CN110129725A - 具有镜面光泽的pvd处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PVD处理工艺技术领域，具体涉及具有镜面光泽的PVD处理工艺，包括前处理：对基材进行清洗，风干预处理；抛光：对基材表面进行抛光处理；清洗：对基材抛光后进行清洗；喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆；红外线烘烤：烘烤时间4‑6min；紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，清洗：对固化后的基材进行清洗；静电除尘；制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子。本发明通过喷刷反光漆使得基体达到反光效果，通过TiN、SiN交替生长，TiN、SiN交替层晶体结构产生晶化，通过往TiN、SiN交替层注入TiN和SiN离子，高能离子对TiN、SiN交替层产生的轰击效应能够在硬质薄膜表面引入压应力效应。

Description

具有镜面光泽的PVD处理工艺
技术领域
本发明涉及PVD处理工艺技术领域，具体涉及具有镜面光泽的PVD处理 工艺。
背景技术
随着社会的不断进步，科技的不断发展，人们的生活也随之品质不断上升， 在日常生活中，便携式电子产品是人们出门的必需品之一，如平板电脑、手机 等已逐渐成为了生活中的刚需品，这类电子产品的外壳为了提高其美观度，通 常会做成具有镜面光泽的外壳，但现有的带有镜面光泽的外壳容易被划伤，易 碎、易氧化，并且会容易留下指纹，导致非常不美观。
并且现有技术对于生产具有镜面光泽的PVD处理工艺通常步骤为前处理、 底漆喷涂、烘烤、固化、镀膜、中漆喷涂、再烘烤、再固化、面漆喷涂、终极 烘烤、终极固化，完成整个步骤，这类PVD处理方式步骤过于繁琐，并且无法 克服上述缺陷，仅能保证出产的时候外壳具有镜面效果，无法保证长期具有镜 面效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足和缺陷，提供一种强度高，不易碎， 带有镜面光泽的PVD处理工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
具有镜面光泽的PVD处理工艺，包括以下步骤：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为55℃-65℃，烘烤时间4-6min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1200-1500mj/cm2, 强度100-130mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子；
具体的，所述步骤(3)、步骤(7)中清洗是采用清洗设备经过喷淋、浸淋、 超声、漂洗、干燥工序，使基体获得清洁的表面。
具体的，所述步骤(4)中喷涂反光漆厚度为0.5-0.8μm。
具体的，所述反光漆为丙烯酸树酯类漆料，如：环氧丙烯酸树脂、聚酯丙 烯酸树脂或丙烯酸改性树脂。
具体的，步骤(9)中的制备TiN、SiN交替层的工艺条件为：
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至(1.5～3)×10-2Pa 的高真空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气 体(如氩气),使真空度达到0.2-0.3Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，频射结束后得到3-7nm的TiN薄膜层，TiN薄膜层制 备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转至SiN靶位，通入SiN靶位的 频射电源，频射结束后得到20-30nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭 SiN靶位的频射电源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到 70-100nm。
具体的，所述步骤2)中TiN层溅射速率为4s/nm，SiN层溅射速率为18s/nm。
具体的，步骤(10)中注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例 为1:2，注入离子的能量为40-80kev，注入离子的剂量为3×1013ions/cm2～5× 1015ions/cm2。
本发明相比现有技术包括以下优点及有益效果：
(1)本发明通过喷刷反光漆使得基体达到反光效果，通过TiN、SiN交替 生长，TiN、SiN交替层晶体结构产生晶化，使得TiN、SiN交替层形成共格外 延生长的多晶超晶格，与之相应，TiN、SiN交替层产生硬度和弹性模量升高的 的超硬效应，通过往TiN、SiN交替层注入TiN和SiN离子，高能离子对TiN、 SiN交替层产生的轰击效应能够在硬质薄膜表面引入压应力效应，应力效应能 够显著抑制薄膜表面微裂纹的产生，使得TiN、SiN交替层不仅具有超硬效应， 还具有极强的韧性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
具有镜面光泽的PVD处理工艺，包括以下步骤：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；对基材表面油渍等清洗干净。
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；采用磨抛机使用抛光轮，将基材表 面抛光，抛光后的基材表面光滑、平整、光洁。
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；将抛光后的基体进行清洗干净。
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆；使得基体表面获得镜面光 泽效果。
(5)红外线烘烤：烘烤温度为55℃-65℃，烘烤时间4-6min；对反光漆表面 进行初步硬化。
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1200-1500mj/cm2, 强度100-130mw/cm2；对反光漆表面进行完全固化，保证漆膜不变色。
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；对固化后的反光漆进行清洗。
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；采用往复式高压静电除尘，无 死角，提高产品合格率。
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；通过 TiN、SiN交替生长，TiN、SiN交替层晶体结构产生晶化，使得TiN、SiN交替 层形成共格外延生长的多晶超晶格，最终达到TiN、SiN交替层产生硬度和弹性 模量升高的的超硬效应；当TiN、SiN交替层具有超硬效应后普通材料无法对反 光漆产生刮痕，使得反光漆能够长期保持反光效果，并且由于TiN、SiN交替层 将反光漆完全包覆，使得反光漆不容易与空气反应进行氧化，进一步保持了反 光效果。
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子；通过在TiN、SiN交 替层注入高能离子，高能离子对TiN、SiN交替层产生的轰击效应能够在硬质薄 膜表面引入压应力效应，加上高能离子在TiN、SiN交替层表面形成的扎钉效应， 两种效果共同作用能够显著抑制薄膜表面微裂纹的产生，使得TiN、SiN交替层 不仅具有超硬效应，还具有极强的韧性；除此之外，高能离子在TiN、SiN交替 层表面容易带电，使得TiN、SiN交替层表面不容易粘上灰尘，也不容易留下指 纹。
具体的，所述步骤(3)、步骤(7)中清洗是采用清洗设备经过喷淋、浸淋、 超声、漂洗、干燥工序，使基体获得清洁的表面。
具体的，所述步骤(4)中喷涂反光漆厚度为0.5-0.8μm。
具体的，所述反光漆为丙烯酸树酯类漆料，如：环氧丙烯酸树脂、聚酯丙 烯酸树脂或丙烯酸改性树脂。
具体的，步骤(9)中的制备TiN、SiN交替层的工艺条件为：
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至(1.5～3)×10-2Pa 的高真空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气 体(如氩气),使真空度达到0.2-0.3Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，频射结束后得到3-7nm的TiN薄膜层，TiN薄膜层制 备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转至SiN靶位，通入SiN靶位的 频射电源，频射结束后得到20-30nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭 SiN靶位的频射电源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到 70-100nm。
具体的，所述步骤2)中TiN层溅射速率为4s/nm，SiN层溅射速率为18s/nm。
具体的，步骤(10)中注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例 为1:2，注入离子的能量为40-80kev，注入离子的剂量为3×1013ions/cm2～5× 1015ions/cm2。
本发明的具体实施过程如下：
实施例1：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆，喷涂反光漆厚度为0.5μm；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为55℃，烘烤时间4min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1200mj/cm2, 强度100mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至1.5×10-2Pa的高真 空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气体(如 氩气),使真空度达到0.2Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，以4s/nm的速率溅射形成TiN层，频射结束后得到3nm 的TiN薄膜层，TiN薄膜层制备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转 至SiN靶位，通入SiN靶位的频射电源，以18s/nm的速率溅射形成SiN层，频 射结束后得到20nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭SiN靶位的频射电 源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到70nm。
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子；
注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例为1:2，注入离子的能 量为40kev，注入离子的剂量为3×1013ions/cm2；本实施例注入离子后TiN、 SiN交替层的韧性值为10.23MPa·m1/2，TiN、SiN交替层的硬度值为37.7GPa， 测量镜面角度为20°的光泽度1008GU，在老化室下以60°温度下老化6个小 时，再次测试测量镜面角度为20°的光泽度998GU，光泽度保持稳定。
实施例2：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆，喷涂反光漆厚度为0.5-0.8 μm；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为60℃，烘烤时间5min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1350mj/cm2, 强度120mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至2×10-2Pa的高真 空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气体(如 氩气),使真空度达到0.25Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，以4s/nm的速率溅射形成TiN层，频射结束后得到3-7nm 的TiN薄膜层，TiN薄膜层制备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转 至SiN靶位，通入SiN靶位的频射电源，以18s/nm的速率溅射形成SiN层，频 射结束后得到25nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭SiN靶位的频射电 源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到85nm。
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子；
注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例为1:2，注入离子的能 量为60kev，注入离子的剂量为4×1014ions/cm2；本实施例注入离子后TiN、 SiN交替层的韧性值为12.25MPa·m1/2，TiN、SiN交替层的硬度值为44.9GPa， 测量镜面角度为20°的光泽度1021GU，制作完成后测试其色泽因数为18，在 老化室下以60°温度下老化6个小时，再次测试测量镜面角度为20°的光泽度 1018GU，光泽度保持稳定。
实施例3：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆，喷涂反光漆厚度为0.8μm；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为65℃，烘烤时间6min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1500mj/cm2, 强度130mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至3×10-2Pa的高真 空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气体(如 氩气),使真空度达到0.3Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，以4s/nm的速率溅射形成TiN层，频射结束后得到7nm 的TiN薄膜层，TiN薄膜层制备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转 至SiN靶位，通入SiN靶位的频射电源，以18s/nm的速率溅射形成SiN层，频 射结束后得到20-30nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭SiN靶位的频 射电源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到100nm。
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子；
注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例为1:2，注入离子的能 量为40-80kev，注入离子的剂量为5×1015ions/cm2；本实施例注入离子后TiN、 SiN交替层的韧性值为14.12MPa·m1/2，TiN、SiN交替层的硬度值为49.2GPa， 测量镜面角度为20°的光泽度1228GU，在老化室下以60°温度下老化6个小 时，再次测试测量镜面角度为20°的光泽度1211GU，光泽度保持稳定。
对比例1：
1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆，喷涂反光漆厚度为0.8μm；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为65℃，烘烤时间6min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1500mj/cm2, 强度130mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至3×10-2Pa的高真 空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气体(如 氩气),使真空度达到0.3Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通 入TiN靶位的频射电源，以4s/nm的速率溅射形成TiN层，频射结束后得到7nm 的TiN薄膜层，TiN薄膜层制备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转 至SiN靶位，通入SiN靶位的频射电源，以18s/nm的速率溅射形成SiN层，频 射结束后得到20-30nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭SiN靶位的频 射电源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到100nm。
对比例TiN、SiN交替层的韧性值为3.51MPa·m1/2，通过对比例和实施例可 知，注入高能离子后的例TiN、SiN交替层韧性得到显著提高，经过PVD处理 工艺后的产品韧性得到显著提高；未PVD处理工艺后的测量镜面角度为20°的 光泽度均＜100GU，因此PVD处理工艺后达到了光泽度标准。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (7)

1.具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)前处理：对基材进行清洗，风干预处理；
(2)抛光：对基材表面进行抛光处理；
(3)清洗：对基材抛光后进行清洗；
(4)喷涂反光漆：对基材进行真空喷涂反光漆；
(5)红外线烘烤：烘烤温度为55℃-65℃，烘烤时间4-6min；
(6)紫外固化：在紫外固化室对底漆进行固定，固化能量为1200-1500mj/cm2’强度100-130mw/cm2；
(7)清洗：对固化后的基材进行清洗；
(8)静电除尘：采用往复式高压静电除尘；
(9)制备TiN、SiN交替层：通过磁控溅射制备TiN、SiN交替层；
(10)注入高能离子：通过离子注入机注入高能离子。
2.根据权利要求1所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)、步骤(7)中清洗是采用清洗设备经过喷淋、浸淋、超声、漂洗、干燥工序，使基体获得清洁的表面。
3.根据权利要求1所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中喷涂反光漆厚度为0.5-0.8μm。
4.根据权利要求1所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，所述反光漆为丙烯酸树酯类漆料，如：环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂或丙烯酸改性树脂。
5.根据权利要求1所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，步骤(9)中的制备TiN、SiN交替层的工艺条件为：
1)磁控溅射的准备：将基材放置在基托上，真空室抽至(1.5～3)×10-2Pa的高真空后,将TiN和SiN作为溅射靶材安装到磁控射频溅射靶中，通入惰性气体(如氩气),使真空度达到0.2-0.3Pa，
2)磁控溅射制备TiN、SiN交替层：将待溅射的基材旋转至TiN靶位，通入TiN靶位的频射电源，频射结束后得到3-7nm的TiN薄膜层，TiN薄膜层制备完成后关闭TiN靶位的频射电源；将基材旋转至SiN靶位，通入SiN靶位的频射电源，频射结束后得到20-30nmSiN薄膜层，SiN薄膜层，制备完成后关闭SiN靶位的频射电源；重复上述溅射TiN层和SiN层的操作至总薄膜厚度达到70-100nm。
6.根据权利要求5所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，所述步骤2)中TiN层溅射速率为4s/nm，SiN层溅射速率为18s/nm。
7.根据权利要求1所述的具有镜面光泽的PVD处理工艺，其特征在于，步骤(10)中注入离子的种类为TiN和SiN，注入TiN和SiN比例为1:2，注入离子的能量为40-80kev，注入离子的剂量为3×1013ions/cm2～5×1015ions/cm2。
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