[發明專利]一種應用于工程塑料上的硬質膜結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201310564426.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103568428A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 吳子豹;連華景;顏文藝;張宇霆;李明仁
• 申請（專利權）人: 廈門建霖工業有限公司
• 主分類號: B32B27/08
• 分類號: B32B27/08;B32B15/04;B32B9/04;C23C14/34;C23C14/20;C23C14/06;C23C14/18
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 廖吉保

技術領域

本發明涉及一種硬質膜結構及其制備方法，尤其是指一種應用于工程塑料上的硬質膜結構及其制備方法。

背景技術

現有技術中，硬質薄膜主要應用在以金屬為基材的產品上，廣泛應用在模具及刀具行業，然而，現有硬質薄膜制備過程中都要求金屬基材加溫到200-1000℃，且鍍膜時間長，一般利用高溫沉積獲得硬質膜。

公開號為CN101244644公開一種鉬基氮化物復合硬質薄膜及其制備方法，其要求基材溫度達300-500℃，其對溫度要求較高，使得對鍍膜設備的要求較高。

公開號為CN85104662A公開一種光學塑料鏡片鍍硬質膜工藝及用途，其特征是在鍍膜前對鏡片施行（5-15）%堿溶液清潔處理，鍍膜時眼鏡溫度低于70℃,用TiO₂+ZrO₂混合物和SiO₂或Cr₂O₃和SiO₂做膜料，形成的硬質膜為透明氧化膜，其主要功能是增透及耐磨作用，其無法直接應用于工程塑料上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于工程塑料上的硬質膜結構及其制備方法，以提高工程塑料表面的耐磨性及硬度，且制備成本較低。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

一種用于工程塑料上的硬質膜結構，在工程塑料上形成底漆層，在底漆層上形成鉻底層，在鉻底層上形成納米多層復合膜，在納米多層復合膜上形成鉻表層。

進一步，底漆層由以下組分按重量百分比：聚氨酯丙烯酸樹脂30--40%、單體10--20%、納米氧化硅3--8%、納米氧化鋁5--10%、光引發劑3--5%及稀釋劑30--40%通過UV光固化形成。

進一步，納米多層復合膜由至少一個膜單元組成，該膜單元為三層結構，該三層結構由Cr、CrSiN及CrSiTiWN交錯組成。

一種用于工程塑料上的硬質膜結構制備方法，包括以下步驟：

一，在工程塑料上噴漆形成底漆層；

二，將形成底漆層的工程塑料放入PVD爐中；

三，抽真空；

四，等離子輝光處理；

五，在底漆層上濺射鉻形成鉻底層；

六，在鉻底層上通過大功率脈沖濺射形成納米多層復合膜；

七，在納米多層復合膜上濺射鉻形成鉻表層。

進一步，步驟一中，漆由以下組分按重量百分比組成：聚氨酯丙烯酸樹脂30--40%、單體10--20%、納米氧化硅3--8%、納米氧化鋁5--10%、光引發劑3--5%及稀釋劑30--40%。

進一步，步驟一中，采用UV光固化漆，工藝條件為：熱烘烤溫度50-60攝氏度，時間為6分鐘，UV光固化能量1000-1200mj/cm²。

進一步，步驟三中，抽真空達到真空度為7*10^-3Pa。

進一步，步驟四中，等離子輝光處理的工藝條件為：通入流量為100sccm的氬氣及氧氣，偏壓450-600V，時間為2分鐘。

進一步，步驟五中，形成鉻底層的工藝條件為：通入氬氣200sccm，偏壓100V，電弧鉻靶70A,?時間1-3min。

進一步，步驟六中，納米多層復合膜由至少一個膜單元組成，該膜單元為三層結構，該三層結構由Cr、CrSiN及CrSiTiWN交錯組成；形成納米多層復合膜工藝條件為：通入氬氣200sccm，濺射鉻靶60A，時間1min，然后通入氬氣100sccm及氮氣120sccm；濺射鉻硅合金靶?60A，時間1min，最后通入氬氣80sccm及氮氣160sccm；濺射鉻硅合金靶60A及鈦鎢合金靶70A。

進一步，步驟七中，形成鉻表層的工藝條件為：通入氬氣60sccm，電弧鉻靶70A,?時間3-8min。

采用上述方案后，本發明在工程塑料上形成納米多層復合膜，該納米多層復合膜可以是納米晶與納米晶，也可以是納米晶與非晶態，且粒子尺寸在3-10nm。納米多層復合膜具有表面減摩、耐磨作用，可以改善摩擦副的運動可靠性和壽命，達到與高合金材料相同甚至更佳的使用效果，實現節能、節材及提高效率的目的，其耐磨性能達到RCA1500次，鉛筆硬度3H。

同時，在硬質膜結構制備方法中都是在低溫下完成，降低對制備設備的要求，降低制備成本。

附圖說明

圖1是本發明較佳實施例的結構示意圖。

標號說明

工程塑料1?????????????????底漆層2