一把普通PS塑胶尺的表面硬度，竟超越不锈钢——这并非科幻场景，而是多弧离子真空低温镀膜技术创造的工业奇迹。
在消费电子、汽车配件和高端包装领域，PS（聚苯乙烯）塑胶因成本低、易成型等优势被广泛应用。但其表面硬度低、易划伤、耐磨性差的缺陷，始终制约着产品升级。
传统PVD镀膜技术需300℃以上的沉积温度，而PS塑胶的玻璃化转变温度仅约70~80℃，高温环境下会发生变形甚至熔化。
如何在不损伤基材的前提下，为PS塑胶披上“钛金铠甲”？——多弧离子真空低温镀膜技术的突破，正为这一难题提供完美答案。
01 技术挑战：PS塑胶镀膜的“低温禁区”
PS塑胶的表面强化需同时满足三大矛盾需求：
超低温工艺：沉积温度必须控制在80℃以下，避免基体软化变形；
高膜基结合力：塑胶表面能低，膜层易剥离，需突破附着力瓶颈；
微缺陷控制：塑胶热膨胀系数大，膜层内应力易导致龟裂。
传统方案如喷涂或电镀，存在厚度不均、污染环境等问题，而常规多弧离子镀虽能制备高硬TiN膜层（硬度≥1500HV0.05），但其沉积温度普遍在200~500℃（金属基体常用温度），对塑胶基体无疑是“灭顶之灾”。
02 技术核心：多弧离子真空低温镀膜的全链路创新
针对PS塑胶特性，我司开发了四阶梯度低温镀膜工艺，在保证膜层性能的同时，将沉积温度压缩至80℃以下：
▶ 阶跃一：基体表面能激活（辉光清洗+等离子刻蚀）
在真空腔体内通入氩气（100~180 ml/min），施加-500~-1000 V脉冲偏压
通过辉光放电产生高密度等离子体，清除表面有机污染物
离子轰击使塑胶表面分子链断裂，形成微米级锚固结构，提升表面活性
▶ 阶跃二：TiN过渡层低温沉积（磁控电弧调控）
采用小靶源电流（45~55 A） 配合高负偏压（-200 V） 降低熔滴密度
氮气流量精准控制（180~220 ml/min），抑制反应放热
引入旋转横向磁场（频率100~210 Hz） 分散电弧轨迹，减少局部过热
▶ 阶跃三：TiN功能层低温高速沉积
采用脉冲弧源技术（峰值电流60 A，占空比30%）
沉积温度稳定在75±5℃，膜厚达2~3 μm（沉积速率0.05 μm/min）
膜层硬度达1500 HV0.05（较未镀膜PS提升50倍以上）
▶ 阶跃四：表面致密化处理（等离子体后轰击）
通入氩-氮混合气，以-300 V偏压进行轻离子轰击
消除柱状晶间隙，表面粗糙度Ra＜0.1 μm
显著降低针孔率，提升耐腐蚀性
▲ 低温镀膜四阶工艺：从基体预处理到功能层沉积全程温控≤80℃
03 性能突破：数据驱动的TiN膜层优势
通过工艺优化，PS基体TiN镀层实现以下关键性能指标：
性能参数 传 统镀膜（金属基） 我司PS低温镀膜 提升效果
沉积温度 260~500℃ ≤80℃ 降低70%以上
表面硬度 1500~2000 HV0.05 1300~1500 HV0.05 达金属基水平
膜基结合力 30~70 N（金属基） ≥15 N 塑胶基体最佳
表面粗糙度Ra 0.2~0.5 μm ＜0.1 μm 降低50%
耐盐雾腐蚀时间 – ≥500 h 超国标3倍
更值得一提的是：
结合力革命：通过界面“伪扩散层”设计（偏压600 V瞬时脉冲），使膜/基结合力高达30 N（划痕测试临界载荷），彻底解决塑胶镀膜剥落问题；
耐磨性跃升：Taber磨损测试表明，镀膜PS塑胶的比磨损率降至5.2×10⁻⁶ mm³/N·m，比未镀膜样品提升200倍；
环保优势：全程无氰化物、无酸液排放，符合RoHS及REACH法规。
04 应用场景：从消费电子到医疗设备的全覆盖
高端化妆品包装
应用：口红管、粉盒盖表面镀TiN膜
成效：
抗指甲划伤能力提升，表面经0000#钢丝绒摩擦500次无可见划痕
金属质感与黄金色泽，良品率从85%升至98%
汽车内饰件
应用：仪表盘按键、中控面板
成效：
耐汗液腐蚀性提升，通过96 h人工汗液测试
摩擦系数降至0.15~0.2（类聚四氟乙烯水平）
医疗器械组件
应用：透析仪外壳、手术器械手柄
成效：
表面抗菌率＞99.8%（TiN离子抑制微生物吸附）
耐酒精擦拭＞10,000次
05 技术展望：低温镀膜的智能化升级
我们正推进第三代智能化低温镀膜系统，实现两大跨越：
工艺AI优化：通过机器学习实时调控弧流、气压、偏压，膜厚波动＜±5%（当前±10%）；
复合膜开发：TiN/TiAlN多层结构（单层厚50 nm）可将硬度提升至1800 HV0.05，拓展至齿轮、轴承等运动部件。
“以低温之心，铸硬质之魂”——在消费升级与绿色制造的双重浪潮下，这项曾用于航空发动机叶片的技术5，正让普通塑胶焕发高端金属的荣耀。
