一种钢铁、锌基合金真空离子镀铬工艺代替现行电镀铬工艺，属于材料表面技术领域。其特征是：离子镀铬工艺代替现行电镀装饰铬工艺和离子镀超硬铬代替电镀硬铬。工件与真空室之间，施加有脉冲负变偏压，电压为100-2000V，膜层与工件之间有0.5－4微米（μ）的过渡层提高镀膜附着性，离子镀氮化锆、或氮化铬代替现行电镀装饰铬工艺中电镀镍层；离子镀铬或钴代替电镀装饰铬工艺中电镀铬层；离子镀超硬铬代替电镀硬铬，离子镀金属化合物光亮剂镀膜，如三氧化二鋁或二氧化硅提高离子镀膜光亮性。本发明专利技术的效果和益处是：膜层中没有Ｎｉ元素，对人体无害；没有三废排放无须治理；附着性好，致密性好，耐蚀性强，硬度高耐磨性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属材料表面
，涉及到用真空离子镀エ艺铬代替现行电镀装饰铬和离子镀超硬铬代替电鍍硬铬エ艺方法。
技术介绍
现行电镀装饰铬和电鍍硬铬エ艺，广泛应用在材料表面抗大气腐蚀装饰镀膜和耐磨镀膜。现行电镀铬エ艺方法上挂具-化学除油一水洗-电化学除油一水洗一酸活化-含氰电镀铜打底-水洗一镀光亮镍-水洗一镀铬一水洗一烘干-检验-包装-入库. 现行电镀铬エ艺缺点是电镀エ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；电镀膜与エ件之间没有过渡层，影响附着性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是根除现行电镀铬エ艺的缺点。本专利技术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I所示。本专利技术エ艺过程步骤ーエ件6材质钢铁、锌基合金，经抛光清洗烘干装入真空窒I中。步骤ニ 真空室I抽真空5，真空度达到(l-3)X10_3Pa。步骤三开动加热装置8，钢铁エ件6加热温度< 200°C，锌基合金工件6加热温度く IOO0Co步骤四エ件6溅射清洗，由离子源通入氩气(Ar) 11，真空度调至l_5Pa，开动エ件6脉冲负偏压电源4，エ件6上施加脉冲负偏压エ艺电压-(900— 2000) V，占空比50%—70%,溅射清洗时间10-20min。步骤五エ件6离子镀底膜铬(Cr)或锆(Zr)代替现行电镀铬エ艺中氰电镀铜层，膜层与エ件6表面形成形成0. 5-4微米(P)厚度的过渡层，提高镀膜附着性，详见图2及图3，井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I抽真空5，由离子源通入氩气(Ar) 11，真空度调至(3-5) XIO-lPa，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)原子沉积在エ件6表面上，磁控溅射靶电源3电压为350V—550V,开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲变負偏压エ艺电压-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-lOmin — -300V 占空比 10-30% 时间2-4min。步骤六エ件6离子镀耐蚀镀膜代替现行电镀铬エ艺中电镀镍层，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エ艺中电镀镍层，详见表I、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I真空度调至在(3—5对10_中&，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)沉积在エ件6表面上，每个弧源电流达到额定电流80A或100A或120A，开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲负偏压エ艺电压-100 V -300V,占空比 20% 70%，镀膜时间 60_120min。步骤七エ件6离子镀金属化合物光亮剂镀膜五氧化三钛(Ti3O5)或三氧化ニ鋁(Al2O3)或ニ氧化硅(SiO2)或氧化锆(ZrO2)或氧化锌(ZnO)提高离子镀膜光亮性，真空室I真空度调至在(5—8) X10_2Pa，由离子源通入氩气(Ar)和氧气(02) 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)或三氧化ニ鋁(Al2O3)或ニ氧化硅(Si02)或氧化锆(ZrO2)或氧化锌(ZnO)，沉积在エ件6表面上，开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲負偏压エ艺电压-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错(ZrN)、或氮化铬(CrN)镀膜进行掺杂，提高镀膜光亮性和附着性。 步骤八エ件6离子镀铬(Cr)或离子镀钴(Co)代替现行电镀装饰铬エ艺中电镀铬层，离子镀铬(Cr)或离子镀钴(Co)镀膜耐蚀性好于现行电镀铬エ艺中镀铬层，详见表I，表2，真空室I仃止送入氮气(N2 )，真空度调至在(3—5 )X10^Pa,开动磁控溅射靶电源3，从磁控溅射靶2上溅射出铬(Cr)或钴(Co)原子并沉积在エ件6表面上，磁控溅射靶电源3电压为350V — 550V，开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲负偏压エ艺电压-100 V-300V,占空比20% 70%，镀膜时间IOmin 30min。步骤九钢铁エ件真空离子镀超硬鉻镀膜エ艺代替现行电镀硬铬エ艺，开动阴极电弧源电源9，从阴极电弧源10靶材上溅射出高能粒子铬(Cr)与氮离子(N+)相互作用形成氮化铬(CrN)沉积在エ件6表面上，每个弧源电流达到额定电流80A或100A或120A，开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲负偏压エ艺电压-100 V -300V,占空比30% 70%，镀膜时间60-120min，仃止送入氮气，真空度调至3_5X10_lpa，开动磁控溅射靶电源3，从磁控溅射靶2上溅射出铬(Cr)原子并沉积在エ件6表面上，磁控溅射靶电源3电压为350V—550V,开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲负偏压エ艺电压-100V -300V,占空比(20% 70%)，镀膜时间IOmin 30min。离子镀氮化铬(CrN)镀层硬度好于现行电镀硬铬，离子镀氮化铬(CrN)和厂离子镀铬(Cr)复合镀膜其硬度也好于现行电镀硬铬，详见表4。步骤十エ件6离子镀金属化合物光亮剂镀膜五氧化三钛(Ti3O5)或三氧化ニ鋁(Al2O3)或ニ氧化硅(SiO2)或氧化锆(ZrO2)或氧化锌(ZnO)提高离子镀膜光亮性，真空室I真空度调至在(5—8)X10_2Pa，由离子源通入氩气(Ar)和氧气(02) 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)或三氧化ニ鋁(Al2O3)或ニ氧化硅(SiO2)或氧化锆(ZrO2)或氧化锌(ZnO)沉积在エ件6表面上，镀膜时间为10 — 60min，开动エ件6脉冲偏压电源4，エ件6施加脉冲变負偏压エ艺电压-200V，占空比10-30%，时间10-60min,步骤九开始操作时间是在步骤八最后余下5min时开始,便于金属化合物光亮剂与铬(Cr)或锆(Co)进行掺杂，提高镀膜光亮性和附着性。步骤^^一 真空室冷却，冷却至70— 80°C后打开炉门取出エ件。步骤十二 镀膜性能检测。步骤十三质量检查合格入库。本专利技术エ艺优点I、在真空条件下进行エ艺操作，不用酸碱盐，不允许用液体，没有三废排放，对环境没有污染，不需治理污染投资。2、生产过程中不产生六价铬、不用氰化物，离子镀对人体无害。3、离子镀层没有镉、镍元素不会易弓I起皮肤癌。4、镀膜与基材之间可以形成0. 5-4微米(U )宽度过渡层，所以镀膜的附着性比电镀膜好，如图2、图3、图4所示。 5、离子镀氮化铬和氮化锆耐蚀性好于电镀镍，离子镀铬和钴耐蚀性好于电镀铬，如表I、表2、表3所不。6、离子镀氮化铬(CrN)及离子镀氮化铬+离子镀铬复合镀层硬度均高于现行电镀硬铬，如表4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钢铁、锌基合金真空离子镀铬工艺代替现行电镀铬工艺，其特征是钢铁、锌基合金工件（6）采用真空阴极电弧镀？磁控溅射？电子束离子镀技术，进行离子镀铬工艺代替现行电镀装饰铬工艺和离子镀超硬铬代替电镀硬铬，离子镀底膜铬代替现行电镀铬工艺中含氰电镀铜层，防止锌基合金工件（6）锌元素挥发，离子镀膜与工件（6）之间形成过渡层提高离子镀膜附着性，离子镀氮化锆或氮化铬代替现行电镀铬工艺中电镀镍层，离子镀鉻或离子镀钴代替现行电镀鉻工艺中电镀铬层，离子镀氮化铬和离子镀铬复合镀膜代替电镀硬铬，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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董闯，陈宝清，牟宗信，王清，羌建兵，王英敏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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