1、媒介

物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD）技术也称PVD镀膜技术，在20世纪70年代面世，作为高机能；；ね坎憷迷诟骼嘤仓屎辖鸬毒呃砺踇1]，随着工业出产、消费水平的不休提高，PVD技术的利用领域从刀具领域逐步扩大到电子、光学、医疗、汽车模具及零部件领域[1-3]。随着绿色环保要求的提高，六价铬电镀技术受到了严格限度[4]。在汽车内饰件领域，集装璜性与职能性于一体的智能理论已成为重点发展方向。PVD技术可在塑料基体理论附着金属涂层，实现零部件轻量化并提高金属质感，出产过程不产生工业废水，无重金属传染，逐步成为汽车制作业的钻研热点[5]。

本文重要介绍了PVD镀膜技术尤其是真空蒸镀和溅射镀的技术特点及在汽车内饰件上的利用、有关的试验验证项目和发展远景。

2、PVD技术道理

PVD技术是利用物理气相反映成长法，在真空或低气压环境下，将源物质如靶材的原子、分子或者离子通过蒸发或溅射等方式转化为气态，可控地在基材理论沉积形成涂层薄膜的理论处置技术。此技术在真空前提下更易实现，故也称为真空物理气相沉积技术，可通过调整靶材种类、反映气体以及涂层附着厚度实现多种色彩的涂层了局。PVD镀膜技术可分为真空蒸镀（Evaporation）、溅射镀（Sputtering）和离子镀（Ionplating）[6]。

2.1真空蒸镀

真空蒸发镀可简化为3个根基过程：：蒸发、迁徙、沉积。在真空的前提下，加热待形成理论膜的靶材，使其大量的原子、分子气化或升华，迁徙到工件或基材的理论冷却沉积形成涂层。依照蒸发源的分歧，真空蒸镀重要分为电阻蒸发镀、电子束蒸发镀、高频感应加热蒸发镀、激光加热蒸发镀[7]？？善揪菡舴⒆柿系男灾、蒸发资料的润湿性选择分歧的蒸发源资料和状态。

电阻蒸发镀[8]通常用于低熔点的蒸发资料，如金属单质类（Al、Ag等）、金属化合物（ZnS、MgF2等）。利用高熔点的钽、钼、钨等金属制成相宜的蒸发源，加热搁置在蒸发源中的待蒸发资料，加热器产生的焦耳热足以使蒸发资料蒸发。此步骤设备机关单一、出产成本低，已得到大规模的利用，尤其合用于对镀膜层理论质量要求不高的大批量出产。电子束蒸发镀[9]利用电子束作为加热源进行加热，常用的有e型电子枪和空心阴极电子枪，工作电压为6～30kV，功率密度可达104～109W/cm²。

电子束蒸发镀可蒸发高熔点资料，如钛、铬、氧化锆等，比通常电阻加热蒸发热效能高、束流密度大、蒸发速度快，制成的薄膜纯度高，厚度节制较正确，电子束蒸发是真空蒸镀的一种重要方式，工业化利用远景辽阔。

高频感应加热蒸发镀利用电磁感应道理进行加热，即利用高频螺旋线圈加热装有待蒸发资料的石墨或陶瓷坩埚，使资料升温而气化蒸发。激光加热蒸发镀利用激光束作为热源加热蒸镀，能量密度高，且激光束无需与待蒸发资料接触，预防镀膜层传染。此步骤设备造价较高，利用领域有肯定限度。

2.2溅射镀

溅射镀又称真空溅射镀、溅射镀膜等，在真空前提下充入惰性气体，通常为氩气（Ar），并在高电压下使Ar辉光放电，可使Ar电离为Ar+。Ar+在电场力的作用下，加快轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材会被溅射沉积到工件理论成膜。随着高频溅射技术的发展，溅射镀在工业界迅速推广，目前重要有直流溅射镀（蕴含二级溅射镀、三级或四级溅射镀）、射频溅射镀、反映溅射镀、磁控溅射镀等射镀技术[6,10]。

二级溅射镀是最早出现的溅射镀技术，靶材装在阴极理论，以装置镀膜基片或工件的样品台为阳极，利用辉光放电，使靶材原子在工件理论沉积成膜。此步骤设备结构单一，但膜沉积速度低。

三级和四级溅射镀是在二级溅射镀基础上，为提高膜沉积速度发展而来，即增长发射热电子的热阴极，增大电离几率，从而提高膜沉积速度，实现低电压领域内的溅射镀。

直流溅射镀中靶材必须导电，而射频溅射镀利用电场方向的高速变换实现无电极放电，加强了电离能力，不仅可用于金属靶材的溅射，还可用于氧化硅、陶瓷等不导电靶材的溅射。

反映溅射镀在原有惰性气体上注入活性反映气体，如O₂、N₂、CH?等，与溅射粒子进行化学反映，天生分歧于靶材的化合物薄膜。

磁控溅射镀在直流溅射镀的基础上增长了磁场，利用磁控管道理中正交电场与磁场的交互作用，使电子在靶理论左近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材，可实现高速、低温溅射，是最高效的溅射镀技术之一。

2.3离子镀

离子镀又称真空离子镀、离子镀膜等，是指镀膜和离子轰击膜层同步产生的过程，离子轰击既蕴含放电气体的离子，也蕴含靶材的离子。离子镀性质上是基于真空蒸镀和溅射镀2种物理气相沉积技术，选取离子轰击方式的次级技术[6]。离子镀拥有绕镀性好、膜层结合力高且膜层组织均匀致密等利益，但由于镀膜离子的能量过高，易对工件或基体的结机关成危险，所以不合用于低温基材的成膜。2.4PVD对比传统塑料电镀的优弊端分析与传统塑料电镀相比，PVD利益如下：：

a.PVD工件理论金属质感的细腻水平和装璜成效更优；；

b.传统水电镀仅能提供单调色彩，PVD可提供色彩丰硕的各类涂层；；

c.PVD的基材选择领域更宽泛，如聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PolymethylMethacrylate，PMMA）、PC+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（AcrylonitrileButadieneStyreneplastic，ABS）塑料、聚酰胺（Polyamide，PA）等各类常见的工程塑料，而水电镀的选材有限，如ABS、PC+ABS、PA等；；

d.水电镀无法直接实现透光职能，而PVD可通过选择相宜的靶材，如镀In、Sn、Al、Cr等，沉积成半透光成效的膜，使光源穿透涂层；；

e.PVD利用于触控类产品可预防水电镀的静电误触，且从源头上预防重金属传染，更绿色环保。

与传统塑料电镀相比，PVD的弊端如下：：

a.受限于工艺特点，蒸发镀不能选择熔点过高的靶材；；

b.真空蒸镀的涂层附着机能比水电镀差，镀前需喷涂底漆加强镀层与基材的结合力，且成本较高，其中，小尺寸零件（尺寸不超过50mm×50mm）的出产成本比水电镀高50%~100%，大尺寸零件出产成本比水电镀高30%~50%，别的，溅射镀的涂层附着机能比真空蒸镀更均匀、密度更大，但溅射镀出产成本比真空蒸镀高15%~20%；；

c.真空蒸镀耐磨耐侵蚀机能较差，水电镀的镀层厚度通常高于真空蒸镀。

3、PVD工艺流程

真空蒸镀重要工艺流程有镀前处置、装配、洗濯处置、等离子处置、紫外线（Ultraviolet，UV）光油底漆、UV照射烘干、真空蒸发镀、UV中漆调色、UV照射烘干、UV通明面漆、UV照射烘干、制品12道工序。

镀前处置蕴含洗濯镀件和无尘布擦净塑料基材理论的杂质、尘埃等，提高后工序合格率；；装配是将塑料基材装配在真空蒸发镀挂具上，并固定在出产线中，同时凭据产品设计的外观和职能要求进行部门遮挡阻镀；；等离子处置是选取等离子束对工件理论进行深度清洁和活化素材，进一步改善工件理论个性，更好地实现后工序如涂层、植绒等，合用于塑料、金属、玻璃等材质的理论算帐；；对于喷底漆工序，因塑料基材在注塑出产时残留的空气泡和有机气体味使基材理论平坦度不及，直接进行真空蒸发镀成效不梦想，喷涂一层光油底漆可加强镀层与基材的结合机能，提高镀层的附着力和理论平坦度[11]，还可凭据要求喷涂分歧色彩的底漆；；中漆调色工序可提高基材镀层的硬度并调整色泽，如有符号照明要求可在此工序进行镭雕或移印施工。在现实出产中，可凭据产品个性将中漆工序和面漆工序归并，真空蒸镀制品前至少喷涂3层漆，别离为底漆层（厚度为8~12μm）、中漆层（厚度为1~2μm）和面漆层（厚度为10~15μm）。

溅射镀重要工艺流程与真空蒸发镀类似，可将真空蒸发镀工序改为溅射镀工序，别的，溅射镀可凭据基材和靶材的个性直接溅射，省略涂底漆工序，其余工序流程和作用与真空蒸发镀一致。溅射镀的镀层厚度可通过调节电流和通电功夫累加，厚度领域通常为0.2~2.0μm，镀层过厚会造成理论的原子垒加影响原子之间的致密性。

4、PVD在汽车内饰中的利用情况

PVD可实现照明透光，还可提供丰硕的色彩解决规划，更具装璜感和科技感，且绿色环保。

PVD虽为金属镀层，但最外层的UV漆光照固化后可起到绝缘作用，预防了静电对人体的中伤，提高了内饰设计的矫捷性。近两年，PVD在汽车内饰的利用上已成为潮水。

极氪001车型换代升级后[12]，蕴含暗藏式出风口在内的大无数装璜件选用了PVD工艺，提升了整体内饰的质感和豪华感。领克08选取了玫瑰金色的PVD装璜内饰[13]，越发凸显活动、科技、机能的设计理念。

通用汽车环球科技运作有限责任公司颁布了一种用于显色以使激光蚀刻无背光色彩中断的物理气相沉积涂层组合[14]，蕴含发光源（通常为LED）、聚合物基材（通常为通明聚碳酸酯PC）、基材理论的着色底漆、底漆上的半通明金属涂层以及顶涂层等，如图1所示。具体步骤为：：在基材上施加着色底漆，通过PVD在着色底漆上沉积半通明金属涂层，而后在半通明金属涂层和着色底漆之间通过激光雕镂出符号区域以实现LED光线的穿透，最后再覆盖顶涂层起到；；ぷ饔。着色底漆可凭据需要选取透光或不透光的材质，而后通过PVD源资料的变动扭转沉积金属涂层的色彩，且可使用着色顶涂层实现色彩的进一步变动。

5、PVD的试验验证

对比水电镀和PVD镀膜技术的机能试验，镀膜技术机能试验一样的项目蕴含硬度试验、附着力试验、耐溶剂试验、耐湿热试验以及耐盐雾试验，而水电镀的镀层厚度检测、镍电化学势检测、微孔数检测等机能试验则与PVD分歧，且分歧的主机厂可能会凭据产品个性和要求调整PVD的部门试验项目，如增长凹凸温存储试验、热老化试验、水煮试验、盐雾试验等。

5.1硬度试验

硬度试验用于测试PVD镀膜的抗划伤机能。试验步骤为使用硬度为1H的试验专用铅笔，将铅芯与待测样品漆面成45°，施加平衡的压力切割或刮划漆膜，形成5mm左右的长象征，用橡皮擦拭后以50cm的距离目视查抄外观，如图2、图3所示，样件无塑性变形、涂层理论无显著划伤或划破理论层漆膜达到底层的景象，样品合格。

5.2附着力试验

附着力试验又称百格试验，用于测试PVD镀膜层与基材结合的牢固水平。使用美工刀刻画100个方格，方格间距为1mm，每个1mm×1mm的小格需割到底材，使用3M胶带粘附在已割好的网格上并保障齐全粘附，停顿30~90s后垂直90°并瞬间拉起。胶带共撕4次，第1次用于粘毛屑，以来3次了局为准，测试前后的样件理论如图4、图5所示，样件外观无剥离、裂缝等景象，样品合格。

5.3耐溶剂试验

耐溶剂试验用于测试PVD镀膜抗试剂的机能。在测试仪器上固定测试样件，并使用浸湿酒精（浓度为9.5%）的四层医用纱布循环摩擦样件理论，摩擦测试荷重为500g，测试速度为每秒循环摩擦一次，测试次数为150次，测试期间需维持纱布湿润，每循环摩擦50次查抄纱布。试验前后样件如图6、图7所示，样件理论无褪色，涂层无脱落，底材未露出，样件合格。

5.4湿热试验

湿热试验用于测试PVD镀膜抵抗高温高湿度环境的机能。将样件搁置在试验箱中，设置温度为(65±1)℃、相对湿度区间为90%±2%，搁置240h，试验期间每72h查抄一次。试验前后样件如图8、图9所示，样件无起泡、开裂，涂层无脱落，样件理论无被侵蚀、发黄、变形等景象，样件合格。

5.5冷热冲击试验

冷热冲击试验用于测试PVD镀膜抵抗极端温度环境的机能。将样件搁置在试验箱中，设置温度为(80±2)℃，并保温8h，实现后取出，在室温下搁置0.5h后再次放入温度箱，设置温度为(-40±2)℃，保温8h，取出在室温前提下搁置0.5h，此为一个循环。陆续6个循环后将样件在室温下搁置2h后试验实现，样件外观如图10、图11所示，样件理论无裂纹、起泡、起皱，涂层无脱落、起泡、起皱等景象，样件合格。

6、实现语

结合当前汽车行业PVD技术的发展示状，可从以下方面提升加强PVD技术的研发和利用：：

a.PVD设备成本高，尤其是全自动化出产线，可凭据分歧产品和市场需要，开发高性价比的PVD设备；；

b.PVD必要喷涂底漆以改善镀层的附着力不及的问题，增长了出产成本，应加强对PVD镀膜膜材和基材的钻研，如成分组成、微观结构等，以提升PVD镀层附着力；；

c.发展复合伙料和特种职能的真空镀膜资料，丰硕镀膜层的光泽和色彩，提高PVD镀层流平性以及产品的耐磨性。

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