引言

真空镀膜次要经过真空蒸镀、溅射、离子镀等办法，将金属、合金以及化合物镀覆正在资料或制品外表，构成产物所要求的镀层。真空镀膜技巧始于20世纪30年月，20世纪中叶开端呈现产业使用，到了80年月完成年夜规模消费，之后正在电子、宇航、光学、磁学、修建、机器、包装、装璜等各畛域失去了宽泛使用，而且施展着愈来愈年夜的作用。繁多的外表技巧往往具备肯定的局限性，而将两种或两种以上的外表解决工艺用于同一工件的解决，不只能够施展各类外表技巧各自的专长，并且更能显示组合应用的突出成果[1]。真空镀膜与无机涂层的复合技巧是一种使用宽泛的复合外表解决技巧，已有几十年的倒退汗青，尤为正在塑料、金属基体上制备防护-装璜镀膜等方面，外曾经构成很年夜的消费规模。于湿法电镀而言，有些技巧专家为不便起见，把真空镀层与无机涂层的复合简称为“干法镀”。现实上真空镀膜是一种气相堆积办法，而无机涂层一般为由涂覆的无机高份子涂液经固化成膜而成。无机高份子涂液的固化有多种办法，此中用紫外光固化的涂料(简称光固化涂料)日趋遭到人们的高度存眷。它的次要特性是：固化速率快，正在通常紫外灯辐射下只要几秒或几十秒就可固化齐全;对环境敌对，正在光照时年夜局部或绝年夜局部的成份参加交联聚合而进入膜层;节约动力，UV光固化所用能量约为溶剂型涂料的1/5;可涂装各类基材，防止因热固化时低温对热敏感基材(如塑料、纸张或其余电子元件等)可能酿成的伤害;用度低，因为节流年夜量动力、涂猜中无效成份含量高和简化工序、明显缩小厂房占高空积等要素而升高消费老本[2]。由以上剖析可见，光固化涂料及其正在真空镀膜产业中的使用具备广阔的前景。光固化涂料正在真空镀膜的先后辨别用作底涂层以及面涂层，起着十分首要的作用。本文着重对光固化涂料用作底涂层的某些首要成绩展开钻研以及探讨。

1真空镀膜用光固化涂料

1.1光固化涂料的组成

光固化涂料正在光能辐照下排汇光能，惹起交联、聚合等化学反响，匆匆使液态涂料固化。它次要由反响性低聚物、活性浓缩剂、光诱发剂以及增加剂4局部组成，其品质配比普通为反响性低聚物30%~60%，活性浓缩剂40%~60%，光诱发剂1%~5%，各类增加剂0.2%~1%。罕用的反响性低聚物有没有饱以及聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯以及聚氨酯丙烯酸酯等。反响性低聚物是光固化涂料的次要组分，正在构造上具备光固化基团，如各种没有饱以及双键或环氧基等，属于感光性树脂。它决议了固化后涂层的根本功能，其官能团的品种影响着涂料的固化速率。活性浓缩剂兼有固化交联以及溶剂的两重性能，正在构造上是具备光固化基团的无机化合物。活性浓缩剂品种不少，除了了着重从反响活性以及固化后涂层功能两方面的要素思考外，还要对平安性(生理安慰性以及毒性)予以特地思考。今朝应用的活性浓缩剂年夜多为丙烯酸酯类单体。光诱发剂是一类容易排汇紫外光能量而孕育发生自在基或阳离子，诱发低聚物以及活性浓缩剂中没有饱以及基团圆合的物资。按孕育发生的活性两头体没有同，光诱发剂可分为自在基型光诱发剂以及阳离子型光诱发剂两类。按其反响类型没有同，前者又分为裂解型与夺氢型两类自在基光诱发剂，次要有安眠香二甲醚(DMPA)、α-羟基-2，2二甲基苯乙酮(1173)以及α-羟基环己基苯基酮(184)、α-胺烷基苯酮以及酰基膦氧化物等种类。后者次要有芬芳重氮盐、二芳基碘鎓盐、芬芳铁鎓盐等。各类增加剂是为了改善涂料功能而退出的。例如：为了进步涂料的储存稳固性退出阻聚剂;用以消弭涂料正在制备以及应用进程中孕育发生的气泡退出消泡剂;用来改善涂料流平性、缩小涂膜缩孔退出流平剂;为了避免涂膜正在各类机器加工中呈现碎裂、掉膜等缺点退出抗打击剂;为使涂料着色退出颜料。

1.2真空镀膜用光固化底涂层

年夜少数塑料正在真空镀膜以前，普通先要涂覆底涂层，其缘由是：

(1)塑料成型后，外表不成防止孕育发生肯定毛糙度，例若有0.5μm的毛糙度。真空镀膜层很薄，难以掩饰笼罩基材外表的凹凸不服，而采纳底涂技巧，光固化涂层厚度约10~20μm，涂层本身毛糙度正在0.1μm如下，因而可年夜年夜进步镀层的光洁度。

(2)塑猜中含有水份、残留溶剂、单体、低聚合物、增塑剂等，挥发性小份子会正在真空或升温环境下逸出外表，重大影响真空镀层对基材的附出力，而采纳底涂技巧就可障碍这些小份子的逸出，进步真空镀层对基材的附出力。

(3)塑料基材与真空镀层(一般是金属)二者热收缩系数相差很年夜，正在真空镀膜升温、降温进程中膜层容易决裂，膜层越厚，决裂的可能性越年夜，因而选用合适的涂层作为过渡层，能够缩小内应力的积攒以及决裂的发作。

今朝塑料的真空镀层与光固化无机涂层的复合，普通采纳真空镀铝与光固化无机涂层的复合，但正在防护等功能上遭到很年夜的限度。真空镀铬是从此的倒退标的目的之一。真空镀铬层具备比铝镀层更漂亮的雪白金属光泽，正在年夜气中有很强的钝化功能，正在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐、无机酸等侵蚀介质中稳固，另有较高的硬度，精良的耐磨性以及耐热性。然而，铬的熔点为1900℃，正在1397℃时铬的蒸气压为1.33Pa，铬的蒸发温度高，用真空蒸发镀铬较为艰难。假如采纳磁控溅射法，因为铬质脆，难以做成圆柱靶，那末正在普通的磁控溅射前提下，立体磁控溅射因受靶框资料净化等缘由，镀铬层的色泽明显偏偏离雪白色。本文作者通过实验钻研，采纳阴极电弧离子镀与离子轰击镀的组合办法，取得了与电镀铬分歧的色泽。正在此，所抉择的底涂层必需有足够的耐热性以及耐辐射性，与基材及真空镀膜层有精良的连系力，不克不及互相发作化学反响，并有精良的流平性，正在真空前提下只有很少的挥发成份，没有排汇水份，固化后外表高度润滑等。正在泛滥的涂猜中，聚丁二烯涂料根本能餍足上述前提，然而这类涂料属于热固化涂料，而且固化温度高，固化工夫长，不克不及用于塑料的真空镀膜。为此，本文作者钻研以及抉择了光固化脂环族环氧树脂涂料。脂环族环氧树脂是环氧树脂的一个分支，其构造中的环氧基没有是来自环氧丙烷，而是间接连正在脂环上，因而正在功能上与双酚A型环氧树脂相比拟，具备精良的热稳固性、耐候性、平安性、工艺功能和优良的绝缘功能[3-5]。但是，脂环族环氧树脂也与一般环氧树脂同样，具备质脆的缺陷，故正在实际使用中应设法进行增韧改性[6]。据报导，将ERL-4221与没有同份子品质的聚四氢呋喃(PTHF)正在碘盐的诱发作用下进行阳离子聚合，制患上份子链中蕴含软链段构造的聚合物，这为脂环族环氧树脂的增韧开拓了一条新路子[7]。咱们选用光固化脂环族环氧树脂改性丙烯酸酯涂料作为耐热、耐辐射的底涂层，而后顺次进行阴极电弧离子镀铬以及离子轰击镀铬，获得了精良的成果。

1.3真空镀膜用光固化面涂层

真空镀膜后通常要涂覆面涂层，使真空镀膜层失去维护。对面涂层的根本要求是：与真空镀膜层(普通是金属镀层)的附出力精良，固化后涂层无较年夜内应力，与底涂层有肯定的相容性，有足够的硬度、耐划伤性、耐磨性，较高的耐水性、耐蚀性、耐候性、耐化学品性等功能，有适合的黏度以及精良的流平性。关于需求突出真空镀膜层色泽时，面涂层还应具备高的可见光透过率以及外表光泽度。关于真空镀铬层用光固化面涂层，至今还没有找到理想的种类，次要成绩是：与镀铬层的附出力没有良，硬度、耐磨性、耐候性等不克不及餍足产物的高要求。今朝钻研标的目的是改良配方，采纳纳米粒子改性和选用合适的有机镀层。

2真空镀膜用光固化涂装设施

真空镀膜用光固化涂料的涂装进程次要包罗如下几个局部：

(1)涂料寄存及反省：涂料应正在平安、清洁之处寄存，涂装前要细心反省涂料的表观黏度、流变性以及稳固性等。

(2)工件的预解决：要求塑料基材的外表光亮，不显著的外表缺点，而后进行预解决，肃清基材外表的油污、残存的脱模剂、静电以及尘埃。

(3)涂料的涂覆：依据工艺标准抉择刷涂、刮涂、辊涂、淋涂、喷涂等形式。涂液普通采纳淋涂以及辊涂形式涂覆。

(4)涂料的流平：涂覆后要有肯定的流平常间，有时还要加热到肯定温度(如40~60℃)来促成流温和溶剂挥发。

(5)涂料的光固化：将流平后的工件进入光固化段，用某些辐射光源收回的紫外光使涂膜迅速固化。事前要抉择好光源的品种、数目、排布和与工件的间隔等。

(6)涂料固化后的延长：通过肯定工夫的延长与静置，将工件进入真空镀膜设施。

光固化设施是依据消费要求设计制作的，图1是湖州金泰科技股分无限公司研发中心中试车间的一条光固化涂装消费线表示图，其实用于平板以及单体产物的延续式消费。工件经底涂后，按产物要求选用真空蒸镀、磁控溅射、离子镀等办法进行真空镀膜，而后从新进入光固化消费线进行面涂，或许采纳其余办法对真空镀膜层进行维护。

该光固化消费线由红外流平段、光固化段、延长段、进出料段、空气污染抽风零碎等组成。工件涂膜经光固化落后入真空镀膜区，哪里搁置了真空蒸镀-磁控溅射复合镀膜机以及磁控溅射-离子镀复合镀膜机。光固化段共设置装备摆设了9套紫内线照耀灯具(水银灯)：顶灯3支，辨别为顶前5.6kW，顶中5.6kW，顶后8.0kW;阁下各2支，辨别为左上5.6kW，左下5.6kW，右上5.6kW，右下5.6kW;底灯共2支，辨别为底前8.0kW，底后5.6kW。灯管可依据上、下、左、右、前、后各个方位调理。整个规划为立方体照耀。消费时依据工艺标准抉择开灯的数目以及区域。

图1适宜于平板以及单件产物延续式消费的光固化消费线表示图

3使用举例

产物称号：ABS塑料汽车轮毂盖。根本功能要求：(1)外观：外表光亮，无表观缺点，色泽以及亮度与电镀铬分歧;(2)铅笔硬度：≥H;(3)划格附出力：100/100;(4)CASS寿命≥72h。数目：批量。

依据上述要求，顺次依照下列程序进行功课：

(1)反省光固化涂料：选用光固化脂环族环氧树脂改性丙烯酸酯涂料作为工件的底涂料。涂装前要细心反省涂液功能，即本体能否平均，有没有含有未溶解齐全的高黏度结块，能否有杂质以及没有溶性颗粒，有没有超越涂料储存期，涂液的黏度等。

(2)工件的预解决：肃清工件外表的油污、残存脱模剂、静电以及尘埃等。

(3)涂料的涂覆：采纳喷涂办法，正在喷涂台上进行。将光固化脂环族环氧树脂改性丙烯酸酯涂料平均地喷涂正在工件外表，固化后的涂膜厚度达15~20μm。

(4)涂膜流平：工件进入涂装消费线的流平阶段，红内线加热，温度管制正在55~60℃范畴。

(5)涂膜的光固化：按脂环族环氧树脂改性丙__烯酸酯涂料光固化能量的要求，开启上灯(5.6kW以及8.0kW)2个，阁下灯(6.6kW)各1个，底灯(8.0kW)1个。固化工夫为45~60s。

(6)光固化后的延长：工件经延长段进入真空镀膜室。

(7)真空镀钛氧化物底镀层：用中频磁控溅射镀膜设施镀覆。真空室内装有一对孪平生面磁控钛靶，供电的溅射电源规格是30kVA、40kHz。先抽真空至6×10-3Pa，工件架迁移转变，而后充肯定比例的Ar以及O2。调理各类参数，进行溅射镀膜5min。

(8)真空镀铬膜：用阴极电弧离子镀设施镀覆。先抽真空至6×10-3Pa，工件架迁移转变，充入Ar至真空度为1.5×10-1Pa。开启铬靶电源，调理各类参数，离子镀膜3min。而后封闭Ar源，正在高真空下离子轰击镀1.5min。

(9)真空镀钛氧化物面镀层：其工艺与步骤(7)相反。

(10)测验以及包装。

经上述工序的涂镀，ABS塑料汽车轮毂盖具备以下优异功能：

外表色泽：与电镀铬分歧;划格镀层的附出力(百格)：100/100;铅笔硬度：1~2H;CASS实验：>96h。可见，本钻研产物功能明显优于真空镀铝产物，也优于电镀铬产物。

本钻研将光固化涂料与真空镀膜复合，既放弃了塑料密度小、品质轻的特性，又具备金属铬的雪白色泽，和导电、导热、耐磨、耐划伤等功能，而且具备优良的耐蚀性。关于外表光亮的塑料板材以及形态没有复杂的制品，能够用本钻研技巧替代电镀铬，使消费工序简化，水以及电的耗费明显缩小，可节流铜以及镍等金属资本，同时完成了镀铬的清洁消费。

4结语

(1)光固化无机涂层与真空镀层的复合是一种使用宽泛的复合外表解决技巧。(2)真空镀铬对光固化底涂层提出了更高的要求：足够的耐热性以及耐辐照性，与基材及真空镀膜层有精良的连系力，不克不及互相发作化学反响，具备精良的流平性等。脂环族环氧树脂改性丙烯酸酯涂料根本上达到这些要求，从而为真空镀铬和需求采纳离子镀以及磁控溅射的真空镀膜发明了根本前提。(3)光固化无机涂层与真空镀铬复合，加之钛氧化物膜的维护，构成了一种新的镀铬技巧，其功能明显优于真空镀铝，而与传统的电镀铬相比拟，则具备环保、节能、节水、节材、简化工序、升高老本和功能更优的特性，值患上鼎力推行。