CN103074978B - 一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材及其制备方法，所述的带有紫色装饰薄膜的装饰板材为层状的结构，包括底层基材和采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜，所述的基材为玻璃或低熔点、不耐高温的有机板材，所述的紫色装饰薄膜为氧化铈膜，厚度优选为30nm-50nm。本发明的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，所得的紫色装饰薄膜与基材，特别是玻璃基材具有良好的结合力，制备的过程中无需对基材进行加热，因此制备过程中不受高温环节的限制，并且该制备方法对于环境无污染，操作简单，生产成本低，可以大规模生产。

Description

一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材及其制备方法。
背景技术
近年来，随着生活水平的提高，人们对于新型的装饰材料的要求越来越需具备制备以下条件：（1）制备过程环保话，即生产工艺对环境无污染；（2）材料的高档化，即材料装饰不仅具备高档的效果，其表面还需要具备耐磨、耐腐蚀、耐久、耐老化的性能；（3）材料的绿色化，及材料对于室内外的环境不会在成污染。
自上世纪60年代开始，国外就已经开始对各种硬质装饰薄膜进行过研究，而且到现在已有几十年工业化历史。例如，国外厂家把黄金色的TiN与各种颜色的TiO2薄膜沉积在尺寸210013005mm的各种玻璃上，年产量1200m2，这些玻璃板即可以做玻璃幕墙也可以用作各种装饰面板。而国内的起步比较晚，直到上世纪80年代初，唯一的镀膜建筑装饰材料建筑幕墙玻璃才来时出现在国内，并且大多数用Al膜作为装饰薄膜。经过20多年的发展与进步，我国仅镀膜玻璃的年需求量约为150105m2，更加不用说其它用量更巨大的瓷砖，板材等，因此，随着我国经济的进一步的发展，镀膜建筑装饰材料将有更加广阔的空间。
然而，对于各种装饰性薄膜，能呈现紫色效果的薄膜材料较少，这使紫色装饰薄膜在装饰材料行业的应用得到限制。目前，制备紫色装饰材料的主要方法是利用传统的工艺生产紫色玻璃。按照传统的工艺，在普通玻璃配料中加入MnO2可使得玻璃呈现紫色，但此过程需在玻璃的生产中实现，并且由于生产工艺等问题使其紫色装饰效果不理想。并且该方法使生产成本较高，生产完成后其玻璃颜色便不能改变，生产灵活性较差。
此外，虽然国内外对各种装饰薄膜制备工艺的研究已经相当成熟，但是制备这些材料的温度都很高，其中多弧离子镀的沉积温度为350℃以上，化学气象沉积温度要更高一些，通常在600℃以上，而过高的成绩温度会是基材的选择范围变窄，只适合高熔点，耐高温的基材，从而使装饰材料的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述的装饰薄膜制备过程中的温度过高，使基材的选择范围变窄，只适合高熔点、耐高温的基材等技术问题而提供一种制备过程中无需加热、适用基材广的带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法。
本发明的目的之二是提供上述带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法中所得的一种紫色装饰薄膜。
本发明的技术方案
一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状的结构，包括底层基材和采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜；
所述的底层基材为玻璃或低熔点、不耐高温的有机板材；
所述的紫色装饰薄膜为氧化铈膜，厚度为30nm-50nm。
上述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、用洗液或溶液将底层基材衬底进行清洗和烘干；
（2）、将底层基材衬底放入薄膜沉积室，向薄膜沉积室中通入O2气与Ar气组成的混合工作气体，然后采用磁控溅射方法在底层基材衬底上制备氧化铈薄膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材；
所述的O2气和Ar气组成的混合工作气体，按气流比计算，即O2气：Ar气为8-11sccm：52-60sccm；
所述的磁控溅射方法制备紫色装饰薄膜，即采用金属铈作为阴极溅射材料，溅射方式为射频溅射，溅射气压为0.1-0.3Pa，溅射功率为80-100W，沉积的温度为常温，沉积时间为20-30min。
本发明的优选的实施例中仅以玻璃基材进行举例，由于制备过程中无需加热，因此并不限制其它基材，特别是低熔点、不耐高温的有机板材在本发明的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材中的底层基材的应用。
本发明的有益效果
本发明的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，由于采用磁控溅射的方法，在溅射过程中的被溅射出的金属铈原子具有可以达到几个电子伏甚至更高的能量。在沉积到底层基材衬底上时可以与表面的原子达到更近的距离，所以溅射沉积的氧化铈膜层与底层基材衬底的结合力较高，特别是对于玻璃衬底，经测定所得的紫色装饰薄膜与玻璃的结合力为20-30N，该结合力满足使用要求。
本发明的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，由于采用磁控溅射的方法在底层基材衬底上溅射而成的一层氧化铈膜，即最终所得的紫色装饰膜为单层薄膜结构，光线在具有的单层氧化铈膜的底层基材衬底上反射颜色为紫色。
本发明的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，由于在该紫色装饰薄膜的制备过程中无需对其进行额外的加热处理，制备原料为金属铈、氧气与氩气，且无污染废料产生，所以该制备方法对于环境无污染，操作简单、生产成本低、可以大规模的生产。
附图说明
图1、一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的结构示意图，图中1为底层基材、2为紫色装饰薄膜；
图2、图1中一种带有紫色薄膜的装饰板材的A-A向剖视图，图中1为底层基材、2为紫色装饰薄膜。
具体的实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明内容作出进一步的说明，但并不限制本发明。
磁控溅射所用的仪器为JGP-450型多靶磁控溅射仪，沈阳科学仪器公司生产，该JGP-450型多靶磁控溅射仪包括一个进样室和一个主溅射室。主溅射室与一个分子扩散泵连接，真空度为2.010-6Pa。主溅射室有三个靶位可供安装直径为75mm的不同靶材。样品载台可以升温至600℃并可在溅射过程中连续的转动。
紫色装饰薄膜的厚度采用FEI公司生产的QuantaFEG-450型场发射环境扫描电子显微镜(SEM)进行测量。
磁控溅射过程中紫色装饰薄膜的厚度的计算方法，即首先采用FEI公司生产的QuantaFEG-450型场发射环境扫描电子显微镜测量磁控溅射沉积1h后的氧化铈膜的相对厚度，根据总的沉积时间，计算出最终紫色装饰薄膜，即氧化铈的厚度，或者计算出沉积1h所得的氧化铈膜厚度，反过来设定达到预先设定的氧化铈膜厚度所需要的沉积时间。
紫色装饰薄膜与底层基材衬底的结合力采用中科院兰州中科凯华科技开发有限公司生产的WS－2005型涂层附着力自动划痕仪。
实施例1
一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状结构，其结构示意图如图1所示，包括底层基材1和采用磁控溅射方法在底层基材1上制备而成的紫色装饰薄膜2，所述的紫色装饰薄膜2的厚度为30nm的氧化铈膜；
所述的底层基材为玻璃。
上述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，具体包括如下的步骤：
（1）、底层基材玻璃衬底的清洗
将底层基材玻璃衬底放入高纯酒精中，用超声清洗5min，接着将其放入丙酮溶液中，再用超声清洗5min，之后将其烘干，并立即放入到真空室内进行30min的离子清洗；
（2）、氧化铈薄膜的制备
采用JGP-450型多靶磁控溅射仪在步骤（1）清洗过的底层基材玻璃衬底上进行磁控溅射制备紫色装饰薄膜，即氧化铈膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材；
上述的磁控溅射采用金属铈靶（纯度99.9%）在O2气与Ar气的气流比为8sccm：52sccm的混合工作气体中进行反应性沉积，溅射气压为0.1Pa，溅射功率为80W，沉积温度为常温，沉积时间为20min。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，从紫色装饰薄膜表面上看，反射的颜色为淡紫色。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，利用WS－2005型涂层附着力自动划痕仪对紫色装饰薄膜与底层基材玻璃的结合力进行测定，结果为20N。
实施例2
一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状结构，包括底层基材和采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜，所述的紫色装饰薄膜的厚度为40nm的氧化铈膜；
所述的基材为玻璃。
上述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、底层基材玻璃衬底的清洗同实施例1；
（2）、氧化铈膜的制备
采用JGP-450型多靶磁控溅射仪在步骤（1）清洗过的底层基材玻璃衬底上进行磁控溅射制备紫色装饰薄膜，即氧化铈膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材；
上述的磁控溅射采用金属铈靶（纯度99.9%）在O2气与Ar气的气流比为9sccm：55sccm的混合工作气体中进行反应性沉积，溅射气压为0.2Pa，溅射功率为90W，沉积温度为常温，沉积时间25min。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，从紫色装饰薄膜表面上看，反射的颜色为紫色。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，利用WS－2005型涂层附着力自动划痕仪对紫色装饰薄膜与底层基材玻璃的结合力进行测定，结果为26N。
实施例3
一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状结构，包括底层基材和采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜，所述的紫色装饰薄膜的厚度为50nm的氧化铈膜；
所述的底层基材为玻璃。
上述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、底层基材玻璃衬底的清洗同实施例1；
（2）、氧化铈膜的制备
采用JGP-450型多靶磁控溅射仪在步骤（1）清洗过的底层基材玻璃衬底上进行磁控溅射制备紫色装饰薄膜，即氧化铈膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材；
上述的磁控溅射采用金属铈靶（纯度99.9%）在O2气与Ar气的气流比为10sccm：58sccm的混合工作气体中进行反应性沉积，溅射气压为0.2Pa，溅射功率为100W，沉积温度为常温，沉积时间30min。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，从紫色装饰薄膜表面上看，反射的颜色为紫色。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，利用WS－2005型涂层附着力自动划痕仪对紫色装饰薄膜与底层基材玻璃的结合力进行测定，结果为30N。
实施例4
一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状结构，包括底层基材和采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜，所述的紫色装饰薄膜的厚度为45nm的氧化铈膜；
所述的底层基材为玻璃。
上述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）、底层基材玻璃衬底的清洗同实施例1；
（2）、氧化铈膜的制备
采用JGP-450型多靶磁控溅射仪在步骤（1）清洗过的底层基材玻璃衬底上进行磁控溅射制备紫色装饰薄膜，即氧化铈膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材；
上述的磁控溅射采用金属铈靶（纯度99.9%）在O2气与Ar气的气流比为11sccm：60sccm的混合工作气体中进行反应性沉积，溅射气压为0.3Pa，溅射功率为100W，沉积温度为常温，沉积时间30min。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，从紫色装饰薄膜表面上看，反射的颜色为紫色。
上述所得的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，利用WS－2005型涂层附着力自动划痕仪对紫色装饰薄膜与底层基材玻璃的结合力进行测定，结果为30N。
上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，为层状的结构，包括底层基材，还包括一层采用磁控溅射方法在底层基材上制备而成的紫色装饰薄膜；
所述的底层基材为玻璃或低熔点、不耐高温的有机板材；
其特征在于所述的紫色装饰薄膜为氧化铈膜。
2.如权利要求1所述一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材，其特征在于所述的氧化铈薄膜的厚度为30nm-50nm。
3.如权利要求1或2所述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，其特征具体包括如下步骤：
（1）、用洗液或溶液将底层基材衬底进行清洗和烘干；
（2）、将底层基材衬底放入薄膜沉积室，向薄膜沉积室中通入O2气与Ar气组成的混合工作气体，然后采用磁控溅射方法在底层基材衬底上制备氧化铈薄膜，最终得到一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材。
4.如权利要求3所述的一种带有紫色装饰薄膜的装饰板材的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的O2气和Ar气组成的混合工作气体，按气流比计算，即O2气：Ar气为8-11sccm：52-60sccm；
所述的采用磁控溅射方法制备紫色装饰薄膜，即采用金属铈作为阴极溅射材料，溅射方式为射频溅射，溅射气压为0.1-0.3Pa，溅射功率为80-100W，沉积的温度为常温。
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