CN113025981A - 用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及真空镀膜领域，具体公开了一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层及其制备方法。用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层包括依次覆盖于金属或金属化合物膜表面的Al2O3层、SiO2层以及防指纹膜层；其制备方法包括以下步骤：步骤1，表面镀有金属或金属化合物膜的基材清洗；步骤2，真空镀膜室内离子清洗；步骤3，沉积Al2O3层；步骤4，沉积SiO2层；步骤5，沉积防指纹膜层；采用上述制备方法制得覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材。本申请的防指纹涂层可用于表面镀有金属或金属化合物膜的任意金属基材表面，其具有耐磨性好且成本低的优点；本申请的制备方法具有生产易于控制、有利于批量工业化生产的优点。
Description
技术领域
本申请涉及真空镀膜领域，更具体地说，它涉及一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层及其制备方法。
背景技术
AF防指纹技术最早是应用在玻璃表面的，目前的技术已经非常成熟了。但随着科技进步的发展、消费的升级以及人们生活水平的提高，目前智能穿戴领域的金属或金属化合物表面也对防指纹技术提出了更高的需求。
目前的智能穿戴领域的防指纹通常是通过蒸发镀膜技术直接在产品表面覆盖一层防指纹涂层实现的，目前的防指纹涂层在金属或金属化合物膜表面的初始水滴角也可以达到跟在玻璃表面一样的效果。
针对上述中的相关技术，发明人认为，防指纹涂层与金属或金属化合物膜的结合力强度比较差，从而导致金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的耐磨性能比较差，因此，仍有改进的空间。
发明内容
为了提高金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的耐磨性能，本申请提供一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层，采用如下的技术方案：
一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层，包括依次覆盖于金属膜表面的Al2O3层、SiO2层以及防指纹膜层。
通过采用上述技术方案，通过采用Al2O3层以及SiO2层作为过渡层，SiO2层有利于提高防指纹膜层的附着力，使得防指纹膜层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度更佳，Al2O3层有利于增强SiO2层的附着力，使得SiO2层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度更佳，从而有利于更好地增强防指纹涂层与金属或金属化合物膜的结合力强度，使得防指纹涂层的耐磨性能更好。
第二方面，本申请提供一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将表面镀有金属或金属化合物膜的基材投入真空镀膜室中加热、抽真空；；
步骤2，往真空镀膜室中通入氩气，并对镀有金属或金属化合物膜的基材进行离子清洗；
步骤3，通入氧气，并开启Al靶，采用磁控溅射法在金属或金属化合物膜表面沉积Al2O3层；
步骤4，关闭Al靶，开启Si靶，采用磁控溅射法在Al2O3层表面沉积SiO2层；
步骤5，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，采用真空蒸发镀膜在SiO2层表面沉积防指纹膜层。
通过采用上述技术方案，通过采用磁控溅射法沉积Al2O3层以及SiO2层，并通过真空蒸发镀膜沉积防指纹膜层，使得防指纹涂层的制备操作更加简单方便，有利于防指纹涂层的批量化生产；同时，采用上述方法沉积所得的膜层的致密性更高、纯度更高，从而有利于更好地改善各层之间的结合力强度以及改善防指纹涂层的耐磨性能，使得制得的防指纹涂层与金属或金属化合物膜的结合力强度更佳的同时使得防指纹涂层的耐磨性能更好。
优选的，所述步骤3中，通入氧气，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为(-50)-(-70)V，Al靶的电流设定为15-18A，沉积Al2O3层3-5min。
通过采用上述技术方案，通过设定Al靶的电流，并控制Al2O3层的沉积时间，有利于更好地改善Al2O3层与金属或金属化合物膜的结合力强度，使得制得的防指纹涂层与金属或金属化合物膜的结合力强度更高，从而使得防指纹涂层的耐磨性能更好；另外，还有利于缩短Al2O3层的沉积时间，使得Al2O3层的沉积效率提高。
优选的，所述步骤4中，关闭Al靶，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为(-50)-(-70)V，开启Si靶，Si靶的电流设定为12-15A，沉积SiO2层5-7min。
通过采用上述技术方案，通过设定Si靶的电流，并控制SiO2层的沉积时间，有利于更好地改善SiO2层与Al2O3层以及防指纹膜层的结合力强度，还有利于更好地提高SiO2层的致密性，从而有利于更好地提高防指纹涂层的耐磨性能；同时，还有利于更好地缩短SiO2层的沉积时间，有利于更好地提高SiO2层的沉积效率。
优选的，所述步骤5中，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整蒸发电流为60-80A，沉积防指纹膜层20-25min。
通过采用上述技术方案，通过调整蒸发电流，并控制防指纹膜层的沉积时间，有利于更好地控制防指纹膜层的厚度，有利于更好地改善防指纹膜层的耐磨性能，使得防指纹膜层在金属或金属化合物膜表面的水滴角在摩擦后仍能满足要求；同时，还有利于更好地缩短防指纹膜层的沉积时间，使得防指纹膜层的沉积效率更高。
优选的，所述步骤3中，通入氧气，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为(-50)-(-70)V，Al靶的电流设定为15-18A，沉积Al2O3层3-5min；
所述步骤4中，关闭Al靶，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为(-50)-(-70)V，开启Si靶，Si靶的电流设定为12-15A，沉积SiO2层5-7min；
所述步骤5中，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整蒸发电流为60-80A，沉积防指纹膜层20-25min。
通过采用上述技术方案，通过控制各步骤中的镀膜条件，有利于更好地改善各膜层的耐磨性能以及更好地改善各层之间的附着力，使得防指纹涂层的耐磨性能更好的同时还有利于更好地增强防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度。
另外，不同步骤中的镀膜条件相近甚至相同，使得防指纹涂层的镀膜操作更加简便，使得防指纹涂层的生产更加易于控制，有利于防指纹涂层更好地实现批量工业化生产，从而使得防指纹涂层的经济效益更高。
优选的，所述步骤3以及步骤4中的Si靶以及Al靶均采用中频磁控溅射镀膜电源。
通过采用上述技术方案，通过采用中频磁控溅射镀膜电源进行镀膜操作，有利于更好地改善膜层的耐磨性能以及更好地改善各层之间的结合力强度，使得制得的防指纹涂层的耐磨性能更好的同时使得防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度更好。
优选的，所述步骤2中，当真空镀膜室中的真空度达5×10-3-7×10-3Pa时，通入氩气，使气压达到0.1-0.3Pa，偏压设定为(-300)-(-400)V，离子清洗20-40s。
通过采用上述技术方案，通过控制真空镀膜室中的气压以及偏压大小，有利于更好地提高清洁效率以及清洁效果。
优选的，所述步骤1中加热至100-150℃并保持温度。
通过采用上述技术方案，通过控制真空镀膜室内的温度，有利于更好地为膜层的沉积提供更适宜的环境，使得膜层的沉积时间缩短、沉积效率更高。
第三方面，本申请提供一种覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材，采用如下的技术方案：
一种覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材，采用上述用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法制备所得。
通过采用上述技术方案，通过采用上述制备方法制得的覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材，使得金属或金属化合物膜表面覆盖有防指纹涂层，有利于增强防指纹涂层的耐磨性能的同时有利于增强防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度，使得防指纹涂层在金属表面的水滴角在摩擦后仍能满足要求。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过采用Al2O3层以及SiO2层作为过渡层，有利于更好地改善防指纹涂层与金属表面的结合力强度，从而有利于更好地提高防指纹涂层的耐磨性能。
2、本申请通过采用磁控溅射以及真空蒸发镀膜的方法制备防指纹涂层，有利于更好地提高防指纹涂层的致密性以及纯度，从而使得防指纹涂层的耐磨性能以及与金属或金属化合物膜表面的结合力强度更好。
3、本申请的制备方法中的镀膜条件相近甚至相同，使得防指纹涂层的制备更加简单，生产更易于控制，从而有利于防指纹涂层更好地实现批量工业化生产。
4、本申请制得的覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材，表面覆盖有防指纹涂层，且防指纹涂层在金属表面的水滴角在摩擦后仍然能满足要求。
附图说明
图1是本申请中用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的结构示意图。
图中，1、基材；2、金属或金属化合物膜；3、Al2O3层；4、SiO2层；5、防指纹涂层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例1
参照图1，本实施例公开一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层，包括依次覆盖于金属或金属化合物膜2表面的Al2O3层3、SiO2层4以及防指纹涂层5。
本实施例还公开一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将表面镀有金属或金属化合物膜的基材投入真空镀膜室中加热至100℃，抽真空，并保持真空镀膜室内的温度为100℃。
步骤2，待真空镀膜室内的本底真空度达5×10-3Pa时，通入氩气，控制氩气的进气量为180sccm，使气压达到0.1Pa，偏压设定为-300V，离子清洗表面镀有金属或金属化合物膜的基材40s。
步骤3，调整氩气的进气量为200sccm，通入氧气，控制氧气的进气量为80sccm，使气压达到0.2Pa，偏压设定为-40V，开启Al靶的中频磁控溅射电源，并设定Al靶的电流为10A，沉积Al2O3层10min。
步骤4，关闭Al靶，调整氩气的进气量为200sccm，调整氧气的进气量为70sccm，维持气压为0.2Pa，偏压设定为-40V，开启Si靶的中频磁控溅射电源，并设定Si靶的电流为10A，沉积SiO2层10min。
步骤5，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整真空蒸发镀膜的蒸发电流为55A，沉积防指纹膜层30min，即得覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属膜的基材。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：
步骤3中，调整氩气的进气量为220sccm，通入氧气，控制氧气的进气量为90sccm，使气压达到0.3Pa，偏压设定为-50V，开启Al靶的中频磁控溅射电源，并设定Al靶的电流为15A，沉积Al2O3层5min。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：
步骤4中，关闭Al靶，调整氩气的进气量为220sccm，调整氧气的进气量为80sccm，调整气压为0.3Pa，偏压设定为-50V，开启Si靶的中频磁控溅射电源，并设定Si靶的电流为12A，沉积SiO2层7min。
实施例4
与实施例1的区别在于：
步骤5中，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整真空蒸发镀膜的蒸发电流为60A，沉积防指纹膜层25min，即得覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属膜的基材。
实施例5
与实施例1的区别在于：
用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将表面镀有金属或金属化合物膜的基材投入真空镀膜室中加热至150℃，抽真空，并保持真空镀膜室内的温度为150℃。
步骤2，待真空镀膜室内的本底真空度达7×10-3Pa时，通入氩气，控制氩气的进气量为220sccm，使气压达到0.3Pa，偏压设定为-400V，离子清洗表面镀有金属或金属化合物膜的基材20s。
步骤3，调整氩气的进气量为250sccm，通入氧气，控制氧气的进气量为100sccm，使气压达到0.4Pa，偏压设定为-70V，开启Al靶的中频磁控溅射电源，并设定Al靶的电流为18A，沉积Al2O3层3min。
步骤4，关闭Al靶，调整氩气的进气量为250sccm，调整氧气的进气量为90sccm，维持气压为0.4Pa，偏压设定为-70V，开启Si靶的中频磁控溅射电源，并设定Si靶的电流为15A，沉积SiO2层5min。
步骤5，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整真空蒸发镀膜的蒸发电流为80A，沉积防指纹膜层20min，即得覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属膜的基材。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：
用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层包括覆盖于金属或金属化合物膜表面的防指纹膜层。
用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层在制备过程中，未进行步骤3以及步骤4的镀膜操作，直接进行步骤5的镀膜操作。
对比例2
与实施例1的区别在于：
用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层包括依次覆盖于金属或金属化合物膜表面的SiO2层以及防指纹膜层。
用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层在制备过程中，未进行步骤3的镀膜操作，直接进行步骤4以及步骤5的镀膜操作。
实验1耐磨性能检测
采用水滴角测试仪分别检测并记录以上实施例以及对比例制备所得的覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材的初始水滴角。然后采用500g力循环摩擦400次防指纹涂层的表面后，重新检测并记录上述覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材的摩擦后的水滴角。
实验2结合力强度检测
根据GB/T 28786-2012《真空技术真空镀膜层结合强度测量方法胶带粘贴法》检测以上实施例以及对比例制备所得的覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材的表面覆盖的防指纹涂层的结合力强度等级，其中，等级评价标准如表1所示。
表1
以上实验的检测数据见表2。
表2
| 初始水滴角 | 摩擦后的水滴角 | 结合力强度 | |
| 实施例1 | 115 | 103 | 1 |
| 实施例2 | 116 | 105 | 0 |
| 实施例3 | 115 | 106 | 0 |
| 实施例4 | 115 | 108 | 1 |
| 实施例5 | 114 | 110 | 0 |
| 对比例1 | 113 | 65 | 3 |
| 对比例2 | 115 | 83 | 2 |
根据表2中实施例1与对比例1-2的数据对比可得，通过采用Al2O3层以及SiO2层作为过渡层，有利于更好地增强防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度，同时，还有利于更好地提高防指纹涂层的耐磨性能，使得防指纹涂层在金属或金属化合物膜表面的水滴角在摩擦后仍然不容易受到影响。
根据表2中实施例1-6的数据对比可得，通过设定各步骤中的靶材的电流以及各层沉积的时间，有利于更好地改善防指纹涂层的耐磨性能以及更好地改善防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度，使得防指纹涂层的耐磨性能更好的同时使得防指纹涂层与金属或金属化合物膜表面的结合力强度更好，有利于更好地延长防指纹涂层的耐久性能。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层，其特征在于：包括依次覆盖于金属或金属化合物膜（2）表面的Al2O3层（3）、SiO2层（4）以及防指纹膜层（5）。
2.一种如权利要求1所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将表面镀有金属或金属化合物膜（2）的基材（1）投入真空镀膜室中加热、抽真空；
步骤2，往真空镀膜室中通入氩气，并对镀有金属或金属化合物膜（2）的基材（1）进行离子清洗；
步骤3，通入氧气，并开启Al靶，采用磁控溅射法在金属或金属化合物膜（2）表面沉积Al2O3层（3）；
步骤4，关闭Al靶，开启Si靶，采用磁控溅射法在Al2O3层（3）表面沉积SiO2层（4）；
步骤5，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，采用真空蒸发镀膜在SiO2层（4）表面沉积防指纹膜层（5）。
3.根据权利要求2所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，通入氧气，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为（-50）-（-70）V，Al靶的电流设定为15-18A，沉积Al2O3层（3）3-5min。
4.根据权利要求2所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，关闭Al靶，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为（-50）-（-70）V，开启Si靶，Si靶的电流设定为12-15A，沉积SiO2层（4）5-7min。
5.根据权利要求2所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整蒸发电流为60-80A，沉积防指纹膜层（5）20-25min。
6.根据权利要求2所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，通入氧气，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为（-50）-（-70）V，Al靶的电流设定为15-18A，沉积Al2O3层（3）3-5min；
所述步骤4中，关闭Al靶，控制气压为0.3-0.4Pa，偏压设定为（-50）-（-70）V，开启Si靶，Si靶的电流设定为12-15A，沉积SiO2层（4）5-7min；
所述步骤5中，关闭氩气以及氧气，关闭Si靶，调整蒸发电流为60-80A，沉积防指纹膜层（5）20-25min。
7.根据权利要求2-6任一所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3以及步骤4中的Si靶以及Al靶均采用中频磁控溅射镀膜电源。
8.根据权利要求2-6任一所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，当真空镀膜室中的真空度达5×10-3-7×10-3Pa时，通入氩气，使气压达到0.1-0.3Pa，偏压设定为（-300）-（-400）V，离子清洗20-40s。
9.根据权利要求2-6任一所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中加热至100-150℃并保持温度。
10.一种覆盖有防指纹涂层的表面镀有金属或金属化合物膜的基材，其特征在于：采用如权利要求2-9任一所述的用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层的制备方法制备所得。
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| CN202110226345.9A CN113025981A (zh) | 2021-03-01 | 2021-03-01 | 用于金属或金属化合物膜表面的防指纹涂层及其制备方法 |
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| CN107227444A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-10-03 | 广东振华科技股份有限公司 | 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 |
| CN109402588A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-01 | 商丘金振源电子科技有限公司 | 基于磨砂表面的防指纹镀膜制品及防指纹镀膜方法 |
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2021
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