CN114059013A - 一种工件及其制备方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种工件，包括：工件基材；形成于所述基材表面的钛系打底层；形成于所述钛系打底层上的碳化钛‑碳化钨打底层；形成于所述碳化钛‑碳化钨打底层上的颜色层；通过在颜色层与工件基材之间设置钛系打底层及碳化钛‑碳化钨打底层，钛系打底层及碳化钛‑碳化钨打底层本身的硬度高于颜色层，因此，钛系打底层及碳化钛‑碳化钨打底层加持了颜色层的硬度，使得颜色层的硬度增加，而颜色层的耐磨性也随着颜色层硬度的增加而增加，从而降低了颜色层出现掉色的几率。

Description

一种工件及其制备方法、电子设备
技术领域
本申请涉及镀膜技术领域，具体涉及一种工件及其制备方法、电子设备。
背景技术
物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)是一种镀膜方法，即在真空条件下，采用物理方法，将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术。
而一些工件表面需要使用PVD方法进行镀膜，形成颜色层，从而使得带有颜色层的工件实现装饰的作用，例如摄像头周围使用的装饰圈上的颜色层，具有保护摄像头镜片和提升电子设备外观效果的作用。
但是，由于PVD方法的局限性，使得基体在进行镀膜后，颜色层的耐磨性无法达到要求，时间久了导致颜色层出现掉色的情况。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种工件及其制备方法、电子设备，以解决现有的基体在进行镀膜后，颜色层的耐磨性无法达到要求，时间久了导致颜色层出现掉色的情况的问题。
本申请第一方面提供一种工件，包括：工件基材；形成于所述基材表面的钛系打底层；形成于所述钛系打底层上的碳化钛-碳化钨打底层；形成于所述碳化钛-碳化钨打底层上的颜色层。
其中，所述基材为摄像头装饰圈。
其中，所述颜色层为蓝色或绿色色系的膜层。
其中，所述钛系打底层、碳化钛-碳化钨打底层及颜色层的总厚度为2.2μm；其中，所述钛系打底层厚度为0.1-0.2μm，所述碳化钛-碳化钨打底层的厚度为1.0-2.0μm，所述颜色层的厚度为0.8-1.2μm。
其中，所述颜色层为氧化钛系层或氧化锆系层或碳化钛-氧化钛系层或碳化锆-氧化锆系层或氮化铝钛系层。
本发明第二方面提供一种工件的制备方法，包括：提供工件基材，并在工件基材的表面生成钛系打底层；在所述钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层；在所述碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层。
其中，所述在基材的表面生成钛系打底层包括：在基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，调整基材所在的环境真空度为0.3-0.8Pa，所述惰性气体为氩气或氖气中的一种；调节基材所在的环境的偏压电源输出电压为100-200V，占空比为50％；将钛靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法将钛靶材在工件表面沉积成0.1-0.2um的钛系打底层。
其中，所述在所述钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层包括：在基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，并通入流量由20sccm逐渐增加至50sccm的乙炔，调整基材所在的环境真空度为0.4-0.8Pa；调节基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；将钛靶材与钨靶材、或钨化钛合金靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法在所述钛系打底层上沉积成1.0-2.0um的碳化钛-碳化钨打底层。
其中，所述在所述碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层包括：在基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，流量为20sccm的氧气，并通入流量由20sccm-100sccm逐渐增加的乙炔，调整工件基材所在的环境的真空度为0.4-0.8Pa；调节基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；将颜色层靶材施加的功率调节为9KW，在所述碳化钛-碳化钨打底层上沉积0.8-1.2um的颜色层。
其中，所述方法还包括：在所述工件基材的表面生成钛系打底层前，将工件基材置于密闭的反应炉内，以将反应炉内的空间作为工件基材所在的环境，并将反应炉抽真空至反应炉内的真空度小于6.0×103Pa；对工件基材进行离子刻蚀清洗，包括：调节反应炉的偏压电源的输出电压为500-1000V；向反应炉内通入惰性气体，将反应炉内的真空度调整至2- 3Pa；对工件基材进行离子轰击10-20min，完成工件基材的离子刻蚀清洗。
本申请第三方面提供一种电子设备，包括如上述中任一项所述的工件。
本申请上述的工件及工件的制备方法、电子设备，通过在颜色层与工件基材之间设置钛系打底层及碳化钛-碳化钨打底层，钛系打底层及碳化钛-碳化钨打底层本身的硬度高于颜色层，因此，钛系打底层及碳化钛-碳化钨打底层加持了颜色层的硬度，使得颜色层的硬度增加，而颜色层的耐磨性也随着颜色层硬度的增加而增加，从而降低了颜色层出现掉色的几率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例工件结构的爆炸示意图；
图2是本申请实施例提供的工件与现有技术制作工件进行震动耐磨处理两小时后的对比示意图；
图3是本申请实施例工件的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
请参阅图1，本申请实施例提供一种工件，包括：工件基材1、钛系打底层2、碳化钛-碳化钨打底层3及颜色层4；钛系打底层2形成于工件基材1表面；碳化钛-碳化钨打底层3形成于钛系打底层2上；颜色层4形成于碳化钛-碳化钨打底层3上。
通过在颜色层4与工件基材1之间设置钛系打底层2及碳化钛-碳化钨打底层3，钛系打底层2及碳化钛-碳化钨打底层3本身的硬度高于颜色层4，因此，钛系打底层2及碳化钛-碳化钨打底层3加持了颜色层4的硬度，使得颜色层4的硬度增加，而颜色层4的耐磨性也随着颜色层4硬度的增加而增加，从而降低了颜色层4出现掉色的几率。
其中，钛系打底层2、碳化钛-碳化钨打底层3及颜色层4的总厚度可为2.2μm。具体地，钛系打底层2厚度可为0.1-0.2μm，碳化钛-碳化钨打底层3的厚度可为1.0-2.0μm，颜色层4的厚度可为0.8-1.2μm。
在本实施例中，钛系打底层2、碳化钛-碳化钨打底层3及颜色层4的厚度可以分别为0.1μm、1.0μm及1.1μm。
在其他实施例中，钛系打底层2、碳化钛-碳化钨打底层3及颜色层4的厚度还可以分别为0.1μm、1.3μm、0.8μm，还可以分别为0.2μm、1.0μm、1.0μm，还可以分别为0.2μm、1.2μm、0.8μm，还可以分别为0.1μm、1.1μm、1.0μm，还可以分别为0.2μm、1.0μm、1.0μm，还可以分别为0.15μm、1.0μm、1.05μm，还可以分别为0.15μm、1.25μm、0.8μm。
在本实施例中，工件基材1为摄像头装饰圈。
请参阅图2，图2a为现有技术中直接在工件基材上沉积颜色层的摄像头装饰圈震动耐磨处理两小时后的效果示意图，图2b为本申请实施例提供的摄像头装饰圈震动耐磨处理两小时后的效果示意图，对比图2a及图2b可知，本申请实施例提供的工件相较于现有技术中的工件，具有更好的耐磨性。
在本实施例中，使用的钛系打底层2为钛或碳化钛生成。
在本实施例中，使用的碳化钛-碳化钨打底层3为钛及钨生成；在其他实施例中，使用的碳化钛-碳化钨打底层为钨化钛生成。
在本实施例中，使用的颜色层为蓝色的氧化钛，在其他实施例中，使用的颜色层还可为绿色的其他钛系材料。
由于现有技术中只有黑色，灰色，金色等少数几个色系的材料耐磨性能是满足后摄装饰圈的耐磨要求的，针对蓝色，绿色等彩色系的颜色层是难以满足行业内对耐磨的要求，因此本实施例中使用了蓝色或绿色的钛系材料，通过在钛系材料及工件基材之间设置钛系打底层及碳化钛-碳化钨打底层，能够有效加强蓝色或绿色的钛系材料作为颜色层的硬度及耐磨性能。
通过使用不同颜色的钛系材料作为颜色层，在经过物理气相沉淀后能够在工件基材上具有不同的颜色，根据与工件相搭配的颜色选择相应的钛系材料，能够增加设计师对于颜色的选择范围，从而使得工件及应用了工件的产品具有更加丰富的外观效果。
请参阅图3，本申请实施例还提供一种工件的制备方法，包括：S1、提供工件基材，并在工件基材的表面生成钛系打底层；S2、在钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层；S3、在碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层。
在步骤S1之前，还需将工件基材置于密闭的反应炉内，以将反应炉内的空间作为工件基材所在的环境，并将反应炉抽真空至反应炉内的真空度小于6.0×103Pa；还需对工件进行离子刻蚀清洗。
对工件基材进行离子刻蚀清洗包括：调节反应炉的偏压电源的输出电压为500-1000V；向反应炉内通入惰性气体，将反应炉内的真空度调整至2-3Pa；对工件基材进行离子轰击10-20min，完成工件基材的离子刻蚀清洗。
对工件进行离子刻蚀清洗的作用是为了清洗工件的表面，并在工件表面形成轻微的刻蚀，使得工件表面失去平滑的特性，从而使得钛系打底层沉积在工件表面后，钛系打底层能够与工件表面的结合更加紧密。
在对工件基材进行离子刻蚀清洗后，再对工件基材表面生成钛系打底层、碳化钛-碳化钨打底层及颜色层，其中，钛系打底层、碳化钛-碳化钨打底层及在颜色层的生成方法均不相同，具体如下：
在工件基材的表面生成钛系打底层包括：在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，调整工件基材所在的环境真空度为0.3-0.8Pa，惰性气体为氩气或氖气中的一种；调节工件基材所在的环境的偏压电源输出电压为100-200V，占空比为50％；将钛靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法将钛靶材在工件表面沉积成0.1-0.2um的钛系打底层。
在钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层包括：在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，并通入流量由20sccm逐渐增加至50sccm的乙炔，调整工件基材所在的环境真空度为0.4-0.8Pa；调节工件基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；将钛靶材与钨靶材、或钨化钛合金靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法在钛系打底层上沉积成1.0-2.0um的碳化钛-碳化钨打底层。
在碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层包括：在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，流量为20sccm的氧气，并通入流量由20sccm-100sccm逐渐增加的乙炔，调整工件基材所在的环境的真空度为0.4-0.8Pa；调节工件基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；将颜色层靶材施加的功率调节为9KW，在碳化钛-碳化钨打底层上沉积0.8-1.2um的颜色层。
在上述方法中，钛系打底层、碳化钛-碳化钨打底层及颜色层的生成均使用的是物理气相沉积的方法。
在本实施例中，颜色层靶材可以为TiO靶材。
在其他实施例中，颜色层靶材还可以为ZrO靶材或TiCO靶材或ZrOC靶材或TiAlN靶材。
上述不同的颜色层靶材，在经过物理气相沉淀后具有不同的颜色，根据与工件相搭配的颜色选择相应的颜色层靶材，能够增加设计师对于颜色的选择范围，从而使得工件及应用了工件的产品具有更加丰富的外观效果。
另外，在颜色层沉积完成后，还需要对工件基材进行冷却，待工件基材温度小于100℃后冷却完成。
在颜色层沉积完成后，需要在反应炉内对工件进行冷却，防止钛系打底层或碳化钛-碳化钨打底层在高温下与空气中的物质发生化学反应而改变自身性能的情况发生。
而在颜色层沉积完成后，对工件进行冷却前，由于无需颜色层靶材、因此在关闭颜色层靶材的电源、偏压电源及惰性气体的气源后，再对工件进行冷却。
本实施例还提供一种电子设备，包括上述中的工件，在本实施例中，工件基材为摄像头装饰圈，使用了上述工件的电子设备，能够使得摄像头装饰圈的颜色层的硬度增加，而颜色层的耐磨性也随着颜色层硬度的增加而增加，从而降低了颜色层出现掉色的几率，因此使得电子设备外观的颜色整体性更加持久。
相应的，在其他实施例中，上述工件还可为电子设备的外壳，使用了上述工件的电子设备，能够使得外壳的颜色层的硬度增加，而颜色层的耐磨性也随着颜色层硬度的增加而增加，从而降低了颜色层出现掉色的几率，因此使得电子设备外观的颜色整体性更加持久。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (10)

1.一种工件，其特征在于，包括：
工件基材；
形成于所述工件基材表面的钛系打底层；
形成于所述钛系打底层上的碳化钛-碳化钨打底层；
形成于所述碳化钛-碳化钨打底层上的颜色层。
2.根据权利要求1所述的工件，其特征在于，
所述工件基材为摄像头装饰圈。
3.根据权利要求1所述的工件，其特征在于，
所述颜色层为蓝色或绿色色系的膜层。
4.根据权利要求1所述的工件，其特征在于，
所述钛系打底层、碳化钛-碳化钨打底层及颜色层的总厚度为2.2μm；其中，所述钛系打底层厚度为0.1-0.2μm，所述碳化钛-碳化钨打底层的厚度为1.0-2.0μm，所述颜色层的厚度为0.8-1.2μm；
所述颜色层为氧化钛系层或氧化锆系层或碳化钛-氧化钛系层或碳化锆-氧化锆系层或氮化铝钛系层。
5.一种工件的制备方法，其特征在于，包括：提供工件基材，并在工件基材的表面生成钛系打底层；
在所述钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层；
在所述碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层。
6.根据权利要求5所述的工件的制备方法，其特征在于，
所述在工件基材的表面生成钛系打底层包括：
在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，调整工件基材所在的环境真空度为0.3-0.8Pa，所述惰性气体为氩气或氖气中的一种；
调节工件基材所在的环境的偏压电源输出电压为100-200V，占空比为50％；
将钛靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法将钛靶材在工件表面沉积成0.1-0.2um的钛系打底层。
7.根据权利要求6所述的工件的制备方法，其特征在于，
所述在所述钛系打底层的表面生成碳化钛-碳化钨打底层包括：
在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，并通入流量由20sccm逐渐增加至50sccm的乙炔，调整工件基材所在的环境真空度为0.4-0.8Pa；
调节工件基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；
将钛靶材与钨靶材、或钨化钛合金靶材的施加功率调节为9KW，使用物理气相沉积的方法在所述钛系打底层上沉积成1.0-2.0um的碳化钛-碳化钨打底层。
8.根据权利要求7所述的工件的制备方法，其特征在于，
所述在所述碳化钛-碳化钨打底层的表面生成颜色层包括：
在工件基材所在的环境通入流量为300sccm的惰性气体，流量为20sccm的氧气，并通入流量由20sccm-100sccm逐渐增加的乙炔，调整工件基材所在的环境的真空度为0.4-0.8Pa；
调节工件基材所在的环境的偏压电源的输出电压为100-200V，占空比为30％；
将颜色层靶材施加的功率调节为9KW，在所述碳化钛-碳化钨打底层上沉积0.8-1.2um的颜色层。
9.根据权利要求8所述的工件的制备方法，其特征在于，
所述方法还包括：
在所述工件基材的表面生成钛系打底层前，将工件基材置于密闭的反应炉内，以将反应炉内的空间作为工件基材所在的环境，并将反应炉抽真空至反应炉内的真空度小于6.0×103Pa；
对工件基材进行离子刻蚀清洗，包括：
调节反应炉的偏压电源的输出电压为500-1000V；
向反应炉内通入惰性气体，将反应炉内的真空度调整至2-3Pa；
对工件基材进行离子轰击10-20min，完成工件基材的离子刻蚀清洗。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的工件。
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