CN107227444A - 防指纹保护薄膜镀膜的制备方法及防指纹保护薄膜镀膜制品 - Google Patents

防指纹保护薄膜镀膜的制备方法及防指纹保护薄膜镀膜制品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及镀膜技术领域，特别涉及防指纹薄膜镀膜方法及防指纹保护薄膜镀膜制品，其具体步骤是：(1)将待镀基材进行镀膜前的预清洗处理；(2)在低真空度的条件下，对待镀基材进行表面放电处理；(3)在高真空度条件下，采用磁控溅射方式，基材表面沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层；(4)采用热蒸发方式，在基材表面生成均匀的防指纹薄膜AF材料；(5)真空室内，防指纹薄膜材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成防指纹薄膜的制备流程；(6)真空室恢复大气压后，取出完成防指纹薄膜镀制的产品,进行表面水接触角和耐磨性能测试。该薄膜镀膜方法可以实现大批量产品表面的防指纹薄膜制备，提高设备的生产效率，同时制得的防指纹保护薄膜具有较强的附着力和耐摩擦性能。

Description

防指纹保护薄膜镀膜的制备方法及防指纹保护薄膜镀膜制品
技术领域
本发明涉及薄膜镀膜产品技术领域，特别涉及一种防指纹薄膜镀膜方法及防指纹保护薄膜镀膜制品。
背景技术
防指纹薄膜作为一种基材表面防护层，广泛的应用于电子显示行业触摸屏、玻璃制品表面、金属五金件表面和塑料薄膜表面的防护。
防指纹薄膜的基本原理包括两种：
第一种，是在基材表面通过某种方式覆盖一层低表面性能的防护层，斥水斥油表面能够有效的防止油脂在表面的残留，起到防指纹的效果；
第二种，是在基材表面形成微纳结构，使得油脂在基材表面尽可能的分散分布，油脂不能够在表面附着，同样也能够达到基材表面防指纹的效果。
目前防指纹的制备工艺主要有防指纹薄膜的制备和表面微纳结构的制备。
(1)防指纹薄膜的制备可以通过在基材表面涂布防指纹防护液，防护液通常含有有机硅类助剂和有机氟类助剂，UV固化涂布液在UV固化后，在基材表面形成低表面能涂层，起到防指纹的效果；防护液成分配置比较复杂，并且通常添加有有机类物质，在UV固化过程中会造成有机物的挥发，造成污染。此外也可以通过真空镀膜的方式，在反应气氛中采用磁控溅射在基材表面形成防指纹薄膜，磁控溅射采用的靶材为聚四氟乙烯和氟化镁的混合物，在CF4或SiF4反应气体中进行磁控溅射，在基材表面形成防指纹薄膜。制备工艺过程中对防指纹薄膜的成分控制比较困难，并且镀膜过程中需要对生产的尾气进行净化处理。
(2)微纳结构防指纹结构，主要是在基材表面形成规则且粗糙不平的类似于荷叶表面的微纳米级结构，可通过基材表面化学刻蚀方式，在基材表面形成微纳结构，或者结合薄膜涂布或磁控溅射镀膜方式，实现了无机粒子和低表面能材料在基材表面的有机结合，实现基材表面防指纹。相比较涂布和真空镀膜方式，微纳结构的制备结构均一性更难控制，采用化学溶液刻蚀的时间更长，难以用于工业化生产。
因此，研发一种能实现大批量产品表面的防指纹薄膜制备，能提高生产效率，能制备出具有优良的附着力和耐摩擦性能的防指纹薄膜镀膜及其制备方法迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种防指纹保护薄膜镀膜方法，该薄膜镀膜方法可以实现大批量产品表面的防指纹薄膜制备，提高设备的生产效率，同时制得的防指纹保护薄膜具有较强的附着力和耐摩擦性能。
为了达到上述技术目的，本发明是按照以下技术方案予以实现的：
本发明所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其具体步骤是：
(1)将待镀基材进行镀膜前的预清洗处理；
(2)将待镀基材放置在真空室内，真空热蒸发用防指纹薄膜AF材料，对真空室进行抽低真空，在真空室低真空度的条件下，开启离子源放电系统，对待镀基材通过离子源放电处理系统进行表面放电处理；
(3)对真空室进行抽高真空，在高真空度条件下，采用磁控溅射溅射氧化硅或者氧化铝靶材，在基材表面沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层；
(4)待镀基材在沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层后，再采用电阻式热蒸发的形式，蒸发防指纹薄膜AF材料，在基材表面生成均匀的防指纹薄膜AF材料；
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹薄膜的制备流程；
(6)真空室恢复大气压后，取出完成防指纹薄膜镀制的产品，进行表面水接触角和耐磨性能测试。
作为上述技术的进一步改进，上述步骤(1)中所述的镀膜前的预清洗处理为对待镀基材进行超声清洗，其依次采用丙酮，酒精，去离子水超声处理，超声时间分别为15分钟。
作为上述技术的更进一步改进，上述步骤(2)中离子源放电处理条件为：真空室内真空度的范围值为2-10Pa，所述真空室内真空度的优选为5Pa，常温条件下放电处理5-15分钟，优选放电处理时间为15分钟，以达到活化基材表面的目的。
作为上述技术的更进一步改进，上述步骤(3)中，所述磁控溅射方式溅射氧化硅或者氧化铝硬质过渡层，磁控溅射的真空度为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa，真空度优选为3.0×10-3Pa。采用的是中频电源或者射频电源进行溅射。
作为上述技术的更进一步改进，上述步骤(3)中，所述氧化硅或者氧化铝硬质过渡层的厚度范围值为10-100nm，优选为50nm。
所述热蒸发防指纹薄膜AF材料的真空度范围为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa,优选气压为3.0×10-3Pa。
本发明还公开了一种防指纹薄膜镀膜的制备方法制得的防指纹薄膜镀膜制品，其依次包括成层状结构布置的待镀基材、硬质过渡层及防指纹保护薄膜层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所述的防指纹保护薄膜镀膜方法，其处理工艺均在同一腔室即真空室内进行，并且处理步骤之间相对独立，各个步骤能够单独控制，保证镀制薄膜的工艺成分，工艺操作过程简单，易于实现；
(2)本发明所述的防指纹保护薄膜镀膜方法，其在整个磁控溅射镀膜过程中增加偏压，能够提高薄膜的附着力和防指纹薄膜的耐摩擦性能。
(3)本发明中，在真空室内用于挂待镀基材用的支架挂件量也比较大，能够实现工业化的大批量生产，满足生产需求。
(4)本发明制得的防指纹薄膜制品，由于采用的是真空环境下制备，防指纹薄膜与待镀基材表面的附着力好，并且与不同的基材产品兼容性好，整个工艺过程简单，操作简便安全，可以制得理想的防指纹薄膜。
附图说明
图1是本发明所述的防指纹保护薄膜镀膜制品结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种防指纹薄膜镀膜的制备方法制得的防指纹薄膜镀膜制品，其依次包括成层状结构布置的待镀基材1、硬质过渡层2及防指纹保护薄膜层3。
本发明所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其具体步骤是：
(1)将待镀基材1进行镀膜前的预清洗处理：对待镀基材1进行超声清洗，其依次采用丙酮，酒精，去离子水超声处理，超声时间分别为15分钟；
(2)将待镀基材1放置在真空室内，真空热蒸发用防指纹薄膜AF材料，对真空室进行抽低真空，在真空室低真空度的条件下，开启离子源放电系统，对待镀基材1通过离子源放电处理系统进行表面放电处理：该步骤中，离子源放电处理条件为：真空室内真空度的范围值为2-10Pa，所述真空室内真空度的优选为5Pa，常温条件下放电处理5-15分钟，优选的处理时间为15分钟，以达到活化基材表面的目的；
(3)对真空室进行抽高真空，在高真空度条件下，采用磁控溅射溅射氧化硅或者氧化铝靶材，在基材表面沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层2：所述磁控溅射方式溅射氧化硅或者氧化铝硬质过渡层，磁控溅射的真空度为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa，真空度优选为3.0×10-3Pa。采用的是中频电源或者射频电源进行溅射，所述氧化硅或者氧化铝硬质过渡层的厚度范围值为10-100nm，优选为50nm。
(4)待镀基材1在沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层2后，再采用电阻式热蒸发的形式，蒸发防指纹薄膜AF材料，在基材表面生成均匀的防指纹薄膜AF材料，所述热蒸发防指纹薄膜AF材料的真空度范围为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa,优选气压为3.0×10-3Pa。
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹保护薄膜层3的制备流程；
(6)真空室恢复大气压后，取出完成防指纹保护薄膜镀膜制品，进行表面水接触角和耐磨性能测试。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例一：
(1)以玻璃作为防指纹薄膜镀制的待镀基材，在玻璃表面沉积防指纹薄膜，将玻璃依次经过丙酮，酒精，去离子水分别超声处理15分钟，去除表面附着油污；
(2)超声处理完后，将玻璃挂置于真空室样品架上，关闭腔室抽真空度至2Pa，开启中频离子源对玻璃表面进行预放电处理，处理功率为15kW，放电处理15分钟。
(3)离子源放电预处理结束后，将真空抽至3×10-3Pa，采用射频电源，用磁控溅射的方式再溅射30nm后的氧化铝硬质过渡层，射频溅射功率为20kW。
(4)再次抽至本底真空3×10-3Pa，最后用电阻式蒸发防指纹薄膜AF材料(AF材料)，采用的是直流电源，电源功率为15kW，蒸镀的防指纹薄膜厚度为50nm。整个处理镀膜过程均在室温下进行。
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹保护薄膜层3的制备流程；
(6)真空腔室恢复大气压后，将上述条件得到的镀制有防指纹薄膜的玻璃制品取出，进行表面水接触角和耐磨性能测试。测试条件主要是用0000#钢丝绒安装在10mm×10mm的正方形磨头上，施加一公斤的力，摩擦3000次。
实施例二
(1)以玻璃作为防指纹薄膜镀制基材，在玻璃表面沉积防指纹薄膜，将玻璃依次经过丙酮，酒精，去离子水分别超声处理15分钟，去除表面附着油污。
(2)超声处理完后，将玻璃挂置于真空室样品架上，关闭腔室抽真空度至2Pa，开启中频离子源对玻璃表面进行预放电处理，处理功率为15kW，放电处理15分钟。
(3)离子源放电预处理结束后，将真空抽至3×10-3Pa，采用射频电源，用磁控溅射的方式在溅射30nm后的氧化硅硬质过渡层，射频溅射功率为20kW。
(4)再次抽至本底真空3×10-3Pa，最后用电阻式蒸发防指纹薄膜AF材料(AF材料)，采用的是直流电源，电源功率为15kW，蒸镀的防指纹薄膜厚度为50nm。整个处理镀膜过程均在室温下进行。
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹保护薄膜层3的制备流程；
(6)真空腔室恢复大气压后，将上述条件得到的镀制有防指纹薄膜的玻璃制品取出，进行表面水接触角和耐磨性能测试。测试条件主要是用0000#钢丝绒安装在10mm×10mm的正方形磨头上，施加一公斤的力，摩擦3000次。
实施例三：
(1)以不锈钢金属制品作为防指纹薄膜镀制基材，在玻璃表面沉积防指纹薄膜，将玻璃依次经过丙酮，酒精，去离子水分别超声处理15分钟，去除表面附着油污。
(2)超声处理完后，将玻璃挂置于真空室样品架上，关闭腔室抽真空度至2Pa，开启中频离子源对玻璃表面进行预放电处理，处理功率为15kW，放电处理15分钟。
(3)离子源放电预处理结束后，将真空抽至3×10-3Pa，采用射频电源，用磁控溅射的方式在溅射30nm后的氧化铝硬质过渡层，射频溅射功率为20kW。
(4)再次抽至本底真空3×10-3Pa，最后用电阻式蒸发防指纹薄膜AF材料(AF材料)，采用的是直流电源，电源功率为15kW，蒸镀的防指纹薄膜厚度为50nm。整个处理镀膜过程均在室温下进行。
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹保护薄膜层3的制备流程；
(6)真空腔室恢复大气压后，将上述条件得到的镀制有防指纹薄膜的玻璃制品取出，进行表面水接触角和耐磨性能测试。测试条件主要是用0000#钢丝绒安装在10mm×10mm的正方形磨头上，施加一公斤的力，摩擦3000次。
以下表(1)为上述三种不同实施例得出的表面水接触角和耐磨性能测试情况表
表(1)
由上表可以：本发明通过在不同基材表面制备防指纹薄膜AF材料，表面能够起到很好的斥水斥油的效果，使得产品表面的防指纹效果显著提高。并且通过耐磨性能测试，结果表明防指纹薄膜与基材表面具有较好的附着效果，能够满足日常产品使用的要求。
本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种防指纹保护膜镀膜的制备方法，其具体步骤是：
(1)将待镀基材进行镀膜前的预清洗处理；
(2)将待镀基材放置在真空室内，真空热蒸发用防指纹薄膜AF材料，对真空室进行抽低真空，在真空室低真空度的条件下，开启离子源放电系统，对待镀基材通过离子源放电处理系统，进行表面放电处理；
(3)对真空室进行抽高真空，在高真空度条件下，采用磁控溅射溅射氧化硅或者氧化铝靶材，在基材表面沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层；
(4)待镀基材在沉积氧化硅或者氧化铝硬质过渡层后，再采用电阻式热蒸发的形式，蒸发防指纹薄膜AF材料，在基材表面生成均匀的防指纹薄膜AF材料；
(5)真空室内，防指纹薄膜AF材料蒸发完成后，关闭热蒸发电源，完成整个防指纹薄膜的制备流程；
(6)真空室恢复大气压后，取出完成防指纹薄膜镀制的产品,并进行表面水接触角和耐磨性能测试。
2.根据权利要求1所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于:
上述步骤(1)中所述的镀膜前的预清洗处理为待镀基材进行超声清洗，其依次采用丙酮，酒精，去离子水超声处理，超声时间分别为15分钟。
3.根据权利要求1所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中离子源放电处理条件为：真空室内真空度的范围值为2-10Pa，常温条件下放电处理5-15分钟。
4.根据权利要求3所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：所述真空室内真空度的优选为5Pa，放电处理的时间优选为15分钟。
5.根据权利要求1所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中，所述磁控溅射方式溅射氧化硅或者氧化铝硬质过渡层，磁控溅射的真空度为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa，采用的是中频电源或者射频电源进行溅射。
6.根据权利要求5所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：所述真空室内真空度的优选为3.0×10-3Pa。
7.根据权利要求1所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中，所述氧化硅或者氧化铝硬质过渡层的厚度范围值为10-100nm。
8.根据权利要求7所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：所述氧化硅或者氧化铝硬质过渡层的厚度优选为50nm。
9.根据权利要求1所述的防指纹保护膜镀膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(4)中，所述热蒸发防指纹薄膜AF材料的真空度范围为1.0×10-3Pa-5.0×10-3Pa，优选气压为3.0×10-3Pa。
10.根据权利要求1至9任一项所述的防指纹薄膜镀膜的制备方法制得的防指纹薄膜镀膜制品，其特征在于：依次包括成层状结构布置的待镀基材、硬质过渡层及防指纹保护薄膜层。
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