在聚合物衬底上镀铬和PVD涂层与铝靶| 2018-08-07

塑料上的装饰性电镀铬涂层已经生产了几十年。由于环境原因，已经从六价铬(Cr6)转向三价铬(Cr3)。对电镀铬替代品的兴趣正在急剧扩大。在比较电镀和物理气相沉积(PVD)时，将铬和其他金属涂层应用于塑料的工艺步骤有很大的不同。在电镀过程中，需要大量的化学镀液和漂洗来沉积15至30微米的金属，以产生持久的铬外观。电镀处理步骤是众所周知的，可以包括调理，中和，酸蚀刻，催化，加速，闪镍，镀铜，镀镍，镀铬，污水处理和处理。因此，对单质铬PVD涂层的投资不断增加，以保持真正的铬外观。总的来说，汽车、家电和化妆品市场正在积极寻找具有电镀外观和耐用性，但没有环境副作用、外观和功能设计限制，以及与之相关的成本的替代品。完工者一直在寻找一种更安全、更环保、更经济、更快捷的替代方案，同时又不牺牲外观和性能。

传统镀铬仅限于涂料级基材，如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯/ABS。某些热塑性塑料，如聚酰胺/聚苯醚，由于化学攻击或高温浴时间(高达140°F 11分钟)导致基材变形而不能镀铬。

自20世纪60年代以来，ABS被广泛用作真空沉积和电镀的衬底。这种材料相对便宜，可以很容易地注塑成型，但对于大多数直接暴露的应用程序，或通过透明透镜观察，在真空沉积之前需要一层基础涂层(油漆)来平滑腮红表面和流线。一种更昂贵的电镀级ABS用于电镀组件。PVD工艺极大地开辟了可以直接涂覆的材料，包括:ABS与聚碳酸酯混合物，聚酰胺，聚醚酰亚胺，聚对苯二甲酸丁二酯，聚苯乙烯等。

本文重点介绍了PVD技术及其在高分子材料在汽车和家电工业中的应用，着重介绍了零部件表面改性的成本降低和质量提高。

PVD涂层工艺的表面工程

PVD技术的应用范围广泛，从装饰到高温超导薄膜。大量的无机材料-金属，合金，化合物和混合物-以及一些有机材料，如聚合物，可以使用PVD技术沉积。2022世界杯八强水位分析目前，PVD被用于形成多层涂层、辐射沉积或非常厚的沉积。

PVD是通过改变金属的物理状态(固体到气体到固体)将金属沉积到衬底上。当与UV涂层工艺结合使用时，在基材上涂上一层基涂层，沉积一层非常薄的金属层(700-1000埃)，然后用UV面涂层封装以密封和保护底层(图1)。要了解PVD层实际上有多薄，请考虑PVD应用的典型UV涂层厚度为25微米或0.98 mil。1.0 mil是25,400纳米。一埃被描述为一米的一亿分之一，或10-10或0.1纳米。

使用PVD，可以沉积各种金属，包括铝，铬，钛，不锈钢，镍铬，锡等。PVD层可以通过多种方法沉积，包括但不限于热蒸发、阴极电弧、溅射、脉冲激光沉积和电子束沉积。我们将重点介绍的常见方法是在真空中进行的溅射沉积。

溅射是一种沉积过程，由于高能离子轰击材料，固体金属靶上的原子被喷射到气相中。轰击从金属靶中释放原子，这些原子直接沉积在真空室中的零件上。金属厚度将根据应用于目标的周期时间和功率而变化。

测试

在评估PVD涂层和电镀时，对不同阶段和不同类型的ABS基材进行了不同的测试方法，以优化环境。试验方法如表1所示。

酸和碱

在目视检查PVD或电镀样品时，关于用酸和碱进行测试，有一些要点应该注意。

用PVD系统包覆铝靶材的样品可以用酸进行测试，涂层上没有缺陷，但当用可溶性碱进行测试时，出现了一些缺陷和损伤，如图2所示。
当用传统电镀系统涂覆的样品遇到酸时，铬涂层消失，镍的淡黄色立即出现。这个结果如图3所示。

附着力和硬度测试

横切法用于测试pvd涂层ABS塑料基板上的附着力和硬度(图4a)。PVD试样的附着力和硬度可以根据图4b中的示意图来解释。

涂层在ABS基材上的附着力为5H。PVD涂层硬度为HB-1.5N，镀铬层硬度为2B-0.5N。

粘附性也在80°C至-30°C的不同温度下进行了热循环评估。试验表明，根据标准，含铝靶材的PVD涂层在不同类别的附着力测试中均不能取得阳性结果。将试样分别放入不同热循环的热室和冷室，在20±3℃下放置1小时，在20±3℃下放置30分钟。在测试过程中，对水泡、点蚀和变形进行了评估。图5显示了具有彩虹色的镀铬标本。