真空離子鍍膜技術(shù)是近幾十年才發(fā)展起來的一種新的鍍膜技術(shù)。由于真空離子鍍具有許多傳統(tǒng)電鍍（也叫水鍍）和其它真空鍍方法所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。因此，這一技術(shù)一誕生就受到人們的重視，發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域也愈來愈廣。

真空離子鍍現(xiàn)實(shí)應(yīng)用原理

手表外觀件離子鍍金就是這一技術(shù)應(yīng)用的成功范例。黃金是受全世界各地人都喜愛的一種貴金屬,黃金被鍍渡在手表外觀件上使手表金光燦燦、耀眼奪目。金表能使男人增加瀟灑,女人增加魅力，一但手表鍍金也往往給消費(fèi)者帶來很多苦惱和怨氣。花幾百元，甚至上千元買的鍍金表，沒用多長(zhǎng)時(shí)間，鍍金層就脫落變色、面目全非。究其原因是傳統(tǒng)電鍍工藝下形成的鍍金膜與基體的結(jié)臺(tái)度差，膜本身硬度也低、不耐磨、易脫落。能否在手表外觀件上鍍上一層高結(jié)臺(tái)度、高硬度的金膜呢研究證明傳統(tǒng)電鍍工藝是無法實(shí)現(xiàn)的，只有采用新的工藝技術(shù)。

目前，最理想的技術(shù)之一是離子鍍膜技術(shù)。離子鍍膜是怎么一回事以磁控濺射為例，把被鍍工件和靶材如欽金屬靶、金靶放置在真空室內(nèi)作為兩個(gè)不同的極。在一定的真空度下,充入氫氣。由于氣體離子轟擊而使部分靶材被電離成離子，形成等離子區(qū)。在電場(chǎng)的作用下,離子被吸附到被鍍工件上形成薄膜。真空離子膜與傳統(tǒng)電鍍膜的不同之處是膜對(duì)基體附著力強(qiáng),不易脫落膜層質(zhì)量好、硬度高、耐磨損。以離子鍍金為例。相同厚度的薄膜，離子膜要比電鍍膜耐磨性能提高十倍。離子鍍膜技術(shù)發(fā)展很快，離子鍍的方法也較多，常見的有空心陰極離子鍍、真空多弧離子鍍、磁控濺射離子鍍等。這幾種方法各有特點(diǎn)。例如：多弧離子鍍比較適臺(tái)于仿金鍍和的鍍膜、成膜速度快、宜形成較厚的薄。

手表離子鍍金亦稱技術(shù)是離子鍍技術(shù)在鐘表工業(yè)上應(yīng)用的產(chǎn)物之一。最初，人們用離子鍍技術(shù)在表殼、表帶上鍍渡氮化鐵膜，然后再在氮化欽膜上電鍍一層金膜。這樣，盡管金層被磨掉，但基體仍為黃色。這種技術(shù)仍然沒有脫離電鍍技術(shù)，且鍍金膜質(zhì)量沒有任何改變，因而很快被淘汰?，F(xiàn)在人們改進(jìn)了工藝，在真空室內(nèi)安裝了兩種靶材鐵靶和金靶，采用磁控濺射方法。先在工件上鍍渡一層氮化鐵，再鍍上一層金膜，這一切都是在真空室內(nèi)一次完成的。膜的質(zhì)量很高，耐磨性大大提高。且鍍廈節(jié)約金材、成本低、無環(huán)境污染。

離子鍍技術(shù)發(fā)展十分迅速，離子鍍方法也多種多樣，離子鍍?cè)O(shè)備也在不斷創(chuàng)新，這使離子鍍技術(shù)的應(yīng)用范圍愈來愈廣。除鐘表業(yè)外、空間機(jī)械、金屬加工、醫(yī)療儀器及首飾、五金、制筆、眼鏡等行業(yè)的應(yīng)用也日趨普遍。隨著全球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和離子鍍技術(shù)的不斷完善，真空鍍?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)水鍍將只是時(shí)間問題。

離子鍍替代電鍍發(fā)展過程

電鍍?cè)诠I(yè)中應(yīng)用已久，但它有鍍膜不夠致密，有氣孔，易發(fā)生氫脆，更嚴(yán)重的是對(duì)環(huán)境污染厲害，三廢處理費(fèi)用高昂又不能根除，尤其六價(jià)鉻，鎳，鎘元素對(duì)人體有害，是致癌物質(zhì)。所以電鍍被替代是工業(yè)發(fā)展的必然，經(jīng)過多年研究，筆者了解到現(xiàn)已研究成功：鋼鐵、黃銅、鋁合金、鋅基合金等基材表面進(jìn)行了離子鍍鉻、鈦、鋯、鋁、氮化物等可替代電鍍鋅、電鍍鎘、電鍍鎳、電鍍鉻。

①1980-1989年間

早在1980年大連理工大學(xué)材料系陳寶清教授等人就立項(xiàng)并開展“離子鍍替代電鍍技術(shù)研究及專用設(shè)備的研制”，得到國(guó)家計(jì)委、機(jī)械工業(yè)部、大連市經(jīng)委資助，在1983～1986年間先后召開六次鑒定會(huì)，1985年獲得中國(guó)發(fā)明專利。

主要完成鋼鐵件離子鍍鋁代替電鍍鋅及電鍍鎘；離子鍍鈦，離子鍍鉻代替電鍍鎳，電鍍鉻的研究工作。

②1990-1994年間

在此期間主要完成黃銅件離子鍍不銹鋼替代電鍍鈀—鎳合金→離子鍍氮化鈦及鋅基合金表面電鍍鎳（或電鍍鉻）→離子鍍氮化鈦的研究工作。

③1995-至今

在此期間主要完成黃銅件、鋁合金、鋅基合金的離子鍍中間層合金替代電鍍鎳→離子鍍鉻及離子鍍中間層合金替代電鍍鎳→離子鍍氮化鈦（或鋯）→離子鍍金→離子鍍透明陶瓷保護(hù)膜的研究工作。

真空離子鍍替代電鍍研究

筆者研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)如今我國(guó)運(yùn)用黃銅件來替代電鍍，黃銅件是銅—鋅合金，加工成型性能好，應(yīng)用面極廣，主要用于潔具、手表、五金等行業(yè)，如水龍頭、洗浴器具、表殼、表帶、鎖頭等，但黃銅件在長(zhǎng)期服役中耐蝕性較差，尤其在大氣、洗浴室及海霧中，為此黃銅件表面要鍍覆一層耐蝕涂層，現(xiàn)行工藝為：

黃銅件加工成型拋光→超聲波清洗→電鍍鉻（離子鍍鉻）→成品。在現(xiàn)行工藝中存在問題：

①電鍍過程中三廢（廢氣、廢液、廢物）排放污染環(huán)境，要進(jìn)行三廢處理，投資大又難根除。

②電鍍鉻過程排放物中有六價(jià)鉻，是致癌物質(zhì)，對(duì)人體有害。

③電鍍鍍層中含有鎳（Ni）元素易引發(fā)皮膚癌。

為了解決現(xiàn)行工藝的問題，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)者著重研究黃銅件、鋅基合金、鋁合金真空離子鍍替代電鍍技術(shù)，目前可以投入工業(yè)生產(chǎn)。黃銅是銅—鋅合金，其中鋅元素極易揮發(fā)，我們很好解決了這個(gè)難題。本發(fā)明黃銅件真空離子鍍替代電鍍技術(shù)，其工藝為：

黃銅件加工成型拋光→超聲波清洗→裝入真空爐抽真空→濺射清洗→離子鍍制備中間層合金→離子鍍鉻→成品呈銀白色；或離子鍍制備中間層合金→離子鍍氮化鈦（氮化鋯）→離子鍍金→離子鍍透明陶瓷膜→成品呈金黃色。本發(fā)明特點(diǎn)：

①全部離子鍍過程均在真空條件下進(jìn)行，無三廢排放，不污染環(huán)境，更不需三廢治理和投資。

②離子鍍制備中間層合金＋離子鍍鉻；離子鍍制備中間層合金＋離子鍍氮化物＋離子鍍金＋離子鍍透明陶瓷膜等均在一個(gè)爐內(nèi)進(jìn)行，并一次完成，生產(chǎn)效率高。

③離子鍍層與基材之間有１～２μｍ過渡層，鍍膜附著性好，而電鍍膜與基材之間是沒有過渡層的。

④離子鍍膜與電鍍膜相比較，離子鍍膜致密，耐蝕性好，２μｍ厚度的離子鍍膜的耐蝕性比電鍍膜耐蝕性還好。

⑤離子鍍過程沒有六價(jià)鉻，鍍膜中不含鎳或鎘元素，對(duì)人體無害，更不引起癌變。

國(guó)外離子鍍代替電鍍研究情況

近些年來國(guó)外也提出利用離子鍍代替電鍍技術(shù)研究，如美國(guó)、日本采用“多組電阻坩堝蒸發(fā)源離子鍍鋁代替電鍍鎘、電鍍鋅”和“空心陰極離子鍍鉻代替電鍍鉻”方面研究工作，已取得較好成果，并用到生產(chǎn)上，如美國(guó)道格拉斯公司采用滾筒式離子鍍?cè)O(shè)備來處理連接件，滾筒直徑為12米，長(zhǎng)18米，一次可處理5000件。

日本用碳鋼螺栓離子鍍鋁代替不銹鋼已投入生產(chǎn)。據(jù)有關(guān)人士介紹：美國(guó)、日本、歐洲將在2007年、2008年相繼把電鍍過程中的六價(jià)鉻替代掉。

結(jié)論

結(jié)過二十多年研究我國(guó)已完成鋼鐵件、黃銅件、鋁合金、鋅基合金表面真空離子鍍替代電鍍技術(shù)研究工作。即

①離子鍍中間層合金（Ａ）＋離子鍍鉻（呈銀白色）

②離子鍍中間層合金（Ｂ）＋離子鍍氮化鈦（或鋯）＋離子鍍金＋離子鍍透明陶瓷膜（呈金黃色）

徹底解決電鍍給環(huán)境帶來污染和電鍍過程中六價(jià)鉻及電鍍層中鎳、鎘元素對(duì)人的危害。

希望這種技術(shù)能夠普遍的發(fā)展，讓更多的業(yè)內(nèi)人士知道，并攜手推動(dòng)真空離子鍍替代電鍍盡快用到工業(yè)生產(chǎn)中去，為社會(huì)謀福利。讓未來我們能夠徹底丟掉電鍍是存在高污染的行業(yè)的帽子。