面膜层的开发方法，其过程如下：
汽车开关按键采用PVD工艺在其表面镀膜形成膜层，所述PVD工艺流程为：首先，修整所述汽车开关按键表面，然后，采用喷漆的方法在所述汽车开关按键表面喷一层底漆，烘干固化形成底漆层，利用PVD技术在底漆层上镀膜，具体操作如下：将所述汽车开关按键置于磁控溅射装置的真空腔室内，通入氩气，开启磁控溅射源，以金属铝为靶材，溅射靶材在底漆层上沉积形成镀层，最后，在镀层上依次喷一层中漆和面漆，烘干固化形成中漆层和面漆层。
对完成镀膜的所述汽车开关按键进行耐水性测试，所述耐水性测试包括水解老化实验和冷凝水实验，所述水解老化实验的过程为：控制气候箱内的相对空气湿度大于等于96％，温度为90±2℃，将所述汽车开关按键放置在气候箱内72小时进行水解老化实验；
所述冷凝水实验采用气温、湿度交变测试的方法，采用气候室为测试装置，加热气候室中的水，使气候室温度保持在40±3℃，湿度保持在100％，放置于气候室中的所述汽车开关按键出现结露现象，采用气温、湿度交变测试的方法，从开始加热气候室中的水开始持续加热8小时，关闭加热，气候室通风冷却16小时后观察所述膜层的变化；
所述膜层经过水解老化实验后出现发白现象，再经过冷凝水实验后出现脱落现象，需要调整上述步骤中镀膜的工艺，一方面增加所述底漆层和面漆层厚度，每次增加量为3μm，另一方面增加底漆和面漆烘干固化时的辐照量，每次增加量为200j/cm2，来提高底漆和面漆的固化程度，使得底漆层和面漆层的硬度和致密性提高，调整后形成的膜层再次进行耐水性测试，直至所述膜层无颜色和手感的变化，则进入耐光性测试；
所述耐光性测试包括阳光模拟实验和光老化实验，所述阳光模拟实验的过程为：控制实验箱的温度为80±3℃，相对空气湿度小于30％，照射强度为830±80W/m2，将所述汽车开关按键放置在实验箱内240小时进行阳光模拟实验，实验设置2个循环共480个小时；
所述光老化试验的过程为：控制循环空气烘箱的温度为105±2℃，将所述汽车开关按键放置在循环空气烘箱中500小时，观察光老化效果；
所述汽车开关按键通过阳光模拟实验和光老化实验后，所述膜层出现脆化和脱落现象，需要调整所述底漆层和面漆层采用油漆的配方，向所述油漆中添加光引发剂吸收剂，每次添加量为所述油漆质量的0.5％，直至所述膜层经过耐光性测试后无颜色和手感的变化，则镀膜工艺确定。
一种采用上述车规级汽车开关按键表面膜层的开发方法确定的镀膜工艺形成的膜层，从内而外包括底漆层、镀层、中漆层和面漆层，所述膜层的总厚度不超过2mm，膜层较薄，能够满足汽车开关按键表面正常的复杂图标的镭雕要求，所述膜层采用PVD工艺进行镀膜，其流程为：首先，修整汽车开关按键表面，使得表面更加平滑，然后，采用喷漆的方法在汽车开关按键表面喷一层底漆，烘干固化时采用1300j/cm2的照射量进行照射，固化后形成一层23μm厚的底漆层，在底漆层上利用PVD技术镀膜形成镀层，所述镀层具有光泽度，达到高光的效果，接着，在镀层上喷涂用于保护镀层的中漆层，最后，在中漆层上采用喷漆的方法喷一层面漆，烘干固化时采用1700j/cm2的照射量进行照射，固化后形成一层15μm厚的面漆层。
所述底漆和面漆采用的油漆体系是添加光引发剂吸收剂的UV油漆，所述光引发剂吸收剂为水杨酸苯酯，在所述UV油漆中的质量百分比为5％，所述UV油漆硬度较大、致密性较高，可以较好的保护所述镀层不被腐蚀，加入光引发剂吸收剂后，间接的降低了所述UV油漆中光引发剂的含量，平衡了UV油漆的耐水性和耐光性，使得所述汽车开关按键表面的底漆层和面漆层的耐水性和耐光性达到平衡。
将所述膜层进行耐水性测试和耐光性测试，所述膜层经过耐水性测试和耐光性测试后无颜色和手感的变化，满足车规级的要求。

Claims (10)

1.一种车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述膜层由内到外包括底漆层、镀层、中漆层和面漆层，所述镀层采用PVD技术成膜，所述底漆层和面漆层采用UV油漆喷涂，所述UV油漆中包括光引发剂吸收剂。
2.根据权利要求1所述的车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述光引发剂吸收剂为水杨酸苯酯。
3.根据权利要求1所述的车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述UV油漆中光引发剂吸收剂的质量百分比为2％～10％。
4.根据权利要求1所述的车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述膜层的总厚度在2mm以下。
5.根据权利要求4所述的车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述底漆层的厚度为20～25μm，所述面漆层的厚度为12～17μm。
6.根据权利要求1所述的车规级零件表面的膜层，其特征在于，所述镀层通过溅射镀膜的方法形成，采用的靶材选自铝和/或铟。
7.权利要求1-6任一所述车规级零件表面膜层的开发方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：试样采用PVD工艺在其表面镀膜，所述PVD工艺流程为：在试样表面喷底漆并烘干固化形成所述底漆层，在所述底漆层上利用PVD技术镀膜形成所述镀层，在所述镀层上依次喷中漆和面漆并烘干固化形成所述中漆层和面漆层；
步骤二：对完成步骤一的试样进行耐水性测试，若所述膜层无颜色和手感的变化，则进入步骤四，若所述膜层出现发白或脱落现象，则进入步骤三；
步骤三：调整底漆层和面漆层的厚度，以及底漆和面漆的固化程度，然后再进行步骤二；
步骤四：将通过步骤二的零件进行耐光性测试，若所述膜层无颜色和手感的变化，则镀膜的工艺确定，若所述膜层出现脆化或脱落现象，则进入步骤五；
步骤五：调整底漆层和面漆层采用油漆的配方，然后再进行步骤四。
8.根据权利要求7所述的车规级零件表面膜层的开发方法，其特征在于，所述步骤二中的耐水性测试包括水解老化实验和冷凝水实验。
9.根据权利要求7所述的车规级零件表面膜层的开发方法，其特征在于，所述步骤四中的耐光性测试包括阳光模拟实验和光老化实验。
10.根据权利要求7所述的车规级零件表面膜层的开发方法，其特征在于，所述步骤五中的调整底漆层和面漆层采用油漆的配方为向所述油漆中添加光引发剂吸收剂。
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