[发明专利]一种应用于工程塑料上的硬质膜结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质膜结构及其制备方法，尤其是指一种应用于工程塑料上的硬质膜结构及其制备方法。

背景技术

现有技术中，硬质薄膜主要应用在以金属为基材的产品上，广泛应用在模具及刀具行业，然而，现有硬质薄膜制备过程中都要求金属基材加温到200-1000℃，且镀膜时间长，一般利用高温沉积获得硬质膜。

公开号为CN101244644公开一种钼基氮化物复合硬质薄膜及其制备方法，其要求基材温度达300-500℃，其对温度要求较高，使得对镀膜设备的要求较高。

公开号为CN85104662A公开一种光学塑料镜片镀硬质膜工艺及用途，其特征是在镀膜前对镜片施行（5-15）%碱溶液清洁处理，镀膜时眼镜温度低于70℃,用TiO₂+ZrO₂混合物和SiO₂或Cr₂O₃和SiO₂做膜料，形成的硬质膜为透明氧化膜，其主要功能是增透及耐磨作用，其无法直接应用于工程塑料上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于工程塑料上的硬质膜结构及其制备方法，以提高工程塑料表面的耐磨性及硬度，且制备成本较低。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种用于工程塑料上的硬质膜结构，在工程塑料上形成底漆层，在底漆层上形成铬底层，在铬底层上形成纳米多层复合膜，在纳米多层复合膜上形成铬表层。

进一步，底漆层由以下组分按重量百分比：聚氨酯丙烯酸树脂30--40%、单体10--20%、纳米氧化硅3--8%、纳米氧化铝5--10%、光引发剂3--5%及稀释剂30--40%通过UV光固化形成。

进一步，纳米多层复合膜由至少一个膜单元组成，该膜单元为三层结构，该三层结构由Cr、CrSiN及CrSiTiWN交错组成。

一种用于工程塑料上的硬质膜结构制备方法，包括以下步骤：

一，在工程塑料上喷漆形成底漆层；

二，将形成底漆层的工程塑料放入PVD炉中；

三，抽真空；

四，等离子辉光处理；

五，在底漆层上溅射铬形成铬底层；

六，在铬底层上通过大功率脉冲溅射形成纳米多层复合膜；

七，在纳米多层复合膜上溅射铬形成铬表层。

进一步，步骤一中，漆由以下组分按重量百分比组成：聚氨酯丙烯酸树脂30--40%、单体10--20%、纳米氧化硅3--8%、纳米氧化铝5--10%、光引发剂3--5%及稀释剂30--40%。

进一步，步骤一中，采用UV光固化漆，工艺条件为：热烘烤温度50-60摄氏度，时间为6分钟，UV光固化能量1000-1200mj/cm²。

进一步，步骤三中，抽真空达到真空度为7*10^-3Pa。

进一步，步骤四中，等离子辉光处理的工艺条件为：通入流量为100sccm的氩气及氧气，偏压450-600V，时间为2分钟。

进一步，步骤五中，形成铬底层的工艺条件为：通入氩气200sccm，偏压100V，电弧铬靶70A, 时间1-3min。

进一步，步骤六中，纳米多层复合膜由至少一个膜单元组成，该膜单元为三层结构，该三层结构由Cr、CrSiN及CrSiTiWN交错组成；形成纳米多层复合膜工艺条件为：通入氩气200sccm，溅射铬靶60A，时间1min，然后通入氩气100sccm及氮气120sccm；溅射铬硅合金靶 60A，时间1min，最后通入氩气80sccm及氮气160sccm；溅射铬硅合金靶60A及钛钨合金靶70A。

进一步，步骤七中，形成铬表层的工艺条件为：通入氩气60sccm，电弧铬靶70A, 时间3-8min。

采用上述方案后，本发明在工程塑料上形成纳米多层复合膜，该纳米多层复合膜可以是纳米晶与纳米晶，也可以是纳米晶与非晶态，且粒子尺寸在3-10nm。纳米多层复合膜具有表面减摩、耐磨作用，可以改善摩擦副的运动可靠性和寿命，达到与高合金材料相同甚至更佳的使用效果，实现节能、节材及提高效率的目的，其耐磨性能达到RCA1500次，铅笔硬度3H。

同时，在硬质膜结构制备方法中都是在低温下完成，降低对制备设备的要求，降低制备成本。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的结构示意图。

标号说明

工程塑料1                 底漆层2