真空离子镀膜技术是近几十年才发展起来的一种新的镀膜技术。由于真空离子镀具有许多传统电镀（也叫水镀）和其它真空镀方法所无法比拟的优点。因此，这一技术一诞生就受到人们的重视，发展迅速，应用领域也愈来愈广。 真空离子镀现实应用原理 手表外观件离子镀金就是这一技术应用的成功范例。黄金是受全世界各地人都喜爱的一种贵金属,黄金被镀渡在手表外观件上使手表金光灿灿、耀眼夺目。金表能使男人增加潇洒,女人增加魅力，一但手表镀金也往往给消费者带来很多苦恼和怨气。花几百元，甚至上千元买的镀金表，没用多长时间，镀金层就脱落变色、面目全非。究其原因是传统电镀工艺下形成的镀金膜与基体的结台度差，膜本身硬度也低、不耐磨、易脱落。能否在手表外观件上镀上一层高结台度、高硬度的金膜呢研究证明传统电镀工艺是无法实现的，只有采用新的工艺技术。 目前，最理想的技术之一是离子镀膜技术。离子镀膜是怎么一回事以磁控溅射为例，把被镀工件和靶材如钦金属靶、金靶放置在真空室内作为两个不同的极。在一定的真空度下,充入氢气。由于气体离子轰击而使部分靶材被电离成离子，形成等离子区。在电场的作用下,离子被吸附到被镀工件上形成薄膜。真空离子膜与传统电镀膜的不同之处是膜对基体附着力强,不易脱落膜层质量好、硬度高、耐磨损。以离子镀金为例。相同厚度的薄膜，离子膜要比电镀膜耐磨性能提高十倍。离子镀膜技术发展很快，离子镀的方法也较多，常见的有空心阴极离子镀、真空多弧离子镀、磁控溅射离子镀等。这几种方法各有特点。例如：多弧离子镀比较适台于仿金镀和的镀膜、成膜速度快、宜形成较厚的薄。 手表离子镀金亦称技术是离子镀技术在钟表工业上应用的产物之一。最初，人们用离子镀技术在表壳、表带上镀渡氮化铁膜，然后再在氮化钦膜上电镀一层金膜。这样，尽管金层被磨掉，但基体仍为黄色。这种技术仍然没有脱离电镀技术，且镀金膜质量没有任何改变，因而很快被淘汰。现在人们改进了工艺，在真空室内安装了两种靶材铁靶和金靶，采用磁控溅射方法。先在工件上镀渡一层氮化铁，再镀上一层金膜，这一切都是在真空室内一次完成的。膜的质量很高，耐磨性大大提高。且镀厦节约金材、成本低、无环境污染。 离子镀技术发展十分迅速，离子镀方法也多种多样，离子镀设备也在不断创新，这使离子镀技术的应用范围愈来愈广。除钟表业外、空间机械、金属加工、医疗仪器及首饰、五金、制笔、眼镜等行业的应用也日趋普遍。随着全球环保意识的增强和离子镀技术的不断完善，真空镀取代传统水镀将只是时间问题。 离子镀替代电镀发展过程 电镀在工业中应用已久，但它有镀膜不够致密，有气孔，易发生氢脆，更严重的是对环境污染厉害，三废处理费用高昂又不能根除，尤其六价铬，镍，镉元素对人体有害，是致癌物质。所以电镀被替代是工业发展的必然，经过多年研究，笔者了解到现已研究成功：钢铁、黄铜、铝合金、锌基合金等基材表面进行了离子镀铬、钛、锆、铝、氮化物等可替代电镀锌、电镀镉、电镀镍、电镀铬。 ①1980-1989年间 早在1980年大连理工大学材料系陈宝清教授等人就立项并开展“离子镀替代电镀技术研究及专用设备的研制”，得到国家计委、机械工业部、大连市经委资助，在1983～1986年间先后召开六次鉴定会，1985年获得中国发明专利。 主要完成钢铁件离子镀铝代替电镀锌及电镀镉；离子镀钛，离子镀铬代替电镀镍，电镀铬的研究工作。 ②1990-1994年间 在此期间主要完成黄铜件离子镀不锈钢替代电镀钯—镍合金→离子镀氮化钛及锌基合金表面电镀镍（或电镀铬）→离子镀氮化钛的研究工作。 ③1995-至今 在此期间主要完成黄铜件、铝合金、锌基合金的离子镀中间层合金替代电镀镍→离子镀铬及离子镀中间层合金替代电镀镍→离子镀氮化钛（或锆）→离子镀金→离子镀透明陶瓷保护膜的研究工作。 真空离子镀替代电镀研究 笔者研究发现现如今我国运用黄铜件来替代电镀，黄铜件是铜—锌合金，加工成型性能好，应用面极广，主要用于洁具、手表、五金等行业，如水龙头、洗浴器具、表壳、表带、锁头等，但黄铜件在长期服役中耐蚀性较差，尤其在大气、洗浴室及海雾中，为此黄铜件表面要镀覆一层耐蚀涂层，现行工艺为： 黄铜件加工成型抛光→超声波清洗→电镀铬（离子镀铬）→成品。在现行工艺中存在问题： ①电镀过程中三废（废气、废液、废物）排放污染环境，要进行三废处理，投资大又难根除。 ②电镀铬过程排放物中有六价铬，是致癌物质，对人体有害。 ③电镀镀层中含有镍（Ni）元素易引发皮肤癌。 为了解决现行工艺的问题，笔者发现学者着重研究黄铜件、锌基合金、铝合金真空离子镀替代电镀技术，目前可以投入工业生产。黄铜是铜—锌合金，其中锌元素极易挥发，我们很好解决了这个难题。本发明黄铜件真空离子镀替代电镀技术，其工艺为： 黄铜件加工成型抛光→超声波清洗→装入真空炉抽真空→溅射清洗→离子镀制备中间层合金→离子镀铬→成品呈银白色；或离子镀制备中间层合金→离子镀氮化钛（氮化锆）→离子镀金→离子镀透明陶瓷膜→成品呈金黄色。本发明特点： ①全部离子镀过程均在真空条件下进行，无三废排放，不污染环境，更不需三废治理和投资。 ②离子镀制备中间层合金＋离子镀铬；离子镀制备中间层合金＋离子镀氮化物＋离子镀金＋离子镀透明陶瓷膜等均在一个炉内进行，并一次完成，生产效率高。 ③离子镀层与基材之间有１～２μｍ过渡层，镀膜附着性好，而电镀膜与基材之间是没有过渡层的。 ④离子镀膜与电镀膜相比较，离子镀膜致密，耐蚀性好，２μｍ厚度的离子镀膜的耐蚀性比电镀膜耐蚀性还好。 ⑤离子镀过程没有六价铬，镀膜中不含镍或镉元素，对人体无害，更不引起癌变。 国外离子镀代替电镀研究情况 近些年来国外也提出利用离子镀代替电镀技术研究，如美国、日本采用“多组电阻坩埚蒸发源离子镀铝代替电镀镉、电镀锌”和“空心阴极离子镀铬代替电镀铬”方面研究工作，已取得较好成果，并用到生产上，如美国道格拉斯公司采用滚筒式离子镀设备来处理连接件，滚筒直径为12米，长18米，一次可处理5000件。 日本用碳钢螺栓离子镀铝代替不锈钢已投入生产。据有关人士介绍：美国、日本、欧洲将在2007年、2008年相继把电镀过程中的六价铬替代掉。 结论 结过二十多年研究我国已完成钢铁件、黄铜件、铝合金、锌基合金表面真空离子镀替代电镀技术研究工作。即 ①离子镀中间层合金（Ａ）＋离子镀铬（呈银白色） ②离子镀中间层合金（Ｂ）＋离子镀氮化钛（或锆）＋离子镀金＋离子镀透明陶瓷膜（呈金黄色） 彻底解决电镀给环境带来污染和电镀过程中六价铬及电镀层中镍、镉元素对人的危害。 希望这种技术能够普遍的发展，让更多的业内人士知道，并携手推动真空离子镀替代电镀尽快用到工业生产中去，为社会谋福利。让未来我们能够彻底丢掉电镀是存在高污染的行业的帽子。 |
