[发明专利]一种聚合物表面沉积镁的方法

说明书

本发明涉及一种聚合物表面沉积镁的方法，包括：对聚合物进行表面清洗；随后利用蒸发法和圆柱弧靶在聚合物表面共沉积金属多聚物和镁；最后利用圆柱弧靶进行镁沉积。本发明实施例提供的方法，通过气体离子源清洗、蒸发法以及圆柱弧沉积相结合的方法制备的金属镁膜层，明显提高了基体和金属镁层的结合强度。因其方法简单、处理面积大、易操作，且成本低、效率高，非常适合工业化大批量生产。

技术领域

本发明涉及聚合物表面改性技术，尤其活泼金属在聚合物的表面沉积方法及保护方法。

背景技术

随着科技的发展，镁作为一种活泼金属在医药、电子等行业有着广泛的应用。镁膜主要是制备沉积在不同的基体表面，但其结合强度以及后续保护是当前的一个难点问题，特别是镁膜层在聚合物表面的镀制成为当前的一个重点和难点问题。

发明内容

为解决上述问题，需要对聚合物和金属镁进行表面耦合，基于圆柱电弧方法和蒸发耦合进行处理，提高其的膜基结合强度，解决其在不同服役环境下的稳定性和可靠性。

鉴于此，本发明实施例提供了一种聚合物表面沉积镁的方法，包括以下步骤：

S110，对聚合物进行表面高低压交替溅射清洗；

S120，随后，耦合蒸发法和圆柱弧技术在表面混合沉积金属镁和聚合物膜；

S130，随后，基于圆柱弧靶聚合物表面沉积金属镁膜；

S140，随后，基于蒸发法在表面沉积超薄聚合物保护膜层；

优选地，利用气体离子源对所述基体进行表面清洗抛光。

进一步优选地，所述离子源为霍尔源，清洗方式为交替高低压清洗；第一阶段0-600V，束流2-5A，处理30min，紧接着1200-1800V，束流0-1A，处理40min。

优选地，在蒸发法沉积聚合物膜同时配以圆柱弧表面共沉积镁，聚合物与镁为共沉积，聚合物蒸发沉积速率与镁沉积速率比不小于2；沉积时工件自转，速度不小于15r/min，共沉积层厚度不小于50nm，其电阻率不高于1×10⁵Ω·m。

优选地，沉积镁时，圆柱弧的起弧电流0-90A，圆柱弧的有效宽度不小于800mm，工作时阴极表面温升不大于30℃，基体表面温升不大于60℃，阴极寿命大于100h。

优选地，蒸发法沉积超薄保护膜层过程中，基体表面温度不超过50℃，沉积速率小于10nm/min，厚度不超过100nm；在超薄聚合物膜层保护下镀膜样片在温度为80℃，湿度为80％环境下内层镁表面氧化层厚度不大于10nm。

相对于现有技术，本发明实施例具有以下优势：

(1)利用气体离子源技术以及高低压清洗工艺能方便实现在基体表面形成一层高表面能的结合面，表面粗糙度等可通过离子能量、束流方便实现调控；调控后界面能够与后续膜层非常好的贴合，相比与其他表面清洗技术，本发明技术以及工艺下制备的膜层与基底的结合力更优越。

(2)相比于磁控溅射、磁过滤沉积技术，圆柱弧沉积镁膜速度快、颗粒小；同时圆柱弧因其表面积大，能方便实现控制阴极本身的温度。

(3)相比于传统的解决膜基结合强度的方法不同，本发明中基于蒸发和圆柱弧技术沉积镁掺杂的聚合物过渡膜层能够方便实现高结合强度金属膜层沉积，大大提高膜基结合强度；同时蒸发装置和圆柱弧靶夹角30°-60°，这个角度范围内能够获得聚合物镁掺杂范围为5-15％的过渡层，这个范围内聚合物能保持很好特性同时能与基体进行强的键合。