[发明专利]一种利用纳米涂层提高脱模剂涂覆均匀性的方法

说明书

一种利用纳米涂层提高脱模剂涂覆均匀性的方法，涉及涂层和工业制造技术领域。包括以下步骤：1)配制重铬酸钾脱模剂溶液：在烧杯中加入去离子水，将重铬酸钾粉末加入烧杯中，搅拌；2)Cr涂层的制作：将清洗干净的芯模固定在溅射仓旋转台上，关闭仓门，打开循环冷水机及机械泵，对溅射仓进行抽真空，达到所需真空度后开启分子泵，通入氩气后打开电源进行溅射，利用膜厚仪监测沉积膜厚大小。通过在芯模表面沉积纳米厚度Cr薄膜，对表面进行改性，提高芯模表面能，进而有利于重铬酸钾溶液在铜模表面附着，实现涂覆均匀性，为芯模电铸脱模提供更有利的条件，提高铸件表面质量。能减少脱模剂涂覆时间，溅射方法制作的Cr涂层均匀性良好。

技术领域

本发明涉及涂层和工业制造技术领域，具体是涉及一种利用纳米涂层提高脱模剂涂覆均匀性的方法。

背景技术

金属模具表面结构的复形通常是利用精密电铸工艺来获得。模具表面精度依赖于电铸脱模质量。在电铸脱模过程中，芯模与复制件间结合力过大会引起模具表面功能结构损坏，因此，在电铸前需要在芯模表面涂覆一层脱模剂用于脱模。重铬酸钾溶液是一种工业中常见的辅助电铸脱模的脱模剂，但其在具有结构的模具表面涂覆过程中会出现不均匀现象，进而会引起模具电铸脱模过程中难以脱模或脱模后模具表面微结构局部损坏现象，造成模具表面精度下降，同时损坏芯模。其主要原因是金属芯模表面的亲水性差，导致重铬酸钾溶液以液滴的形式分布在模具表面，加上表面结构的存在，仅仅形成局部防粘附效果。针对在水溶液中难以分散的脱模剂，为增加脱模剂涂覆均匀性，昆明理工精诚科技有限责任公司和昆明理工大学利用改进的涂覆装置来增加脱模剂与水溶液的混合均匀性(一种均匀涂覆脱模剂的装置,201921244397.3)。资料表明，金属表面沉积一层Cr的氧化物薄膜可以增加固体表面能(李楠楠.等离子喷涂Cr₂O₃基涂层表面自由能与摩擦学性能研究，2016)。重铬酸钾易溶于水，为实现重铬酸钾溶液在模具表面的涂覆均匀性，本发明利用物理沉积方法，在芯模表面沉积一层纳米厚度的Cr薄层，形成的Cr₂O₃可以增加芯模的表面能，即增加表面的亲水性，在此基础上，实现重铬酸钾溶液的涂覆均匀，此方法不仅可以延长芯模的使用寿命，同时极大提高铸件表面质量。

发明内容

本发明的目的在于提供通过在芯模表面利用物理沉积(包括磁控溅射、等离子喷涂或者蒸镀)的方式沉积一层纳米厚度Cr薄膜以增加表面能，从而提高重铬酸钾脱模剂涂覆均匀性的一种利用纳米涂层提高脱模剂涂覆均匀性的方法。

本发明包括以下步骤：

1)配制重铬酸钾脱模剂溶液：在烧杯中加入去离子水，将重铬酸钾粉末加入烧杯中，搅拌；

2)Cr涂层的制作：将清洗干净的芯模固定在磁控溅射仪的溅射仓旋转台上，关闭仓门，打开循环冷水机及机械泵，对溅射仓进行抽真空，达到所需真空度后开启分子泵，通入氩气后打开电源进行溅射，利用膜厚仪监测沉积膜厚大小。

在步骤1)中，所述去离子水的温度可为20～25℃；所述重铬酸钾的加入量按质量百分比可为去离子水的5％～10％；所述重铬酸钾的质量-体积浓度可为50g/L～100g/L；所得溶液可在20～25℃条件下静置1h。

在步骤2)中，所述循环冷水机的温度可为20～25℃；所需真空度可为5.4×10^-2～7.3×10^-2Pa；分子泵转速为90000r/min；氩气流量可为30～50sccm；溅射功率可为150～250W，基底加热温度可为30～50℃，溅射时间可为15～30s，样品台转速可为10～20rpm，沉积Cr薄膜厚度在5～20nm。

本发明通过在芯模表面沉积纳米厚度Cr薄膜，对表面进行改性，提高芯模表面能，进而有利于重铬酸钾溶液在铜模表面附着，实现涂覆均匀性，为芯模电铸脱模提供更有利的条件，提高铸件表面质量。

本发明具有以下突出的技术效果：