水镀和真空电镀哪个好(物理气相沉淀（PVD）工艺的应用)

Posted 2023-05-30

篇首语：少年击剑更吹箫，剑气箫心一例消。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水镀和真空电镀哪个好(物理气相沉淀（PVD）工艺的应用)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

水镀和真空电镀哪个好(物理气相沉淀（PVD）工艺的应用)

本篇主要介绍PVD的应用，PVD与水电镀一样，都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料表面，获得一层或者多层具有装饰的作用或具有一定功能(耐磨、耐蚀、耐热、导电等)的膜层。

一、由于PVD与水电镀在工艺上的不同，PVD与水电镀对比，特点如下：

1、环保，真空镀膜是在真空炉里进行，不会产生有毒或有污染的物质和气体，对环境无不利影响；而水电镀是在含镀层金属溶液里进行，会带来严重的环境污染。

2、成本，水电镀因工艺较简单，从设备到环境的要求均没有PVD苛刻，水电镀在成本上有优势。

3、镀层性能，同样的膜厚下，PVD镀膜膜层与工件表面的附着力更大，可以折弯90度以上不发生裂化或者剥落，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更好，膜层的性能也更稳定；但通常情况下，水电镀的膜厚比真空镀的厚，水电镀膜厚一般为15~20um，真空电镀的膜厚一般为0.3μm～5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm~1μm，因此，为保证真空镀膜的附着力，均需后续进行特殊的喷涂处理，比如过一层UV油。

4、膜层的种类与颜色，水电镀可以镀的膜层的种类只有镀金属和合金，颜色较单调，常用一般只有亚银色、灰银，枪色，金色，黑铬色，半光铬等几种；PVD镀膜可以镀的膜层的种类更为广泛（包括金属和非金属），可以镀出的各种膜层的颜色也更多，甚至可以镀闪银、魔幻蓝、裂纹、水滴银等五花八门的颜色或七彩色；

5、材料适应范围，对于塑胶材料，水电镀通常只能对ABS塑胶和少量的ABS+PC塑胶材料上进行电镀加工，具有一定的局限性，而真空电镀工艺可以适用的塑胶材料范围相当广，除了ABS、ABS+PC塑胶之外，真空电镀还可以在PC、PP、PMMA、PA、PS、PET等常见工程塑胶表面加工出金属镀膜效果，随着技术的发展成熟，目前甚至可以在软性塑胶表面进行真空镀膜加工了，比如TPU、TPE、PVC软胶、硅胶、橡胶制品等；

6、镀层的单面性；PVD可以单独对工件的外表面、或者单独对工件的内表面进行真空镀，另一表面可以保留塑胶原有的外观和功能，水电镀由于采用的是浸泡式的电镀方式，工件的内外表面都被电镀，如需局部不被电镀，可以通过涂绝缘油或贴特殊的胶纸进行遮盖。

7、镀层的导电性，PVD可以精确控制镀层厚度，可以进行导电和不导电真空电镀（NCVM），而水电镀的镀层本身较厚，无法实现不导电。

8、镀层的膜形差异

传统电镀工艺示意图 PVD镀膜涂层工艺示意图

一般湿式镀层所制作之镀膜会在表面覆盖成一个薄膜层，不论底材之原先形状为何，表面所呈现出来的薄膜层都会趋于平坦。PVD 镀层会依底材形状平均在上方形成一个镀膜层，依底材高低形状有所不同，经镀膜后的高低形状也是依照原先底材之态样。

二、PVD的应用

1、装饰膜

主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命；其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，能够满足装饰性的各种需要。

PVD装饰镀层颜色:

一般的金属靶材在可见光的范围内(380-780nm显示出高的反射率，呈现银白色，但有些有色金属，例如，金和铜，在特定的波长范围内具有选择性的吸收，这样就出现特殊的色彩。金在波长470nm附近的光线下，由于电子跃迁而产生选择性的吸收，因而呈现出特有的金黄色。

在离子镀膜中，常常用靶材加气体(氮气、氧气、乙炔、甲烷、氩气等)，形成金属化合物的方法来调试各种颜色，甚至通过调整气体比例、用量、溅射功率、溅射时间、基材处理温度、溅射温度、溅射时间等工艺参数，可以控制镀出的颜色深浅变化；镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色进行测量，使颜色得以量化，以确定镀出的颜色是否满足要求。

各种金属化合物对于光谱的反射率曲线形式不一样，如下图有金、银、铝、铁和TiN的反射率曲线，由图可见，TiN的反射率曲线和黄金的较为相似，因而它们颜色与比较相近。黑色系列如TiC和CrC由于具有低的反射率,膜层吸收了大部波长的可见光,所以我们看上去是黑色的。

PVD镀膜涂层常用置配：

锆＋氮气：黄绿调金黄色

锆＋甲烷：深浅黑色

锆＋氧气：白色、透明膜

锆＋氮气＋甲烷：金色、仿玫瑰金

铬＋甲烷：深浅黑色

铬＋氮气：浅黑色

铬＋氮气＋甲烷：银灰色

铬＋氧气：轻黄色、紫色、绿色

SUS＋氧气：紫色

SUS＋氮气：蓝色

SUS＋甲烷：亮黑色

SUS＋甲烷＋氮气：蓝黑色

硅＋氮气：黑色

硅＋氧气：混浊白、透明膜

硅＋甲烷：黄色、绿色、蓝色、黑色(靶材纯度高于99%仅能调黑色)

钛＋氧气：光学膜七彩色。

钛＋甲烷：深浅黑色( DLC制备不能达标)

钛＋氮气：仿金色、黄铜色、紫色、红色

钛＋氮气＋甲烷：仿玫瑰金、黑绿色、复古黄、棕色、紫色

钨＋氮气：棕黄色

钨＋甲烷：深浅黑色

钨＋氧气：紫色，鲜黄色，棕色，蓝色

以上仅装饰薄膜常用材料及其常用气体，通常甲烷和乙炔都可互替，但涉及部分颜色甲烷效果更好。除以上常用材料外，

金属靶材还有镍、铝、钽、铪、锰、铜、锌、铟、锡、等，均有在镀膜中使用。多质靶材如钛铝、铬铝、钛锆、铜锰、镍铬、硅铝、钒铼、钨钼等等。

另外在装饰膜中我们还常常利用到光的另外一种特性：干涉性。如蓝色，紫色,，都涉及到这方面的特性，当氧气量达到一定程度后，膜层的颜色随着膜层厚度变化而发生变化，大致如下表：

真空镀膜可生产颜色种类常用的有：

1.金色 2.锆金色 3.香槟金色 4.玫瑰金色 5.古铜色 6.红铜色 7.咖啡色 8.钛色 9.银色 10.灰色 11.枪黑色 12.黑色 13.紫红色 14.宝石蓝色 15.翠绿色 16.彩虹色

2、功能膜

主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性，降低表面的摩擦系数，提高工件的使用寿命；这方面主要应用在各种零部件（齿轮、轴承、曲轴、活塞等）、刀具（如车刀、刨刀、铣刀、钻头等）、模具（注塑模、冲压模、压铸模等）等产品中，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果。

在生活中，我们会看到金黄色的、钴铜色的、黑色的等七杂八色的钻头、铣刀、模具等，这些就是经过镀膜技术加工后的涂层工具。

3、光学膜

1）增透膜/减反膜（AR膜）：

增透膜/减反膜是利用薄膜反射光与基底反射光发生干涉来调节反射率从而影响透过率，当膜层为光波波长的四分之一时,两组反射光发生干涉,从而相互抵消，达到减反效果，因为根据能量守恒，在吸收率基本不变的情况下透过率会增加，从而达到增透效果。

应用：在我们生活中会常常接触到增透膜/减反膜，例如：摄像头镜片经常会镀有增透膜来增强拍摄效果；电脑显示器、手机屏幕经常会镀有增透膜使图像更清晰，还可以减少反光造成的晃眼、看不清等情况，大大降低用眼疲劳。

2）反射膜/截止膜：

反射膜/截止膜是通过设计调节膜层结构及厚度，使其对特定波段的光呈现高反的薄膜。

应用：目前我们生活也可以时常见到镀有截止膜的产品，例如：防蓝光手机屏就镀有蓝光截止膜，（蓝光，是指波长在400~500纳米的光线。蓝光是一种可见光，蓝光波短、能量高，能够直接穿透晶状体直达眼底视网膜上），手机屏或屏保护屏镀上防蓝光膜对蓝光波段的光呈现高反效果，对其他可见光波段呈现较高透射效果。

3）颜色膜：

颜色膜是通过设计调节膜层结构及厚度，使其对不同波段的可见光呈现不同的反射率和透过率，从而调节其呈现出的颜色。

应用：在我们生活中会常常接触到颜色膜，例如：某些产品的防伪标识镀有颜色膜，利用不同角度入射光对应的相对膜厚不同的原理，使其防伪标识从不同角度看呈现不同颜色。

手机后盖渐变色也是颜色膜的一种：

4、防水膜：

也叫抗指纹膜（AF膜）

原理：AF防污防指纹玻璃是根据荷叶原理，在玻璃外表面涂制一层纳米化学材料，将玻璃表面张力降至最低，灰尘与玻璃表面接触面积减少90%，使其具有较强的疏水、抗油污、抗指纹能力；使视屏玻璃面板长期保持着光洁亮丽的效果。

防水膜是在产品镀一层具有抗油污和抗水性能的顶膜，使水、尘等脏污与产品的接触面积变小呈110度角，与使其不易粘附于产品表面，所以其表面会更加光洁、爽滑，增加了防水、防雾、防尘、防指纹等防污染的功能。

防水膜已经广泛用在我们生活中，例如，现在大部分的手机屏幕及其钢化膜都镀有防水膜，使其表面会更加光洁、爽滑、有手感，并增强其防水。

5、PVD在塑胶件上的应用

由于塑胶具有易成型、成本低、质量轻、耐腐蚀等特点，在现代工业中应用十分广泛，但因其塑胶本身存在的一些缺点制约了塑胶的扩大应用。近些年伴随着塑胶表面真空镀膜技术的诞生和日趋成熟的应用，使塑胶部件在保留原有优质特性的同时具有了金属的质感，将有机材料和无机材料结合起来，提高了它的物理、化学性能，大大提升了塑胶材料在现代工业方面的应用范围。

塑胶真空镀膜技术优点主要表现在以下几个方面：

1．使塑胶表面具有金属质感；因为相对于铝、铜、铁、不锈钢等金属部件来讲，塑胶部件的制造工艺具有得天独厚的大批量低成本易加工等优势，经过表面真空镀膜加工的塑胶部件在工业品的外观方面已经或正在越来越广泛的取代金属部件，从而大大降低工业及消费电子类产品的制造成本，提升和巩固了产品在同行业竞争中的价格优势。

2．赋予塑胶产品导电性能；相对于单纯的塑胶部件，真空镀膜加工后的塑胶产品可以根据使用场合的需要赋予产品良好的导电性能，比如大多数电子消费品加工制造过程强调的电磁屏蔽性能（EMI）即可通过在塑胶件内壁进行导电性真空镀膜加工的方式而获得，在相同的功效下，相对于原来采用铜箔或铝箔的制造工艺，真空镀膜EMI工艺具有无可比拟的成本优势。

3．可以进行不导电真空电镀（NCVM）；对于工作过程中需要对外发射无线信号的电子消费品外观装饰件而言，需要塑胶件具有金属光泽的同时，还要保证塑胶表面的金属电镀层不会屏蔽或者衰减设备的无线电信号（比如蓝牙信号、射频信号等），不导电真空镀膜（NCVM）技术就应运而生了，这种真空镀膜技术既保证了塑胶表面的金属质感，又不会影响到设备对外的信号发射；相对于水电镀的镀层导电影响电子信号，不导电真空电镀（NCVM）工艺为广大的设计研发工程师提供了一种鱼和熊掌兼得的完美选择。

4．可以进行单层电镀；通俗的讲，可以单独对塑胶产品的外表面、或者单独对塑胶产品的内表面进行真空电镀加工，而另一表面可以保留塑胶原有的外观和功能，这一点相对于浸泡式作业的水电镀工艺而言又是一道无法跨越的坎。

5．真空镀颜色多样化，真空电镀因其工艺的便利性，可以在红、黄、蓝三基色的基础上调整配方和比例从而形成千变万化的电镀颜色效果（比如粉色、红色、绿色等），而水电镀则只能制作光铬、哑铬、黑铬、白铬等寥寥可数的少数几种颜色效果，与真空电镀的颜色丰富程度不可同日而语。

6．材料适应范围广；水电镀通常只能对ABS塑胶和少量的ABS+PC塑胶材料上进行电镀加工，具有一定的局限性，而真空电镀工艺可以适用的塑胶材料范围相当广，除了ABS、ABS+PC塑胶之外，真空电镀还可以在PC、PP、PMMA、PA、PS、PET等常见工程塑胶表面加工出金属镀膜效果，随着技术的发展成熟，目前甚至可以在软性塑胶表面进行真空镀膜加工了，比如TPU、TPE、PVC软胶、硅胶、橡胶制品等。

7．可以进行半透明真空电镀；针对现代消费电子类产品越来越新潮的外形设计，现在前端的电子产品的隐藏式显示屏，即采用了半透明真空电镀技术，其原理是，在LED显示屏的外面配置一层经过半透明真空镀加工的透明塑胶视窗，在设备未开启的状态下，其LED显示面板是隐藏看不见的，当设备通电开启后，显示面板上的LED发光字体可以透过电镀塑胶视窗被消费者或者用户看到，从而大大提高产品的科技感和时尚感。

8．环保无毒；真空电镀技术是一种通过物理的方式将融化的金属离子附着于塑胶产品的表面形成镀膜层的工艺，整个加工过程无需添加任何化学品或化学制剂，是一种无毒环保的加工工艺，随着全球对绿色环保的重视力度加大，通过化学方式进行水电镀加工工艺由于存在三价铬、六价伤等非环保的原因已渐渐淡出高端电子消费品、食物相关用品、玩具品及相关行业了。

9．优良的环境耐候性能；真空电镀工艺可以赋予产品更加优良的耐极端使用环境的性能，比如耐高温高湿、耐低温、耐热烫、高盐份（耐盐雾）、耐紫外线照射老化、耐化妆品、耐汗液、耐酸碱等性能；一般的喷油工艺或水电镀工艺是无法满足这些性能要求的。

塑胶件真空镀层的结构：

1、在真空镀膜前要先在塑胶基材表面进行底漆UV涂装的主要原因：

1）增加镀层与塑胶基材表面的附着力

底漆UV涂料中的活性稀释剂对塑胶基材具有较强的侵蚀能力，活性稀释剂将塑胶基材轻微溶胀或软化，这样涂料固化后在底漆UV与基材介面之间形成了互穿网络，可以提高整个镀膜层的附着力。

如果直接在塑胶基材表面进行真空镀膜，而不做底漆UV喷涂的话，因金属镀膜层缺少对塑胶基材的侵蚀力，会导致镀膜层与塑胶基材附着不良的现象。

2）封闭基材内的残留物，确保镀膜质量

通过UV涂层来封闭基材内的塑化剂残留物、腐蚀性气体残留及脱模剂润滑剂等油脂性分子残留，防止真空镀膜时或工件使用过程中基材中的这些挥发性杂质溢出，影响镀膜质量。

基材中如有挥发性杂质释放会使镀铝膜层发彩、变色、氧化、发黑等，影响真空电镀的金属质感和外观效果。

3）提高基材表面平整度，确保镜面镀膜效果

一般来说，塑料表面本身具有0.51nm左右的粗糙度，真空镀膜的厚度不超过0.2μm，无法填平基材表面的凹凸不平，得不到理想的镜面反射效果。而底漆UV涂层的厚度一般达到10-20μm，表面平整度在0.1μm以下，涂装UV底漆后可填平塑胶基材表面的缺陷并得到理想的真空镀膜金属光泽效果。

4）降低金属镀层和塑胶直接接触的热膨胀系数，减少膜层破裂的概率

塑料基材与真空镀层通常为金属)两者热膨胀系数相差很大，在真空镀膜升温、降温过程中膜层容易破裂，膜层越厚，破裂的可能性越大，因此选用合适的涂层作为过渡层，可以减少内应力的积累和破裂的发生。

2、在真空镀膜后再进行面漆UV涂装的主要原因：

主要是为了增加塑胶表面的硬度，塑胶材料易成型的特性决定了其表面不具备良好的耐刮伤性能，真空镀的镀层一般较薄，真空镀在镀膜完成后，还在镀膜层表面加罩了一层光固化UV涂料，大大提升了产品表面的硬度，提升了产品的耐刮花、耐划伤、耐磨性能，可以达到4H级别的硬度，远远超出水电镀工艺的抗刮伤耐磨级别。

水镀和真空电镀哪个好(物理气相沉淀（PVD）工艺的应用)

水镀和真空电镀哪个好(物理气相沉淀（PVD）工艺的应用)

本篇主要介绍PVD的应用，PVD与水电镀一样，都属于表面处理的范畴，都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料表面，获得一层或者多层具有装饰的作用或具有一定功能(耐磨、耐蚀、耐热、导电等)的膜层。

一、由于PVD与水电镀在工艺上的不同，PVD与水电镀对比，特点如下：

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