一种在铝合金表面复合钛膜层仿制钛合金表面质感的方法与流程

本发明属于金属表面复合膜，特别是一种在铝合金表面复合钛膜层仿制钛合金表面质感的方法。

背景技术：

1、在现代工业应用中，特别是在精密制造和消费电子产品中，材料的表面质感和耐用性对产品的市场竞争力有着决定性的影响。钛合金因其卓越的机械性能和优良的耐蚀性，在许多高端应用领域中被广泛使用，尤其是在航空、医疗和高档消费品(如手表)制造中。然而，钛合金材料(如tc4)的成本相对较高，这不仅包括原材料的成本，还包括加工和成型过程中的高成本。这些成本因素极大限制了钛合金在更广泛消费品市场的应用。

2、tc4材质的加工涉及多个步骤，包括锻压、cnc机械加工、抛光、喷砂、阳极处理和涂层，每个步骤都需要特殊的设备和技术，增加了制造过程的复杂性和成本。特别是cnc加工和阳极处理，这两个步骤不仅耗时而且能耗高，对设备的磨损也较大。此外，钛合金的高强度和耐蚀性虽然是其优点，但也使得加工更为困难，进一步推高了生产成本。

3、例如，中国专利文献曾公开了一种自动升降式门底密封条【中国专利号：202311170002.0】，本发明公开了一种复合材料表面磁控溅射镀膜工艺及方法，涉及磁控溅射镀膜技术领域，所述复合材料表面磁控溅射镀膜工艺包括下述操作步骤：s1、基材准备；s2、加工环境准备；s3、靶材准备；s4、磁控溅射；s5、镀后处理。该复合材料表面磁控溅射镀膜工艺及方法，通过在磁控溅射镀膜前对工件和溅射室同步进行清洗，清洁时压缩空气清除型腔周围的溅射残留物，然后用浸渍氯化钠的砂纸轻轻打磨其表面去除室壁上的附着物，氯化钠可与金属钛靶材在溅射室上的残留物进行反应，增加清洁简易度，打磨时，使用工业吸尘器进行辅助清洁，最后再用酒精、丙酮和去离子水清洗保证溅射室的洁净，避免室内残留物对后续磁控溅射镀膜的影响。

4、上述技术方案虽然采用了磁控溅射技术，但是前期处理技术手段不同，上述技术方案采用的是依次使用：600#、800#和1000#的砂纸对复合材料镀膜面进行粗磨，粗磨后使用粘涂有抛光膏的抛光布对试样进行抛光处理；而本发明采用的是喷砂处理，所要达到的目的不同。

5、因此，针对成本和工艺的挑战，如何开发一种能模拟出钛合金的外观和手感，还能在一定程度上提供类似的物理和化学性能的方法，是目前亟需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在铝合金表面复合钛膜层仿制钛合金表面质感的方法。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种在铝合金表面复合钛膜层仿制钛合金表面质感的方法，包括以下内容：

3、s1喷砂：将铝合金材料利用cnc设备进行抛光处理；然后喷砂处理外观面，得到喷砂后铝合金产品；

4、s2镀钛前预处理：依次使用清洗药剂和纯水清洗喷砂后铝合金产品，然后进行恒温加热作业，最后进行离子清洗；

5、s3镀钛：使用镀膜设备利用磁控溅射技术在喷砂后铝合金产品表面镀一层纯钛，得到镀钛铝合金产品；

6、s4镀钛后处理：利用真空镀膜设备，在镀钛铝合金产品表面镀疏水涂层。

7、优选的，在步骤s1中，在喷砂处理中，喷砂具体为锆砂。

8、优选的，在步骤s3中，在镀钛过程中，作业参数设置如下：ti靶使用40kw中频电源；偏压电源使用30kw直流脉冲偏压电源。

9、优选的，ar通量100sccm，2对ti靶功率10kw，负偏压45v/50％，溅射60min；ar通量100sccm，2对ti靶功率10kw，负偏压60v/50％，溅射80min；ar通量100sccm，2对ti靶功率10kw，负偏压80v/50％，溅射90min。

10、优选的，在步骤s4中，在镀钛铝合金产品表面镀疏水涂层的具体步骤如下：

11、s4.1产品清洗：对镀钛铝合金产品进行清洗，以除去表面的杂质和污染物；

12、s4.2进炉抽气：将镀钛铝合金产品放置真空镀膜设备中，然后调整真空度；

13、s4.3离子清洗：对镀钛铝合金产品进行离子清洗；

14、s4.4蒸镀二氧化硅：在镀钛铝合金产品表面进行二氧化硅的蒸镀；得到蒸镀产品；

15、s4.5药剂蒸发：使用药剂对蒸镀产品进行蒸发处理，在蒸镀产品表面形成疏水涂层。

16、采用二氧化硅的原因：耐化学性和稳定性：二氧化硅具有极好的化学稳定性，能够抵抗大多数酸和碱的侵蚀。这种特性使得镀有二氧化硅的铝合金表面在化学暴露环境中具有更长的使用寿命。

17、抗刮擦与耐磨损性：二氧化硅膜层可以提供良好的硬度和耐磨损性，保护材料表面不易被刮伤，

18、透明性：二氧化硅具有良好的光学透明性，镀层后不会影响材料的颜色和外观，保持铝合金产品的美观。

19、改善表面光滑度：二氧化硅镀层可以平滑材料表面，减少微观级别的表面缺陷，从而提高表面的光洁度和光亮度。

20、优选的，在进炉抽取作业中，调整真空度为1.0-2pa；在离子清洗作业和蒸镀二氧化硅作业中，氩气为3～9sccm，氧气为30～70sccm，电压为400-700v，电流为400-700ma。

21、优选的，在步骤s4.4中，蒸镀二氧化硅的厚度为15nm。

22、优选的，在步骤s4.5中，药剂为氟树脂和含氟溶剂的混合物；蒸发温度为200℃至500℃，疏水涂层厚度为6nm。

23、氟树脂和含氟溶剂混合物在疏水性涂层中的应用具有以下几点优势：

24、优异的疏水性和抗油性：氟树脂具有高度疏水性和抗油性有效防止水分和油脂在材料表面的积累，降低清洁维护难度，同时延长产品寿命。

25、耐化学腐蚀：氟树脂具有极高的化学稳定性，能抵抗多种化学物质的侵蚀。

26、耐温性：氟树脂在宽广的温度范围内保持性能稳定，不易老化。

27、优异的机械性能：氟树脂涂层不仅提供化学和物理保护，同时也能增强材料的抗张和抗压性能。

28、与现有技术相比，本在铝合金表面复合钛膜层仿制钛合金表面质感的方法具有以下有益效果：

29、1、成本效益显著：通过在成本较低的铝合金表面镀设纯钛膜层，本方法相比直接使用钛合金大幅降低了材料成本。钛合金的原材料及加工成本高昂，特别是在高精度要求的应用中。而铝合金价格低廉、加工容易，通过本发明的处理，可以在不牺牲过多性能的前提下，实现类似钛合金的外观和触感。

30、2、提高耐用性和美观性：通过喷砂、镀钛和镀疏水涂层的步骤，不仅增强了铝合金表面的耐磨损性，还提高了其抗腐蚀能力和外观的美观性。特别是疏水涂层的添加，为产品提供了额外的抗污染和易清洁特性，这对于维护产品的长期外观质感尤为重要。

31、3、环境友好与设备兼容性：本方法使用的溅射技术和化学处理步骤均符合现代环保标准，减少了有害化学物质的使用和排放。此外，所用设备如cnc机床和真空镀膜设备在工业中已广泛存在，无需特殊定制，有利于技术的快速部署和普及。

32、4、优化的操作参数：通过精细调控镀膜过程中的参数，如电源功率、偏压和溅射时间，使得镀膜过程更加精确可控。这种精确控制有助于保证膜层的均匀性和附着力，确保最终产品的质量。