專利名稱：：一種鍍膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種鍍膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鍍膜材料包括基材和鍍覆在基材表面的薄膜，目前部分有色金屬包括鎂、鋁、鋅及其合金等基材表面疏松多孔，耐腐蝕性差。其表面的薄膜主要為通過離子微弧陽極氧化、加弧輝光等離子表面處理、離子束增強(qiáng)輔助沉積表面技術(shù)、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、陽極氧化以及電鍍、化學(xué)鍍、離子鍍等方法鍍覆在基材表面的膜。但是這些方法處理后的鍍膜材料的性能各有利弊，比如在基材表面進(jìn)行化學(xué)鍍、陽極氧化、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等處理后的鍍膜材料均具有涂鍍層薄、結(jié)合強(qiáng)度低、容易剝落、膜層不致密、不均勻等缺點(diǎn)；電鍍后的鍍膜材料雖然結(jié)合力較好，但鍍層有耐磨和耐腐蝕性能較差、顏色比較單一等缺點(diǎn)；等離子微弧氧化處理后的鍍膜材料雖然能夠獲得較厚結(jié)合較好的滲鍍層，但鍍層有表面疏松、表面粗糙等缺點(diǎn)；離子束增強(qiáng)輔助沉積表面技術(shù)雖然能在表面形成結(jié)合好的滲鍍層，但設(shè)備昂貴、處理面積小、適用面小、產(chǎn)業(yè)化較困難。綜上所述，現(xiàn)有的鍍膜材料不能同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的鍍膜材料不能同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度的缺陷，提供一種同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度的鍍膜材料。5本發(fā)明提供了-種鍍膜材料，其中，該鍍膜材料包括基材和依次鍍覆在基材表面上的電鍍層和離子鍍層。本發(fā)明還提供了一種鍍膜材料的制備方法，其屮，該方法包括依次在基材表面上形成電鍍層和離子鍍層。從表1所示的測試結(jié)果可以看出，對于實(shí)施例1-6得到的鍍膜材料Al-A6:結(jié)合力測試結(jié)果表明，鍍膜材料的膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)為97-100;耐磨性測試結(jié)果表明，鍍膜材料的棱角和表面均沒有任何脫落；耐腐蝕性測試結(jié)果表明，鍍膜材料在220-240小時后出現(xiàn)異常；表面粗糙度測試結(jié)果表明，鍍膜材料的Ra值為0.5-2.0。對于對比例l-3得到的鍍膜材料ACl-AC3:結(jié)合力測試結(jié)果表明，鍍膜材料的膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)為70-75;耐磨性測試結(jié)果表明，鍍膜材料的棱角有明顯脫落，表面輕微脫落；耐腐蝕性測試結(jié)果表明，鍍膜材料在70-96小時后出現(xiàn)異常；表面粗糙度測試結(jié)果表明，鍍膜材料的Ra值為1.6-2.0。因此，與對比例1-3得到的鍍膜材料AC1-AC3相比，實(shí)施例1-6得到的鍍膜材料Al-A6同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種鍍膜材料，其中，該鍍膜材料包括基材和依次鍍覆在基材表面上的電鍍層和離子鍍層。根據(jù)本發(fā)明提供的鍍膜材料，為了使鍍膜材料同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度，所述電鍍層的厚度優(yōu)選為10-50微米，更優(yōu)選為20-40微米，所述離子鍍層的厚度優(yōu)選為2-10微米，更優(yōu)選為3-8微米。根據(jù)本發(fā)明提供的鍍膜材料，所述電鍍層可以為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的電鍍層。所述離子鍍層可以為2層或多層，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇離子鍍的層數(shù)，例如可以為2-8層，從基材表面由內(nèi)向外，所述離子鍍層的底層為金屬層，其它層為金屬層或金屬的化合物層。本發(fā)明對每層離子鍍層的厚度沒有特別的限制，只要滿足離子鍍層的總厚度為2-10微米即可。所述金屬可以為任何適用于離子鍍的金屬，例如可以為不銹鋼、鈦、鋁、鉻和銅中的一種或幾種；所述金屬的化合物可以為金屬的氧化物、金屬的碳化物和金屬的氮化物中的一種或幾種。所述基材可以為鎂、鎂合金、鋁、鋁合金、鋅或鋅合金。本發(fā)明提供的鍍膜材料的制備方法包括依次在基材表面上形成電鍍層和離子鍍層。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述形成電鍍層的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，例如該方法可以包括將基材與電源負(fù)極電連接，將形成電鍍層的材料與電源正極電連接，在電解質(zhì)溶液存在下在電鍍條件下進(jìn)行電鍍，電鍍的條件使基材上形成10-50微米厚的電鍍層。其中，將基材與電解質(zhì)溶液接觸的方法可以為將基材浸入電解質(zhì)溶液中。所述電解質(zhì)溶液可以為公知的電解質(zhì)溶液，例如可以為含有銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液，所述電解質(zhì)溶液還可以含有檸檬酸鈉、碳酸鈉、緩蝕劑和促進(jìn)劑，例如，電鍍的電解質(zhì)溶液為含有100-200克/升的硫酸鎳、40-60克/升的檸檬酸鈉、10-30克/升的碳酸鈉、30-50克/升的緩蝕劑、30-50克/升的促進(jìn)劑，pH為5-7;與電源正極連接的是形成電鍍層的材料。所述形成電鍍層的材料為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種。所述電鍍的條件可以包括，電流密度為l-3A/dm2，占空比為15-55%，溫度為40-80。C，電鍍的時間為1-30分鐘。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在電鍍前還可以對基材進(jìn)行預(yù)鍍，所述預(yù)鍍的方法可以為公知的方法，例如，預(yù)鍍的方法可以包括將基材與電源負(fù)極連接，將形成電鍍層的材料與電源正極連接，將基材與電解質(zhì)溶液接觸對該基材進(jìn)行預(yù)鍍。其中，將基材與電解質(zhì)溶液接觸的方法可以為將基材浸入電解質(zhì)溶液中。所述電解質(zhì)溶液可以為公知的電解質(zhì)溶液，例如可以為含有銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液，所述電解質(zhì)溶液還可以含有檸檬酸鈉和添加劑，例如，預(yù)鍍的電解質(zhì)溶液為含有50-150克/升的硫酸鎳、40-60克/升的檸檬酸鈉、40-60克/升的添加劑，pH為7-9;所述形成電鍍層的材料為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種。所述預(yù)鍍的條件可以包括，電流密度為l-4A/dm2，占空比為15-35%，溫度為40-8(TC，電鍍的時間為8-15分鐘。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述形成離子鍍層的方法可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法，例如可以為磁控濺射離子鍍方法或多弧離子鍍方法形成的離子鍍層，優(yōu)選通過磁控濺射離子鍍方法得到離子鍍層。根據(jù)該優(yōu)選方式，鍍膜材料的結(jié)合力、耐磨性和耐腐蝕性更好，并且表面粗糙度更小。所述形成離子鍍層的方法包括在磁控濺射條件下，在磁控靶上施加電源使磁控靶上的靶材物質(zhì)濺射并沉積在表面形成有電鍍層的基材上以形成離子鍍層。上述離子鍍層是使用磁控濺射離子鍍設(shè)備形成的，所述磁控濺射離子鍍設(shè)備包括真空室、加熱裝置、工件架和磁控靶，所述基材放置在工件架上。所述靶材含有靶材物質(zhì)，可以為單元素靶(即一個靶材中只含有一種靶材物質(zhì))或多元素靶(即一個靶材中含有多種靶材物質(zhì))，優(yōu)選為單元素靶，靶材物質(zhì)的純度優(yōu)選為大于99.9%?？梢愿鶕?jù)膜層的組成來選擇靶材物質(zhì)的種類。例如，當(dāng)在基材上鍍鈦時，靶材物質(zhì)為鈦；當(dāng)在基材上鍍鋁時，靶材物質(zhì)為鋁。所述磁控靶優(yōu)選為對靶結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要使用一對或幾對磁控靶；每對磁控耙由一個電源供電，兩個磁控靶各自與電源的一極相連，并與整個真空室相絕緣。對靶的兩個磁控靶之間的距離可以為10-25厘米，優(yōu)選為14-22厘米。工架件可以圍繞真空室的中心軸順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速可以為0.5-10轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選為2-6轉(zhuǎn)/分鐘。所述電源可以為現(xiàn)有的各種用于磁控濺射離子鍍的電源，優(yōu)選為中頻電源，中頻電源的頻率一般為10-150千赫，優(yōu)選為10-100千赫。所述濺射過程可以包括一個或多個在磁控靶上施加電源使磁控靶的靶材物質(zhì)濺射的濺射階段，優(yōu)選包括多個濺射階段，例如2-8個濺射階段，形成2-8層離子鍍層。在各個濺射階段，電源的功率保持恒定。優(yōu)選情況下，后一濺射階段的電源功率不高于前一濺射階段的電源功率。所述磁控濺射條件包括電源的功率為l-50千瓦的恒定值，優(yōu)選為10-30千瓦的恒定值，磁控濺射的絕對壓力為0.1-1帕，優(yōu)選為0.3-0.8帕，溫度為20-300°C，優(yōu)選為50-150°C;濺射時間可以為5-80分鐘，優(yōu)選為10-50分鐘，形成金屬層的氣氛為惰性氣體，形成金屬的化合物層的氣氛為氧氣、氮?dú)狻⒁胰埠图综械囊环N或幾種的反應(yīng)氣體。上述濺射時間可以根據(jù)電源的功率和所要形成的膜層的厚度來確定，例如，在本發(fā)明的上述電源功率范圍內(nèi)形成2-10微米的離子鍍層時，濺射時間可以為5-80分鐘，優(yōu)選為10-50分鐘，在此，所述的濺射時間是指總的濺射時間，例如，如果有多個濺射階段的話，所述濺射時間是指多個濺射時間之和。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述惰性氣體可以為氦氣和/或氬氣，所述惰性氣體的用量只要使濺射時的壓力達(dá)到0.1-1帕即可，優(yōu)選為0.3-0.8帕。所述反應(yīng)氣體可以為氧氣、氮?dú)?、乙炔和甲垸中的一種或幾種。可以根據(jù)所要形成的離子鍍層的顏色和鍍膜材料的性能要求來確定形成金屬的化合物層的氣氛，例如，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，9離子鍍的氣氛為氮?dú)鈺r，可以形成淺黃-深褐顏色的鍍膜材料，當(dāng)離子鍍的氣氛為乙炔時，可以銀灰-深黑顏色的鍍膜材料。所述反應(yīng)氣體的用量可以為10-800標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘(sccm)，優(yōu)選為50-300sccm。為了提高鍍膜材料的結(jié)合力，優(yōu)選情況下，在進(jìn)行離子鍍之前對表面形成有電鍍層的基材進(jìn)行活化。所述活化的方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法，例如，在活化條件下對表面形成有電鍍層的基材施加偏壓電源。所述活化條件可以是本領(lǐng)域常規(guī)使用的條件，例如，氣氛可以為惰性氣氛，壓力可以為l-3帕，偏壓可以為100-1500伏，占空比可以為30-80%，活化的時間可以為15-30分鐘。所述惰性氣體可以為氦氣和/或氬氣。本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，對于結(jié)合力較差的膜層，即使按照上述方法在濺射之前對表面形成有電鍍層的基材進(jìn)行活化，膜層的結(jié)合力改善也不明顯，而通過采用多弧活化的方法則可有效提高膜層的結(jié)合力。因此，進(jìn)一步優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的方法還包括在基材表面上形成電鍍層之后形成離子鍍層之前，對基材進(jìn)行多弧活化。所述多弧活化的方法包括在多弧活化條件下對基材施加偏壓電源并啟動鈦靶、鉻靶和鈷靶中的一種或幾種。根據(jù)該優(yōu)選方式，鍍膜材料的結(jié)合力更好。盡管在上述常規(guī)的活化條件下啟動多弧靶鈦靶、鉻靶和鈷靶中的一種或幾種即可有效提高膜層的結(jié)合力，但本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述多弧活化條件中惰性氣體氣氛的壓力為0.1-0.3巾白，優(yōu)選為0.15-0.25帕，電流為100-300安培，優(yōu)選為180-220安培，偏壓為300-600伏，優(yōu)選為400-500伏，占空比為20-70%，優(yōu)選為35-55%，更優(yōu)選為40-50%時，獲得的膜層的結(jié)合力進(jìn)一步提高。對所述多弧活化的時間沒有特別的限定，只要基材上沒有鍍上鈦、鉻或鈷即可，一般可以為0.5-3分鐘，優(yōu)選為1-2.5分鐘。其中，對表面形成有電鍍層的基材進(jìn)行活化的歩驟可以在含有多弧靶裝置的磁控濺射離子鍍10設(shè)備中進(jìn)行，例如實(shí)施例中使用的含有多弧靶裝置的型號為JP-700的北京北儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限責(zé)任公司制造的多弧一磁控濺射離子鍍膜機(jī)。為了在濺射過程中對形成的膜層進(jìn)行清洗，提高膜層的附著力，可以在基材上施加偏壓電源，偏壓電源的偏壓可以為50-2000伏，優(yōu)選為100-1500伏；占空比可以為15-90%，優(yōu)選為30-80%。優(yōu)選情況下，所述鍍膜材料的制備方法還包括在基材表面上形成電鍍層之前，對于表面有油污的基材進(jìn)行前處理，例如，對基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗，所述機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。根據(jù)該優(yōu)選方式，鍍膜材料的結(jié)合力、耐磨性和耐腐蝕性更好，并且表面粗糙度更小。下面采用具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。1、前處理(1)機(jī)械拋光采用東莞市晶密機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的拋光機(jī)(JM-101型號)用江門杰利信拋磨材料有限公司生產(chǎn)的黃色中粗拋光油膏(SBT-600型號)在1200轉(zhuǎn)/分鐘的拋光輪轉(zhuǎn)速下對AZ91D鎂合金基材(比亞迪股份有限公司生產(chǎn))進(jìn)行粗拋10分鐘，再用白色精拋油膏(SBW-804型號)在1500轉(zhuǎn)/分鐘的拋光輪轉(zhuǎn)速下對鎂合金進(jìn)行精拋10分鐘。(2)脫脂對上述進(jìn)行了機(jī)械拋光的鎂合金基材進(jìn)行脫脂，方法為將鎂合金基材浸泡在55X:的由十二垸基硫酸鈉5克/升和平平加0-2550克/升組成的脫脂液中超聲8分鐘后取出，然后用兩道水將基材表面殘存的脫脂液清洗干凈。(3)堿洗-對上述進(jìn)行了脫脂的鎂合金基材進(jìn)行堿洗，方法為將鎂合金基材放入7(TC的氫氧化鈉100克/升的氫氧化鈉中浸泡10分鐘，然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的堿。2、形成電鍍層將上述進(jìn)行了前處理的鎂合金基材進(jìn)行預(yù)鍍和電鍍。其中，預(yù)鍍和電鍍中所用添加劑、緩蝕劑和促進(jìn)劑均為深圳威特化工專用產(chǎn)品。(1)預(yù)鍍將鎂合金基材浸入含有50克/升的硫酸鎳、40克/升的檸檬酸鈉和40克/升的添加劑，pH為7、溫度為4(TC的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為1.1A/dm2、占空比為15%的條件下預(yù)鍍8分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。(2)電鍍將鎂合金基材浸入含有100克/升的硫酸鎳、40克/升的檸檬酸鈉、10克/升的碳酸鈉、30克/升的緩蝕劑和30克/升的促進(jìn)劑，pH為5、溫度為40'C的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為1.1A/dm2、占空比為15%的條件下電鍍1分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得電鍍層的總厚度為20微米。3、形成離子鍍層采用磁控濺射離子鍍設(shè)備(多弧一磁控濺射離子鍍膜機(jī)，北京北儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限責(zé)任公司制造，型號為JP-700)，該設(shè)備包括真空室、加熱裝置、工件架、磁控靶、多弧耙和偏壓裝置，加熱裝置、工件架和磁控耙、多弧靶位于真空室中。磁控靶為對靶結(jié)構(gòu)，包括三組對靶。每組對靶之間的距離為18厘米，對靶與一個頻率為40千赫的電源的正負(fù)極相連。多弧耙為一個鈦靶。鎂合金基材固定在工件架上，鎂合金基材位于對靶之間。偏壓裝置為偏壓電源。(1)多弧活化先將真空室中絕對壓力調(diào)至7X10^帕，然后往真空室中充入氬氣，直至壓力為1.5X10—'帕，啟動多弧靶鈦靶(即打開與鈦靶連接的電源)，電流為180安，同時啟動偏壓電源(偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)，調(diào)節(jié)偏壓為400伏，占空比40%，對鎂合金基材進(jìn)行清洗l分鐘。(2)離子鍍關(guān)閉多弧控制電源，繼續(xù)充入氬氣，直至真空室壓力為0.3帕，溫度調(diào)至50'C，啟動鉻靶(即打開與鉻靶連接的電源)進(jìn)行磁控濺射離子鍍，與鉻靶連接的電源的功率為12千瓦的恒定值，同時調(diào)節(jié)偏壓電源(此時，偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)的偏壓為300伏，占空比為30%，工件架的轉(zhuǎn)速為2轉(zhuǎn)/分鐘，時間為5分鐘，在鎂合金基材表面形成鉻層。然后，維持上述操作，同時通入氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁繛?0sccm，時間為5分鐘，在上述鉻層表面上形成鉻的氮化物層。最后，關(guān)閉鉻靶、偏壓電源并停止通入氮?dú)猓匀焕鋮s至5(TC取出上述鍍膜后的鎂合金基材，用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得，鎂合金表面離子鍍層的厚度為3微米。記作鍍膜材料A1。對比例l本對比例說明現(xiàn)有的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例1相同的方法對鋁基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理后只形成電鍍層。即得對比例的鍍膜材料AC1。13本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。1、前處理按照與實(shí)施例1相同的方法對鋁基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理。2、形成電鍍層將上述進(jìn)行了前處理的鋁基材進(jìn)行預(yù)鍍和電鍍。(1)預(yù)鍍將鋁基材浸入含有100克/升的硫酸鎳、50克/升的檸檬酸鈉和50克/升的添加劑，pH為8、溫度為5(TC的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為2.5A/dm2、占空比為25%的條件下預(yù)鍍10分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。(2)電鍍將鋁基材浸入含有150克/升的硫酸鎳、50克/升的檸檬酸鈉、20克/升的碳酸鈉、40克/升的緩蝕劑和40克/升的促進(jìn)劑，pH為6、溫度為6(TC的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為2A/dnA占空比為30%的條件下電鍍15分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得電鍍層的總厚度為30微米。3、形成離子鍍層采用磁控濺射離子鍍設(shè)備(多弧一磁控濺射離子鍍膜機(jī)，北京北儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限責(zé)任公司制造，型號為JP-700)，該設(shè)備包括真空室、加熱裝置、工件架、磁控耙、多弧耙和偏壓裝置，加熱裝置、工件架和磁控耙、多弧靶位于真空室中。磁控靶為對靶結(jié)構(gòu)，包括三組對靶。每組對靶之間的距離為18厘米，對耙與一個頻率為40千赫的電源的正負(fù)極相連。多弧靶為一個鉻靶。鋁基材固定在工件架上，鋁基材位于對耙之間。偏壓裝置為偏壓電源。(1)多弧活化先將真空室中絕對壓力調(diào)至7X10—3帕，然后往真空室中充入氬氣，直至壓力為2X10—、自，啟動多弧靶鉻靶(即打開與鉻靶連接的電源)，電流為200安，同時啟動偏壓電源(偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)，調(diào)節(jié)偏壓至450伏，偏占空比45%，對鋁基材進(jìn)行清洗1.5分鐘。(2)離子鍍關(guān)閉多弧控制電源，繼續(xù)充入氬氣，直至真空室壓力為0.5帕，溫度調(diào)至10(TC，啟動鋁靶(即打開與鋁靶連接的電源)進(jìn)行磁控濺射離子鍍，與鈦靶連接的電源的功率為25千瓦的恒佘值，同時調(diào)節(jié)偏壓電源(此時，偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)的偏壓為500伏，占空比為50%，工件架的轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/分鐘，時間為10分鐘，在鋁基材表面形成鋁層。然后，維持上述操作，同時通入氧氣，氧氣的用量為150sccm，時間為20分鐘，在上述鋁層表面上形成鋁的氧化物層。最后，關(guān)閉鋁靶、偏壓電源并停止通入氧氣，自然冷卻至5(TC取出上述鍍膜后的鋁基材，用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得，鋁基材表面離子鍍層的厚度為6微米。記作鍍膜材料A2。實(shí)施例3本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。1、前處理按照與實(shí)施例1相同的方法對ZZnAID4鋅合金基材(比亞迪股份有限公司生產(chǎn))進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理。2、形成電鍍層將上述進(jìn)行了前處理的鋅合金基材進(jìn)行預(yù)鍍和電鍍。(1)預(yù)鍍將鋅合金基材浸入含有150克/升的硫酸鎳、60克/升的檸檬酸鈉和60克/升的添加劑，pH為9、溫度為80°C的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為4A/dm2、占空比為35%的條件下預(yù)鍍15分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。(2)電鍍將鋅合金基材浸入含有200克/升的硫酸鎳、60克/升的檸檬酸鈉、30克/升的碳酸鈉、50克/升的緩蝕劑和50克/升的促進(jìn)劑，pH為7、溫度為80'C的電解質(zhì)溶液中，在電流密度為3A/dm2、占空比為55%的條件下電鍍30分鐘。然后用兩道水清洗基材，除去基材表面殘留的電解質(zhì)溶液。用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得電鍍層的總厚度為40微米。3、形成離子鍍層采用磁控濺射離子鍍設(shè)備(多弧一磁控濺射離子鍍膜機(jī)，北京北儀創(chuàng)新真空技術(shù)有限責(zé)任公司制造，型號為JP-700)，該設(shè)備包括真空室、加熱裝置、工件架、磁控耙、多弧耙和偏壓裝置，加熱裝置、工件架和磁控耙、多弧耙位于真空室中。磁控耙為對靶結(jié)構(gòu)，包括三組對耙。每組對耙之間的距離為18厘米，對靶與一個頻率為40千赫的電源的正負(fù)極相連。多弧靶為一個鈷耙。鋅合金基材固定在工件架上，鋅合金基材位于對耙之間。偏壓裝置為偏壓電源。(1)多弧活化先將真空室中絕對壓力調(diào)至7X10—"咱，然后往真空室中充入氬氣，直至壓力為2.5X10—'帕，啟動多弧靶鈷靶(即打開與鈷靶連接的電源)，電流為220安，同時啟動偏壓電源(偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)，調(diào)節(jié)偏壓至500伏，占空比50。X，對鋅合金進(jìn)行清洗2分鐘。(2)離子鍍關(guān)閉多弧控制電源，繼續(xù)充入氬氣，直至真空室壓力為0.8帕，溫度調(diào)至15(TC，啟動鈦靶(即打開與鈦靶連接的電源)進(jìn)行磁控濺射離子鍍，與銅靶連接的電源的功率為30千瓦的恒定值，同時調(diào)節(jié)偏壓電源(此時，偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)的偏壓為1200伏，占空比為80%，工件架的轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分鐘，時間為20分鐘，在鋅合金基材表面形成鈦層。然后，維持上述操作，同時通入乙炔氣體，乙炔氣體的用量為300sccm，時間為25分鐘，在上述鈦層表面上形成鈦的碳化物層。最后，關(guān)閉鈦靶、偏壓電源并停止通入乙炔氣體，自然冷卻至5(TC取出上述鍍膜后的鋅合金基材，用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得，鋅合金基材表面離子鍍層的厚度為8微米。記作鍍膜材料A3。實(shí)施例4本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例1相同的方法對AZ91D鎂合金基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理、形成電鍍層、形成離子鍍層，不同的是，形成離子鍍層時，用以下方法代替實(shí)施例1中的3(1)多弧活化先將真空室中絕對壓力調(diào)至7X10—3帕，然后往真空室中充入氬氣，直至壓力為1.5帕，啟動磁控濺射離子鍍設(shè)備的偏壓電源(偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)，調(diào)節(jié)偏壓至400伏，偏占空比40%，對鎂合金基材進(jìn)行清洗15分鐘。制得電鍍層厚度為20微米且離子鍍層厚度為3微米的鍍膜材料A4。對比例2本對比例說明現(xiàn)有的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例4相同的方法對鋁基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理后只形成磁控濺射離子鍍層。制得離子鍍層厚度為3微米的對比例的鍍膜材料AC2。實(shí)施例5本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例1相同的方法對AZ91D鎂合金基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理、形成電鍍層、形成離子鍍層，不同的是，形成離子鍍層時，用多弧離子鍍代替實(shí)施例1中的3(2)磁控濺射離子鍍，方法如下維持上述操作，繼續(xù)充入氬氣，直至真空室壓力為0.3帕，溫度調(diào)至50°C，啟動多弧耙鉻靶(即打開與鉻靶連接的電源)進(jìn)行多弧離子鍍，電流為70安，同時調(diào)節(jié)偏壓電源(此時，偏壓電源的正極與真空室的殼體相連，負(fù)極與工件架相連)的偏壓為300伏，占空比為30%，工件架的轉(zhuǎn)速為2轉(zhuǎn)/分鐘，時間為5分鐘，在鎂合金基材表面形成鉻層。然后，維持上述操作，同時通入氮?dú)?，氮?dú)獾牧髁繛?0sccm，時間為5分鐘，在上述鉻層表面上形成鉻的氮化物層。最后，關(guān)閉鉻靶、偏壓電源并停止通入氮?dú)?，自然冷卻至5(TC取出上述鍍膜后的鎂合金基材，用上海蔡康儀器有限公司DMM-660D型號的顯微鏡測得，鎂合金表面離子鍍層的厚度為3微米。記作鍍膜材料A5。18對比例3本對比例說明現(xiàn)有的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例5相同的方法對鋁基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理后只形成多弧離子鍍層。即得對比例的鍍膜材料AC3。實(shí)施例6本實(shí)施例說明本發(fā)明的鍍膜材料及其制備方法。按照與實(shí)施例1相同的方法對AZ91D鎂合金基材進(jìn)行機(jī)械拋光、脫脂和堿洗的前處理、形成電鍍層、形成離子鍍層，不同的是，形成離子鍍層時，調(diào)節(jié)所述電源得電流為20安的恒定值，電壓設(shè)定為600伏，制得離子鍍層厚度為3微米的鍍膜材料A6。實(shí)施例7-12該實(shí)施例用于測定實(shí)施例1-6制得的鍍膜材料的薄膜的性能。使用下述方法測定實(shí)施例1-6制備的鍍膜材料Al-A6的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和表面粗糙度。(1)結(jié)合力測試分別在實(shí)施例1-6制備的鍍膜材料A1-A6的表面上用鋒利的刀刃劃出大小均勻的間隔為1毫米的小方格個數(shù)100(劃痕深度控制在保證膜下基體金屬暴露)，統(tǒng)計膜脫落的小方格數(shù)N1，在膜上的劃格區(qū)域貼上寬度為24毫米的透明膠帶(3M公司生產(chǎn)的600型號膠帶)，并保證膠帶與有方格的膜之間結(jié)合緊密。5分鐘后，用一垂直膜面的力將膠帶揭起，并再次統(tǒng)計膜脫落的小方格數(shù)N2。評估方法如下采用百分制，膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)400-(Nl+N2)，膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)越大，說明結(jié)合力越好。評測結(jié)果如下表l所示。耐磨性測定分別將實(shí)施例l-6中得到的鍍膜材料放入振動研磨機(jī)中連續(xù)振動研磨2小時后取出產(chǎn)品，觀察工件的棱角和表面(即非棱角部位)的膜層是否有脫落。評測結(jié)果如下表1所示。耐腐蝕性通過鹽霧試驗(yàn)衡量，鹽霧試驗(yàn)方法為將實(shí)施例1-6制備的鍍膜材料Al-A6分別置于無錫市蘇南試驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YWX/Q-250型鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱內(nèi)，在35'C下用濃度為5重量％的氯化鈉水溶液噴濺2小時后，取出后再將制品置于另外一個溫度為40°C、相對濕度為80%的恒溫恒濕箱中，觀察合金制品，記錄在多長時間后制品表面出現(xiàn)異常，時間越長，說明膜層的耐腐蝕性越好。測試結(jié)果如下表1所示。(4)表面粗糙度測試表面粗糙度采用上海蔡康光學(xué)儀器有限公司JB-3C型號粗糙度測試儀進(jìn)行測試。用儀器的劃針在工件表面移動一段距離，通過與劃針連接的微機(jī)處理器將劃針走出的波形放大并測量其波峰與波谷間距，由指示表讀出工件的表面粗糙度Ra值。Ra值越小，說明薄膜的粗糙度越小。測定結(jié)果如下表1所示。對比例4-6該對比例用于測定對比例1-3制得的鍍膜材料的薄膜的性能。采用與實(shí)施例7-12相同的方法測量對比例1-3制備的鍍膜材料AC1-AC3的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和表面粗糙度。測定結(jié)果如下表1不。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>從表1所示的測試結(jié)果可以看出，對于實(shí)施例1-6得到的鍍膜材料Al-A6:結(jié)合力測試結(jié)果，鍍膜材料的膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)為97-100;耐磨性測試結(jié)果，鍍膜材料的棱角和表面均沒有任何脫落；耐腐蝕性測試結(jié)果，鍍膜材料在220-240小時后出現(xiàn)異常；表面粗糙度測試結(jié)果，鍍膜材料的Ra值為0.5-2.0。對于對比例1-3得到的鍍膜材料AC1-AC3:結(jié)合力測試結(jié)果，鍍膜材料的膜結(jié)合力分?jǐn)?shù)為70-75;耐磨性測試結(jié)果，鍍膜材料的棱角有明顯脫落，表面輕微脫落；耐腐蝕性測試結(jié)果，鍍膜材料在70-96小時后出現(xiàn)異常;表面粗糙度測試結(jié)果，鍍膜材料的Ra值為1.6-2.0。因此，與對比例l-3得到的鍍膜材料ACl-AC3相比，實(shí)施例l-6得到的鍍膜材料Al-A6同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度。權(quán)利要求1、一種鍍膜材料，其特征在于，該鍍膜材料包括基材和依次鍍覆在基材表面上的電鍍層和離子鍍層。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的鍍膜材料，其中，所述電鍍層的厚度為10-50微米，所述離子鍍層的厚度為2-10微米。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍膜材料，其中，所述電鍍層的厚度為20-40微米，所述離子鍍層的厚度為3-8微米。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜材料，其中，所述電鍍層為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的電鍍層；所述離子鍍層為2-8層，從基材表面由內(nèi)向外，所述離子鍍層的底層為金屬層，其它層為金屬層或金屬的化合物層。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍍膜材料，其中，所述金屬為不銹鋼、鈦、鋁、鉻和銅中的一種或幾種；所述金屬的化合物為金屬的氧化物、金屬的碳化物和金屬的氮化物中的一種或幾種。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜材料，其中，所述基材為鎂、鎂合金、鋁、鋁合金、鋅或鋅合金。7、一種鍍膜材料的制備方法，其特征在于，該方法包括依次在基材表面上形成電鍍層和離子鍍層。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述電鍍層的厚度為10-50微米，所述離子鍍層的厚度為2-10微米。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述電鍍層為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻屮的一種或幾種的電鍍層；所述離子鍍層為2-8層，從基材表面由內(nèi)向外，所述離子鍍層的底層為金屬層，其它層為金屬層或金屬的化合物層。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述金屬為不銹鋼、鈦、鋁、鉻和銅中的一種或幾種；所述金屬的化合物為金屬的氧化物、金屬的碳化物和金屬的氮化物中的一種或幾種。11、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述基材為鎂、鎂合金、鋁、鋁合金、鋅或鋅合金。12、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成電鍍層的方法包括將基材與電源負(fù)極電連接，將形成電鍍層的材料與電源正極電連接，在電解質(zhì)溶液存在下在電鍍條件下對該基材進(jìn)行電鍍；所述電解質(zhì)溶液為含有銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種的硫酸鹽、氯化物、磷酸鹽或硝酸鹽的水溶液；所述形成電鍍層的材料為銅、鎳、鈀、錫、鈷和鉻中的一種或幾種；所述電鍍條件包括，電流密度為l-3A/dm2，占空比為15-55%，溫度為40-80。C，時間為1-30分鐘。13、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述形成離子鍍層的方法包括在磁控濺射條件下，在磁控靶上施加電源使磁控靶上的靶材物質(zhì)濺射并沉積在表面形成有電鍍層的基材上以形成離子鍍層。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述磁控濺射條件包括電源的功率為l-50千瓦，磁控濺射的絕對壓力為0.1-1帕，溫度為20-30(TC，濺射時間為5-80分鐘，形成金屬層的氣氛為惰性氣體，形成金屬的化合物層的氣氛為氧氣、氮?dú)狻⒁胰埠图淄橹械?-種或幾種。15、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，該方法還包括在基材表面上形成電鍍層之后形成離子鍍層之前，對基材進(jìn)行多弧活化。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多弧活化的方法包括在多弧活化條件下對表面形成有電鍍層的基材施加偏壓電源并啟動鈦靶、鉻靶和鈷耙中的一種或幾種。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述多弧活化條件包括活化氣氛為惰性氣體氣氛，壓力為0.1-0.3帕，偏壓為300-600伏，占空比為20-70%，時間為0.5-3分鐘。全文摘要本發(fā)明提供了一種鍍膜材料，其中，該鍍膜材料包括基材和依次鍍覆在基材表面上的電鍍層和離子鍍層。與現(xiàn)有的鍍膜材料相比，本發(fā)明提供的鍍膜材料同時具有較好的結(jié)合力、耐磨性、耐腐蝕性和較小的表面粗糙度。文檔編號C23C28/00GK101457357SQ20071030182公開日2009年6月17日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日發(fā)明者清宮,旺張,劍程,郭麗芬申請人:比亞迪股份有限公司