一种提高附着力的环保复合涂镀层及其制备方法与流程

1.本发明涉及表面镀覆的技术领域，尤其涉及一种提高附着力的环保复合涂镀层及其制备方法。

背景技术：

2.厨卫五金产品的使用已经非常普遍，但是其表面不耐脏污、易滋生细菌一直是厨卫行业的痛点。现有厨卫五金产品表面实现易洁、抗菌功能效果通常是在电镀金属亮铬表面喷涂具有易洁、抗菌效果的涂层。然而，金属亮铬镀层表面光滑，顶层的涂层对其附着力不佳，导致厨卫五金产品表面的易洁涂层、抗菌涂层等涂层易脱落、耐久性不佳，影响产品的使用效果。
3.为了改善基体与顶层材料的附着力，现有技术有：
4.专利cn103434196 a中，通过在金属表面制备平头锚纹，提高了基材表面的粗糙镀，使得防腐层和金属表面通过咬合方式连接，将机械结合力发挥到最大；但通过在金属表面制备平头锚纹，易损坏金属表层结构，后续一系列表面处理方法易掩盖基材表面粗糙镀；
5.专利cn103820792 b中，通过等离子体增强化学气相沉积法在较低温度下实现sio2薄膜的沉积，沉积温度降低，沉积速率加快，为后续处理提供了良好的结合力的预镀层的表面处理方法；但这种方法难以控制生成薄膜厚度并存在一定遮盖力，且sio2镀膜技术成本高，工艺控制难度大，不适合大规模生产。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术存在的涂镀层结合力差、损坏金属表层结构、成本高，工艺控制难度大等缺点，提供一种提高附着力的环保复合涂镀层及其制备方法。
7.为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
8.一种提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，包括以下步骤：
9.1)向40wt％-60wt％的乙醇水溶液中加入阳离子型分散剂，混合均匀后加入粒径为30nm-80nm的纳米无机化合物分散均匀形成第一混合溶液，其中纳米无机化合物的加入量是乙醇水溶液的0.5wt％-5wt％，阳离子型分散剂的加入量是纳米无机化合物的0.5wt％-10wt％；所述分散均匀，可以采用超声处理10min-30min；
10.2)将第一混合溶液加入电镀槽液中，混合均匀形成复合电镀液，其中纳米无机化合物在复合电镀液中的含量是0.5g/l-2g/l；
11.3)将工件置于复合电镀液中，以工件作为电镀阴极，经过电镀处理后在工件表面形成复合电镀层；
12.4)提供50wt％-70wt％的乙醇水溶液或甲醇水溶液，调节溶液ph到8-12，加入接枝改性剂，混合均匀形成第二混合溶液，其中接枝改性剂的加入量是1g/l-5g/l；
13.5)将电镀后的工件清洗、干燥后浸入第二混合溶液中，超声振动2h-4h，完成接枝改性后的工件进行清洗并烘干；所述烘干，可以是在90℃-100℃下烘烤30min-60min。
14.6)采用喷涂工艺在工件表面形成功能涂层。
15.可选的，所述阳离子型分散剂是十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。
16.可选的，所述接枝改性剂是γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
17.可选的，所述纳米无机化合物是sio2、al2o3、tio2中的一种或多种，通过反复研磨-溶解-烘干处理。
18.可选的，步骤3)中，所述电镀采用的工艺参数如下：复合电镀液的ph：3.3-3.8，温度：50℃-60℃，电流密度：4a/dm
2-6a/dm2，电镀时间：300s-720s，沉积速度：0.01μm/min-0.05μm/min。
19.可选的，所述电镀槽液是三价铬基电镀槽液。
20.可选的，所述电镀槽液包括以下成分：
[0021][0022][0023]
可选的，所述功能涂层是基于有机基底的易洁纳米涂层或抗菌纳米涂层，喷涂后在140℃-160℃下烘烤20min-40min。
[0024]
一种上述制备方法制备的环保复合涂镀层，包括形成于工件表面的复合电镀层和形成于复合电镀层表面的功能涂层。
[0025]
可选的，所述复合电镀层的厚度为0.2μm-0.5μm，所述功能涂层的厚度为3nm-5μm。
[0026]
可选的，工件是金属基材，通过了抛光处理和精细清洗处理等常规前处理；进一步，在形成所述复合电镀层之前，还包括在工件表面先形成一层或多层的中间涂层。
[0027]
所述功能涂层，是指基于有机基底的易洁纳米涂层或抗菌纳米涂层，进一步，是将包含用于成膜的有机基底、可选择的功能性纳米粒子、可选择的助剂和溶剂的混合功能液喷涂于复合电镀层表面，并通过干燥成膜所形成。所述的有机基底是例如全氟聚醚、氟硅烷体系、硅烷体系、环氧树脂体系、丙烯酸-聚氨酯树脂体系等。接枝改性后的纳米无机化合物表面含有有机短链，提升了基材与后道工序功能涂层的附着力。
[0028]
本发明的有益效果为：
[0029]
1)在电镀过程中引入纳米无机化合物制备复合电镀层，通过对纳米无机化合物进行表面处理，提高纳米无机化合物的电镀效率和稳定性，得到纳米无机化合物分散均匀的复合电镀层；接枝改性后的纳米无机化合物表面含有有机短链，提升了基材与功能涂层的附着力，使功能涂层的使用更持久；
[0030]
2)不损坏工件表面结构，工艺可控性强，适于实际生产应用。
附图说明
[0031]
图1为实施例1(a)、实施例2(b)和对比例(c)的涂镀层的附着力测试样片实物照片；图中网状结构为涂镀层百格测试形貌；
[0032]
图2为实施例1(a)、实施例2(b)和对比例(c)的功能涂层耐磨1万次后的水接触角示意图。
具体实施方式
[0033]
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。
[0034]
实施例1
[0035]
1、电镀前处理：
[0036]
对铜合金基材的工件进行前处理，包括基材抛光处理和精细清洗处理，其中精细清洗处理包括除蜡、除油、电解、纯水清洗等已知工艺；此外，工件基材也可以是不锈钢、锌合金等；
[0037]
前处理后的工件可先经过常规电镀工艺在工件表面形成含ni的中间镀层。
[0038]
2、纳米材料环保复合电镀液配制
[0039]
在反应装置中加入30kg的50wt％乙醇水溶液，在超声分散过程中加入15g阳离子型分散剂十六烷基三甲基溴化铵超声分散30min，然后混入300g通过反复研磨-溶解-烘烤后的粒径在30nm-80nm之间的纳米二氧化硅，超声分散15min，形成均匀稳定的溶液(cdnc)；将上述制备的cdnc溶液加入到300l的电镀槽液中，
[0040]
电镀槽液成分及含量：
[0041][0042]
在震动分散模式下混合均匀，形成复合电镀液。
[0043]
3、复合电镀
[0044]
将工件置于装有复合电镀液的电镀槽中，工件作为电镀阴极，铅锡合金作为阳极，经过电镀处理后在工件表面形成复合电镀层，电镀工艺参数设定如下：
[0045]
ph:3.5，
[0046]
温度：55℃，
[0047]
电流密度：5a/dm2，
[0048]
电镀时间：600s，
[0049]
沉积速度：0.03μm/min；
[0050]
复合电镀层的厚度约为0.3μm。
[0051]
4、接枝改性
[0052]
在反应装置中加入300l的65wt％乙醇水溶液中，调节溶液ph到8-12，然后在超声
震动模式下加入300g的γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(γ-ep)，配制成均一稳定的溶液；
[0053]
将步骤3中的电镀后的工件经过水洗烘干后置于上述溶液中，持续超声震动2h。
[0054]
接枝完成后工件取出清洗，在100℃烘烤45min。
[0055]
5、喷涂
[0056]
在步骤4中烘干后的工件表面喷涂易洁纳米液，150℃烘烤30min形成功能涂层。易洁纳米液含有例如全氟聚醚、全氟己烷、hfe-7200等成分，喷涂工艺参数为：车间温度为25
±
3℃、喷涂时间为30s-60s、喷距离150mm-300mm、移动速度0.3m/s-0.6m/s，功能涂层厚度约为3nm。
[0057]
实施例2
[0058]
制备方法基本与实施例1相同，所不同的是加入300g纳米二氧化硅化合物，接枝改性剂选用的是γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(γ-ep)，加入量是600g；阳离子型分散剂十六烷基三甲基溴化铵(cb)，加入量是15g。
[0059]
对比例
[0060]
将与实施例1相同的工件进行相同的前处理工艺后放置于电镀槽液中，电镀槽液为：
[0061][0062]
电镀采用的工艺参数与实施例1相同。电镀完成后的工件表面喷涂处理如实施例1的步骤5)。
[0063]
实施例1～2和对比例的组分区别和水接触角测试(镀铬表面原始水接触角85
°
)以及涂层附着力评判见图1～2和下表：
[0064][0065]
由图1可见，实施例1～2的功能涂层在复合电镀层表面的附着情况良好，而对比例得到的功能涂层在普通电镀层表面存在明显附着力不佳、易脱落等情况；由图2和上表可见，实施例1～2的功能涂层耐磨1万次后的水接触角仍然超过105
°
，而对比例在94
°
，说明通过复合电镀及接枝改性后喷涂功能涂层，涂层附着力进一步提升。
[0066]
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种提高附着力的环保复合涂镀层及其制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

1.一种提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)向40wt％-60wt％的乙醇水溶液中加入阳离子型分散剂，混合均匀后加入粒径为30nm-80nm的纳米无机化合物分散均匀形成第一混合溶液，其中纳米无机化合物的加入量是乙醇水溶液的0.5wt％-5wt％，阳离子型分散剂的加入量是纳米无机化合物的0.5wt％-10wt％；2)将第一混合溶液加入电镀槽液中，混合均匀形成复合电镀液，其中纳米无机化合物在复合电镀液中的含量是0.5g/l-2g/l；3)将工件置于复合电镀液中，以工件作为电镀阴极，经过电镀处理后在工件表面形成复合电镀层；4)提供50wt％-70wt％的乙醇水溶液或甲醇水溶液，调节溶液ph到8-12，加入接枝改性剂，混合均匀形成第二混合溶液，其中接枝改性剂的加入量是1g/l-5g/l；5)将电镀后的工件清洗、干燥后浸入第二混合溶液中，超声振动2h-4h，完成接枝改性后的工件进行清洗并烘干；6)采用喷涂工艺在工件表面形成功能涂层。2.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：所述阳离子型分散剂是十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：所述接枝改性剂是γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：所述纳米无机化合物是sio2、al2o3、tio2中的一种或多种，通过反复研磨-溶解-烘干处理。5.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述电镀采用的工艺参数如下：复合电镀液的ph：3.3-3.8，温度：50℃-60℃，电流密度：4a/dm
2-6a/dm2，电镀时间：300s-720s，沉积速度：0.01μm/min-0.05μm/min。6.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：所述电镀槽液是三价铬基电镀槽液。7.根据权利要求6所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于，所述电镀槽液包括以下成分：三价铬导电盐200g/l-350g/l；三价铬开缸剂10g/l-20g/l；三价铬湿润剂0.5ml/l-2ml/l；三价铬
……………………………
20g/l-23g/l；硼酸
………………………………
60g/l-65g/l。8.根据权利要求1所述的提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，其特征在于：所述功能涂层是基于有机基底的易洁纳米涂层或抗菌纳米涂层，喷涂后在140℃-160℃下烘烤20min-40min。9.一种权利要求1～8任一项所述制备方法制备的环保复合涂镀层，其特征在于，包括形成于工件表面的复合电镀层和形成于复合电镀层表面的功能涂层。
10.根据权利要求9所述的环保复合涂镀层，其特征在于，所述复合电镀层的厚度为0.2μm-0.5μm，所述功能涂层的厚度为3nm-5μm。

技术总结

本发明公开了一种提高附着力的环保复合涂镀层的制备方法，是在对工件进行电镀过程中引入纳米无机化合物制备复合电镀层，然后对纳米无机化合物进行接枝改性处理后喷涂功能涂层，接枝改性后的纳米无机化合物表面含有有机短链，提升了工件的基材与后道工序顶层涂层的附着力，使功能涂层的使用更持久。本发明不损坏工件表面结构，工艺可控性强，适于实际生产应用。应用。