CN102400102A - 金属表面抗指纹处理方法及制得的金属产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属表面抗指纹处理方法，包括如下步骤：提供金属基材；通过真空镀膜方法在该基材上沉积金属铝层；对该金属铝层进行热氧化处理，以使该金属铝层氧化成氧化铝层，该氧化铝层上分布有若干纳米乳突。一种由上述金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品，包括金属基材及形成于该基材上的氧化铝(Al₂O₃)层，该氧化铝层的表面分布有若干纳米乳突。

Description

金属表面抗指纹处理方法及制得的金属产品

技术领域

本发明涉及一种金属表面抗指纹处理方法及制得的金属产品。

背景技术

随着3C电子产品的使用越来越频繁，消费者对产品的外观也有了越来越高的要求。除了要求产品外壳色彩美观、手感舒适，还要求其表面具有较好的耐磨性、抗刮伤性、以及抗指纹(anti-fingerprint)性能。

为了提高金属表面的抗指纹性能，美国专利US006736908公开了一种抗指纹化的金属表面处理液。该表面处理液含有特殊有机树脂，可溶性钒化物，以及可溶性金属化合物，其含有Zn、Ti、Mo、W、Mn及Ce中至少一种金属元素，经此处理液处理的金属表面具有良好的抗指纹性。但是，所述特殊的有机树脂成分结构复杂，难以制备，且易对环境造成污染。因此，开发一种能实现抗指纹效果，且工艺简单易行、无环境污染的金属表面抗指纹处理方法实为必要。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够实现抗指纹效果，且工艺简单易行、无环境污染的金属表面抗指纹处理方法。

另外，有必要提供一种上述方法制得的抗指纹金属产品。

一种金属表面抗指纹处理方法，包括如下步骤：

提供金属基材；

通过真空镀膜方法在该基材上沉积金属铝层；

对该金属铝层进行热氧化处理，以使该金属铝层氧化成氧化铝层，该氧化铝层上分布有若干纳米乳突。

一种由上述金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品，包括金属基材及形成于该基材上的氧化铝(Al₂O₃)层，该氧化铝层的表面分布有若干纳米乳突。

相较于现有技术，所述金属表面抗指纹处理方法先采用真空镀膜方法于基材上沉积一金属铝层，该金属铝层经热氧化处理后氧化成表面分布有纳米乳突结构的氧化铝层。由于该氧化铝层表面分布有若干纳米级的乳突，使得所述氧化铝层的表面形成凹凸相间的界面结构。所述若干乳突之间的低凹表面可吸附气体分子并使该气体分子稳定存在，而在该抗指纹层的表面上形成一层稳定的气体薄膜，使水/油无法与材料的表面直接接触，从而使抗指纹层的表面呈现超常的疏水及疏油性，达到抗指纹效果。上述金属表面抗指纹处理方法不需要使用特殊的有机树脂，也不需经酸或碱处理，对环境及人体健康无害；且该方法简单易行。通过该金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品具有良好的抗指纹性。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的金属表面抗指纹处理方法的流程图。

图2为本发明较佳实施例的金属表面抗指纹处理方法中形成金属铝层后的产品剖视示意图。

图3为本发明较佳实施例的金属表面抗指纹处理方法中形成氧化铝层后的产品剖视示意图。

图4为本发明一实施例金属表面抗指纹处理方法中形成的氧化铝层的放大10万倍的扫描电镜图。

主要元件符号说明

金属产品    10

基材        11

金属铝层    12

氧化铝层    14

具体实施方式

请参见图1，本发明一较佳实施例的金属表面抗指纹处理方法主要包括如下步骤：

首先，提供一金属基材11(见图2)。所述基材11的可选自不锈钢、钛、钛合金、铜、铜合金、铝、铝合金及镁合金中的一种。

对该基材11进行镀膜前处理。该前处理主要包括：

将基材11放入盛装有乙醇及/或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去基材11表面的杂质和油污等。

对经上述清洗后的基材11的表面进行等离子体清洗，进一步清洁基材11表面，以改善基材11表面与后续涂层的结合力。该等离子清洗的具体操作及工艺参数为：将基材11放入一真空镀膜设备(未图示)的真空室内，抽真空至真空度为2×10^-3～8.0×10^-3Pa，通入流量为15～60sccm(标准状态毫升/分钟)的氩气为离子源气体，开启离子源电源，功率为600～1500w，对基材11表面进行等离子体轰击，轰击时间为3～10min。

请参阅图2，对经上述前处理的基材11进行真空镀膜处理，以在基材11表面形成金属铝层12。形成该金属铝层12的具体镀膜方法可以采用直流磁控溅射、中频磁控溅射、射频磁控溅射及蒸镀中的一种，当采用直流磁控溅射时，具体操作及工艺参数为：在对基材11进行等离子体清洗后，加热所述真空镀膜设备的真空室至50～200℃，向真空室通入流量为280～320sccm的氩气为溅射气体，使真空室内气压为0.1～2Pa；开启纯铝靶材的电源，靶材电源功率为2500～4000w，对所述基材11施加-100～-300V的偏压，沉积金属铝层12。沉积该金属铝层12的时间为6～15min。该金属铝层12的厚度大约为150～200nm。

请参阅图3，将镀覆有金属铝层12的基材11进行热氧化处理，以使该金属铝层12的氧化而形成无色透明的氧化铝(Al₂O₃)层14。该步骤是在抽真空后通入氧气的氧化炉中进行。该热氧化处理的温度为100～400℃，氧化炉内氧气气压为3～15Pa，处理时间为80～140分钟。请参阅图4，所述氧化铝层14的表面分布有若干纳米乳突，使得所述氧化铝层14的表面形成凹凸相间的界面结构，而所述若干乳突之间的低凹表面可吸附气体分子并使该气体分子稳定存在，而在该氧化铝层14的表面上形成一层稳定的气体薄膜，使水/油无法与材料的表面直接接触，从而使氧化铝层14的表面呈现超常的疏水及疏油性，达到抗指纹效果。

请参阅图3及图4，由上述金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品10包括该金属基材11及形成于该基材11上的无色透明的氧化铝层14。该氧化铝层14的表面分布有若干纳米乳突。该金属产品10可以为3C电子产品的壳体、家具、厨房用具或其它装潢件。

经测试，由上述金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品10表面水的润湿角大于90度，具有较好的疏水效果。

下面通过实施例来对本发明进行具体说明。

实施例1

选用不锈钢基材，经盛装有乙醇溶液的超声波清洗器中清洗2～3分钟后烘干。将基材放入直流磁控溅射设备的真空室中，对真空腔抽真空至3.0×10^-3Pa后，通入流量为20sccm氮气，开启离子源电源，功率为1200w，对基材进行离子轰击5分钟后，关闭离子源。

加热所述真空室至100℃，并向真空室内通入流量为290sccm的氩气，开启纯铝靶材的电源，靶材电源功率为3200w，调整基材偏压为-120V，沉积金属铝层。沉积时间为10min。

镀膜结束后，取出基材，放入氧化炉中，将氧化炉抽真空至3.0×10^-3Pa，设定处理温度为350℃，升温速率为5℃/min。待炉内温度达到设定温度后，通入氧气，使炉内气压保持在6Pa，进行热氧化处理60分钟。

对经实施例1处理的不锈钢样品测定水润湿角，为104.5度。

实施例2

选用不锈钢基材，经盛装有乙醇溶液的超声波清洗器中清洗2～3分钟后烘干。将基材放入直流磁控溅射设备的真空室中，对真空腔抽真空至3.0×10^-3Pa后，通入流量为20sccm氮气，开启离子源电源，功率为900w，对基材进行离子轰击8分钟后，关闭离子源。

加热所述真空室至120℃，并向真空室内通入流量为315sccm的氩气，开启纯铝靶材的电源，靶材电源功率为3900w，调整基材偏压为-150V，沉积金属铝层。沉积时间为6min。

镀膜结束后，取出基材，放入氧化炉中，将氧化炉抽真空至3.0×10^-3Pa，设定处理温度为300℃，升温速率为5℃/min。待炉内温度达到设定温度后，通入氧气，使炉内气压保持在9Pa，进行热氧化处理120分钟。

对经实施例2处理的不锈钢样品测定水润湿角，为97.4度。

所述金属表面抗指纹处理方法，先采用真空镀膜方法于基材11上沉积一金属铝层12，该金属铝层12经热氧化处理后氧化成表面分布有纳米乳突结构的氧化铝层14。由于该氧化铝层14表面具有纳米乳突结构，使得由该方法处理的金属产品10呈现较强的双疏性，从而具有良好的抗指纹性。金属表面抗指纹处理方法不需要使用特殊的有机树脂，也不需经酸或碱处理，对环境及人体健康无害；且该方法简单易行。

可以理解，上述金属表面抗指纹处理方法在沉积该金属铝层之前还可于基材上镀覆一颜色层。相应地，该金属产品10还可以包括一位于基材11与氧化铝层14之间的颜色层，以增强该金属产品10的美观性。

Claims (9)

1.一种金属表面抗指纹处理方法，包括如下步骤：

提供金属基材；

通过真空镀膜方法在该基材上沉积金属铝层；

对该金属铝层进行热氧化处理，以使该金属铝层氧化成氧化铝层，该氧化铝层上分布有若干纳米乳突。

2.如权利要求1所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：所述真空度膜方法为直流磁控溅射法。

3.如权利要求2所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：所述直流磁控溅射法在如下参数条件下进行：以纯铝为靶材，溅射温度为50～200℃，溅射气体氩气的流量为280～320sccm，溅射气压为0.1～2Pa，靶材电源功率为2500～4000w，基材偏压为-100～-300V，溅射时间为6～15min。

4.如权利要求1所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：所述热氧化处理是在抽真空后通入有氧气的氧化炉中进行。

5.如权利要求4所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：该热氧化处理的温度为100～400℃，氧化炉内氧气气压为3～15Pa，处理时间为80～140分钟。

6.如权利要求1所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：该金属表面抗指纹处理方法还包括在沉积该金属铝层前对该基材进行镀膜前处理，该前处理包括超声波清洗及等离子体清洗。

7.如权利要求6所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：所述超声波清洗是指在盛装有乙醇及/或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗。

8.如权利要求6所述的金属表面抗指纹处理方法，其特征在于：所述等离子体清洗是指将所述基材放入真空镀膜设备的真空室内，将真空室抽真空至真空度为2×10^-3～8.0×10^-3Pa，通入流量为15～60sccm的氩气为离子源气体，开启离子源电源，功率为600～1500w，对基材表面进行等离子体轰击，轰击时间为3～10min。

9.一种由权利要求1～8的任意一项所述的金属表面抗指纹处理方法制备的金属产品。

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