CN109852937A - 一种提高材料表面硬度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料加工技术领域，特别是一种提高材料表面硬度的方法，包括以下步骤：(1)对低硬度材料进行低温烘烤处理；(2)将所述的低硬度材料放入真空电子束蒸发机中，在所述低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层；本发明中，通过在低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层，直接且有效的提高了低硬度材料的表面硬度，从而达到功能性，包括高耐磨、高爽滑、耐腐蚀和美观性的优点，并且，该提高材料表面硬度的方法不会影响低硬度材料所具有的高可塑性、使用成本低的优势。

Description

一种提高材料表面硬度的方法

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，特别是一种提高材料表面硬度的方法。

背景技术

当前的各种电子产品，汽车配件装饰，以及智能家居触控面板等都要求产品表面具有高硬度、高耐磨度的特点，使得产品表面不易产生划痕，从而提高产品表面美观度以及提高使用寿命。现有技术中，常用的高硬度材料为玻璃(莫氏硬度6.5～7H)，陶瓷材料(莫氏硬度8H)，蓝宝石三氧化二铝(莫氏硬度9H)。其中，硬度超高的蓝宝石制作镜片时工艺复杂，成本较高，适用最多的是摄像头外镜头，手表表盘；陶瓷材料的透明度较差，常用于手机后盖背板，耐磨按键；使用面最广的玻璃相对于其他两种材料硬度较低。除去上述三种高硬度材料，使用面较多的低硬度材料包括有PC、PE、PET、PMMA、ABS等等，这些材料的表面硬度较低，但是可塑性较强，且价格相对低廉，常用于产品logo，按键，装饰物。提高上述低硬度材料的表面硬度成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高材料表面硬度的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种提高材料表面硬度的方法，包括以下步骤：

(1)对低硬度材料进行低温烘烤处理；

(2)将所述的低硬度材料放入真空电子束蒸发机中，在所述低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层。

优选的，步骤(1)中，所述低温烘烤的条件包括：烘烤温度为35～50℃，烘烤时间为30～60min。

优选的，步骤(2)中，镀制高硬度膜层的过程中，采用离子发生器产生离子轰击正在生长的高硬度膜层。

优选的，步骤(2)中，沉积附着高硬度膜层时的真空度为3×10^-3Pa。

优选的，步骤(2)中，所述高硬度膜层的材质为SiO₂；

所述高硬度膜层的厚度为1000nm。

优选的，所述的方法还包括：在镀制完高硬度膜层后，再在表面加镀制一层防指纹AF膜。

优选的，所述防指纹AF膜的厚度为25～30nm。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明中，通过在低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层，直接且有效的提高了低硬度材料的表面硬度，从而达到功能性，包括高耐磨、高爽滑、耐腐蚀和美观性的优点，并且，该提高材料表面硬度的方法不会影响低硬度材料所具有的高可塑性、使用成本低的优势。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

本发明提供了一种提高材料表面硬度的方法，包括以下步骤：

(1)对低硬度材料进行低温烘烤处理；

(2)将所述的低硬度材料放入真空电子束蒸发机中，在所述低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层。

本发明中，通过在低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层，直接且有效的提高了低硬度材料的表面硬度，从而达到功能性，包括高耐磨、高爽滑、耐腐蚀和美观性。并且，该提高材料表面硬度的方法不会影响低硬度材料所具有的高可塑性、使用成本低的优势。

在镀制高硬度膜层前，通过对低硬度材料进行低温烘烤处理，从而有效的提高高硬度膜层在低硬度材料表面的附着效果。

本发明的工作原理为：真空电子束蒸发机的电子枪丝在高温状态时，其内部的一部分电子获得足够的能量而逸出表面，形成热电子发射，高速运动的电子流在一定的电磁场作用下，使它聚成细束并轰击蒸发材料表面，使动能变为热能，达到高温使材料变成分子态蒸发附着在产品表面。

本发明中，所述的低硬度材料选自PC、PE、PET、PMMA、ABS中的一种。

进一步的，根据本发明，为了达到较好的烘烤效果，步骤(1)中，所述低温烘烤的条件包括：烘烤温度为35～50℃，烘烤时间为30～60min。

进一步的，根据本发明，为了提高高硬度膜层的致密性以及与所述低硬度材料表面的结合力，确保该高硬度膜层具有较好的稳定性，步骤(2)中，镀制高硬度膜层的过程中，采用离子发生器产生离子轰击正在生长的高硬度膜层。

根据本发明，步骤(2)中，沉积附着高硬度膜层时的真空度为3×10^-3Pa，镀制腔体环境无需加热。

进一步的，根据本发明，步骤(2)中，所述高硬度膜层的材质为SiO₂；

所述高硬度膜层的厚度为1000nm。

根据本发明，所述的方法还包括：在镀制完高硬度膜层后，再在表面加镀制一层防指纹AF膜。

本发明中，所述的防指纹AF膜既能有效防指纹防油防灰尘，又具有非常高的透光率，没有磨砂膜那种雾面的感觉，具有非常好的防刮耐磨效果。

进一步的，根据本发明，所述防指纹AF膜的厚度为25～30nm。

以下通过具体的实施例对本发明提供的提高材料表面硬度的方法做出进一步详细的说明。

实施例1

本实施例采用的低硬度材料为PC(PC原材为购自台湾奇美的PC-175)；利用该PC材质注塑得到尺寸为2cm×5cm×1mm的logo，记作样品1。

具体的处理步骤包括：

S1：对样品1进行低温烘烤处理，处理条件为：温度40℃，时间60min；

S2：将经过步骤S1处理后的样品1放入真空电子束蒸发机(日本新科隆制，产品型号为SLD-1100D)中，控制该真空电子束蒸发机中的真空度为3×10^-3Pa，在样品1表面沉积附着一层厚度为1000nm的SiO₂，镀膜速率为5.0埃/秒；在镀制过程中，采用离子发生器产生离子轰击正在生长的SiO₂膜层；

S3：在经过步骤S2处理后的样品1表面镀制一层厚度为25nm的防指纹AF膜，镀膜速率为5.0埃/秒，得到处理完成的样品1。

实施例2

本实施例采用的低硬度材料为PET(升裕1002)；利用该PET注塑得到尺寸为2cm×5cm×1mm的logo，记作样品2。

具体的处理步骤与实施例1中的处理步骤相同，最终得到处理完成的样品2。

实施例3

本实施例采用的低硬度材料为PMMA(德国盖尔803)；利用该PMMA注塑得到尺寸为2cm×5cm×1mm的logo，记作样品3。

具体的处理步骤与实施例1中的处理步骤相同，最终得到处理完成的样品3。

实施例4

本实施例采用的低硬度材料为ABS(台湾奇美PA-746)；利用该ABS注塑得到尺寸为2cm×5cm×1mm的logo，记作样品4。

具体的处理步骤与实施例1中的处理步骤相同，最终得到处理完成的样品4。

利用硬度测试仪(AICE/艾测18-1-0680)测试上述样品1-4在镀膜前后的表面硬度，测试在负重750g条件下进行。具体测试后的数据汇总到表1中。

表1：不同低硬度材料镀膜前后硬度对比(莫氏硬度)

样品	材质	镀膜前硬度(负重750g)	镀膜后硬度(负重750g)
				样品1	PC	2H	3H
样品2	PET	3H	4H
				样品3	PMMA	2H	4H
样品4	ABS	1H	3H

通过上述测试可以明显的看出，通过本发明提供的方法能够显著的提高低硬度材料的表面硬度。

本发明提供的提高材料表面硬度的方法，通过真空镀膜的方式来提升材料的表面硬度，工艺相对简单，材料表面硬度提升明显，可只针对单纯的硬度提升，也可实现功能性，装饰性功能超硬膜层，可减少材料选择成本，即通过较低成本镀膜方式来提高材料的表面硬度，以满足使用需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种提高材料表面硬度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对低硬度材料进行低温烘烤处理；

(2)将所述的低硬度材料放入真空电子束蒸发机中，在所述低硬度材料表面沉积附着一层高硬度膜层。

2.根据权利要求1所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低温烘烤的条件包括：烘烤温度为35～50℃，烘烤时间为30～60min。

3.根据权利要求1所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，步骤(2)中，镀制高硬度膜层的过程中，采用离子发生器产生离子轰击正在生长的高硬度膜层。

4.根据权利要求1所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，步骤(2)中，沉积附着高硬度膜层时的真空度为3×10^-3Pa。

5.根据权利要求1所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高硬度膜层的材质为SiO₂；

所述高硬度膜层的厚度为1000nm。

6.根据权利要求1所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，所述的方法还包括：在镀制完高硬度膜层后，再在表面加镀制一层防指纹AF膜。

7.根据权利要求6所述的提高材料表面硬度的方法，其特征在于，所述防指纹AF膜的厚度为25～30nm。