[发明专利]钢铁、锌基合金真空离子镀铬工艺代替现行电镀铬工艺

说明书

技术领域

本发明属材料表面技术领域，涉及到用真空离子镀工艺铬代替现行电镀装饰铬和离子镀超硬铬代替电鍍硬铬工艺方法。

背景技术

现行电镀装饰铬和电鍍硬铬工艺，广泛应用在材料表面抗大气腐蚀装饰镀膜和耐磨镀膜。现行电镀铬工艺方法：

上挂具-化学除油--水洗-电化学除油--水洗--酸活化-含氰电镀铜打底-水洗--镀光亮镍-水洗--镀铬--水洗--烘干-检验-包装-入库.

现行电镀铬工艺缺点是：电镀工艺使用酸碱盐严重污染环境；电镀过程中产生有毒物质如六价铬，使用氰化物等对人体有害；电镀层中有镉、镍元素，易引起皮肤癌；电镀膜与工件之间没有过渡层,影响附着性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是根除现行电镀铬工艺的缺点。

本发明技术方案是采用真空阴极电弧镀-磁控溅射-电子束离子镀技术，如图1所示。

本发明工艺过程:

步骤一：工件6材质：钢铁、锌基合金，经抛光清洗烘干装入真空窒1中。

步骤二： 真空室1抽真空5，真空度达到（1-3）X10-3Pa。

步骤三： 开动加热装置8，钢铁工件6加热温度＜200℃，锌基合金工件6加热温度＜100℃。

步骤四： 工件6溅射清洗，由离子源通入氩气（Ar）11，真空度调至1-5Pa，开动工件6脉冲负偏压电源4，工件6上施加脉冲负偏压工艺：电压-（900—2000）V，占空比50%--70%，溅射清洗时间10-20min。 

步骤五： 工件6离子镀底膜铬（Cr）或锆（Zr）代替现行电镀铬工艺中氰电镀铜层，膜层与工件6表面形成形成0.5-4微米（μ）厚度的过渡层，提高镀膜附着性，详见图2及图3，并能防止锌基合金中锌（Zn）元素在真空离子镀过程中挥发，真空室1抽真空5，由离子源通入氩气（Ar）11，真空度调至（3-5）X10-1Pa，开动磁控溅射靶电源3，从磁控溅射靶2上溅射出铬（Cr）或锆（Zr）原子沉积在工件6表面上，磁控溅射靶电源3电压为350V—550V，开动工件6脉冲偏压电源4，工件6施加脉冲变負偏压工艺：电压-200V，占空比10-30%，时间4-8min→-400V占空比10-30%时间2-4min→-600V占空比10-30%时间2-4min→-（900—2000）V占空比10-30%时间6-10min→-300V占空比10-30%时间2-4min。

步骤六： 工件6离子镀耐蚀镀膜代替现行电镀铬工艺中电镀镍层，阴极电弧离子镀氮化锆(ZrN)、或氮化铬（CrN），离子镀氮化锆(ZrN)及氮化铬（CrN）镀膜耐蚀性好于现行电镀铬工艺中电镀镍层，详见表1、表2，氮化铬(CrN)镀层硬度好于现行电镀硬铬，详见表4，真空室1真空度调至在（3--5）X10^-1Pa,由离子源通入氩(Ar)和氮气(N₂) 11，开动阴极电弧源电源9，从阴极电弧源10靶材上溅射出高能量粒子锆（Zr）或铬（Cr），并与氮离子(N+)相互作用形成氮化锆（ZrN）或氮化铬（CrN）沉积在工件6表面上，每个弧源电流达到额定电流80A或100A或120A，开动工件6脉冲偏压电源4，工件6施加脉冲负偏压工艺：电压-100 V -300V，占空比20%～70%，镀膜时间60-120min。

步骤七：工件6离子镀金属化合物光亮剂镀膜五氧化三钛（Ti₃O₅）或三氧化二鋁（Al₂O₃）或二氧化硅（SiO₂）或氧化锆（ZrO₂）或氧化锌（ZnO）提高离子镀膜光亮性，真空室1真空度调至在（5--8）X10^-2Pa, 由离子源通入氩气（Ar）和氧气（O2）11，开动e型电子枪7，从e型电子枪7上坩埚中蒸发出五氧化三钛（Ti₃O₅）或三氧化二鋁（Al₂O₃）或二氧化硅（SiO2）或氧化锆（ZrO₂）或氧化锌（ZnO），沉积在工件6表面上，开动工件6脉冲偏压电源4，工件6施加脉冲負偏压工艺：电压-200V，占空比10%-30%，时间10-60min，步骤七开始操作时间是在步骤六最后余下5min时开始，便于金属化合物光亮剂与离子镀氮化锆(ZrN)、或氮化铬（CrN）镀膜进行掺杂，提高镀膜光亮性和附着性。