CN116732481A - 一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 - Google Patents
一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116732481A CN116732481A CN202310475461.3A CN202310475461A CN116732481A CN 116732481 A CN116732481 A CN 116732481A CN 202310475461 A CN202310475461 A CN 202310475461A CN 116732481 A CN116732481 A CN 116732481A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- film
- refractive index
- hard
- ncvm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 6
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- SWGJCIMEBVHMTA-UHFFFAOYSA-K trisodium;6-oxido-4-sulfo-5-[(4-sulfonatonaphthalen-1-yl)diazenyl]naphthalene-2-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].C1=CC=C2C(N=NC3=C4C(=CC(=CC4=CC=C3O)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=CC=C(S([O-])(=O)=O)C2=C1 SWGJCIMEBVHMTA-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 5
- SGHZXLIDFTYFHQ-UHFFFAOYSA-L Brilliant Blue Chemical compound [Na+].[Na+].C=1C=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[N+](CC)CC=2C=C(C=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C(=CC=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=CC=1N(CC)CC1=CC=CC(S([O-])(=O)=O)=C1 SGHZXLIDFTYFHQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 204
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 124
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 38
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 20
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000009500 colour coating Methods 0.000 claims 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 abstract description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 14
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- -1 carbon ion Chemical class 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0015—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterized by the colour of the layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
- C23C14/0652—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
- C23C14/30—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation by electron bombardment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种添加硬质Ta‑C膜层的NCVM颜色装饰膜的镀制方法，以各类塑胶件/金属/玻璃/陶瓷等为基底，可用于装饰件、刀具、轮轴、轴承等表面强化的，利用磁控溅射设备或者电子束蒸发设备，使用低折射率的SiO2或H4或BaK7或MgF2，其中高折射率层采用Si3N4，或Nb2O5，或Ti3O5，或TiO2，或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr进行光学膜层镀膜，在沉积过程中或在最后一层表面加镀超硬Ta‑C膜层的颜色装饰作用的复合镀膜技术。其膜层可调节至可见光范围内的各种颜色，如金黄色、亮蓝色、紫红色甚至各种金属色、陶瓷釉质的效果等，通过加镀Ta‑C膜层，镀膜后材料表面硬度可达2000HV以上。
Description
技术领域
本发明涉及光学颜色膜和超硬功能薄膜镀制技术领域，具体涉及一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法。
背景技术
目前，用于电子产品外观件或各类硬质工具及装饰件的的壳体外观都需要进行色彩设计来满足消费者的审美和产品整体外观的协调性。通常，多采用高/低折射率叠层，通过光学计算，模拟每一层的厚度不同，来实现不同颜色的薄膜沉积工艺。然而手机等智能终端的设备的失效模式主要是屏膜或者后盖碎裂，因此在满足颜色设计要求的同时，大部分的装饰件的表面镀层还必须具有较高硬度及耐磨耐用性。
在磁控溅射镀膜设备中，Si(或Nb或Ti)靶材上方施加电磁场，同时对真空腔充入大量氩气等高原子数惰性分子，氩原子受到电磁力作用具有高能量轰击靶材，溅射出Si(或Nb或Ti或Zr)原子。溅射出来的原子经过由离化室的射频能量激发的活性氧作用，形成氧化物如SiO2或Nb2O5等。同一设备中可以设计多个靶材工位，不同靶材上方的电磁场互不干扰，通过多靶位设计，可以实现不同种类原子如Si和Nb的同时溅射，经过充足的离化激发，就能形成杂化的混合折射率镀层。
在自然界，金刚石是表面硬度最高的材料之一，可达莫氏硬度10。金刚石的硬度主要由其SP3杂化的碳原子的超规整四面体结构所造成。目前，为实现模仿四面体超硬金刚石碳膜的镀膜设备已在不断开发优化中。Ta-C（非晶四面体碳膜）镀膜技术使用磁约束过滤聚焦碳纯离子镀膜技术沉积，多弧离子激发系统通过敲击放电方式激发弧光产生高离化率的碳离子束，通过在碳离子束加速通道上方施加磁场控制弧光放电能量，筛滤碳离子束，使得大量SP3杂化的碳离子团簇沉积到工件上去，Ta-C碳膜中SP3杂化的碳含量高达70%以上，因而具有媲美金刚石的表面硬度。由于Ta-C硬质薄膜的超高硬度，其内部结构所具有的内应力很大，在镀膜工艺设计中必须选择合理的过渡层和沉积参数，使得整体薄膜的应力得到一定释放，提高与基体的结合牢固度。如果能将Ta-C薄膜用于屏膜或后盖中，利用Ta-C薄膜的超高硬度及耐磨耐用性能够有效避免或减轻屏膜或者后盖的碎裂，从而减少手机智能终端的失效频次。
发明内容
为满足上述技术要求，本发明的目的是提供一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，通过加镀硬质Ta-C膜层，镀膜后材料表面超高硬度及耐磨耐用性大大增强，硬度可达2000HV以上，能够有效避免或减轻屏膜和后盖的碎裂，从而减少手机智能终端的失效频次。
本发明的另一目的是提供一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜的镀制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，包括依次在基底层表面镀制的打底层、高低折射率叠层及过渡层，所述高低折射率叠层是通过高折射率层和低折射率层交替叠加而成，其中高折射率层采用Si3N4，或Nb2O5，或Ti3O5，或TiO2，或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr进行光学膜层镀膜，低折射率层采用SiO2，或H4，或BaK7，或MgF2来进行光学膜层镀膜，通过高折射率层和低折射率层的交替叠加得到颜色装饰膜的NCVM材料层；通过利用磁控溅射或电子束蒸发设备在基底层表面依次镀制打底层、高低折射率叠层及过渡层，在过渡层表面镀制一层或多层硬质Ta-C膜层。
进一步地，所述基底层采用塑胶件，或金属，或玻璃，或陶瓷制成。
所述打底层厚度范围为1-100nm，且所述打底层使用的材料为
Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，
或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，或Si/Ti /Al/Cr的氮化物。
所述高低折射率叠层的各层厚度范围为0-300nm。
所述硬质Ta-C膜层的厚度为5-20nm。
所述过渡层使用包括但不限于材料Si/Ti /Al/Cr的氮化物。
本发明中提供的膜层色彩可控性和超高硬度，通过匹配高低折射率叠层和硬质Ta-C膜层的厚度，可以方便地调节反光效果；通过打底层、高低折射率叠层、过渡层和硬质Ta-C膜层的材料匹配以及沉积参数，可以改变膜层整体结构的超硬刚度和膜层应力，实现超高硬度和沉积层整体韧性的平衡。
上述添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜的镀制方法，是以透明塑料、玻璃材料或陶瓷为基底，通过磁控溅射设备或者电子束蒸发设备实现膜层沉积，并使用杂化的混合折射率镀层实现一系列镀层的反射率均匀可控、反射色相保持不变的多彩镀膜工艺，具体通过以下步骤来完成：
1）清扫基底层：对已经充分清洁的透明塑料、或金属、或玻璃、或陶瓷基底进行预加热处理和等离子清扫，清扫时使用IB能量1.0-3.0kw，气体种类为Ar或氧气的混合气体，Ar流量0-50sccm，氧气流量0-30sccm，启动真空为2*10-2-4*10-2Pa，加速电压为300-800V，电流100-500mA；
2）镀制打底层：选择材料Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr或者Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr氧化物中的一种或几种，使用溅射方式沉积形成打底层；镀制过程中的氩气流量为0-1000sccm，氧气流量为0-1000sccm，镀膜温度为60-180℃，磁控溅射气压为1.0*10-3-9.0*10-3Pa，磁控溅射功率为0-20KW；
3）镀制NCVM颜色膜层：选择低折射率的SiO2或H4或BaK7或MgF2，高折射率的Si3N4或Nb2O5或Ti3O5或TiO2或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al叠层，通过磁控溅射或电子束蒸发方式在打底层表面沉积，按照叠层厚度范围0-300nm进行设计，堆砌后颜色能够呈现为金黄色、亮蓝色及紫红色；镀制过程中的氩气流量为0-2000sccm，镀膜温度为60-180℃，磁控溅射气压为1.0*10-3-9.0*10-3Pa，磁控溅射功率0-20KW；
4）镀制过渡层：在NCVM颜色膜层表面通过磁控溅射方式沉积一层或几层过渡层，所述过渡层材料根据过渡层紧挨着的膜层作出匹配选择，包括但不限于材料Si/Ti /Al/Cr的氮化物，以及氮化物和氧化物的混合层中的一种或几种；过渡层的各层厚度为0-200nm，镀制过程中的氩气流量为200-1000sccm，镀膜温度为60-100℃，磁控溅射气压为5.0*10-4-9.0*10-4Pa以内，磁控溅射功率3-20kW，ICP氧化室离化气体分别为Ar、O2或N2；
5）镀制硬质Ta-C膜层：使用多弧离子镀膜设备在过渡层表面镀制一层或多层硬质Ta-C膜层时，第一层打底软层电弧的电流范围为40-150A，偏压的范围为1000-1800V；第二层中软层电弧电流为40-150A，偏压电压范围为500-1000V；第三层超硬功能层的电弧电流为40-150A，偏压电压范围为200-500V，完成镀膜，镀制出的膜层摩擦系数<0.15，表面硬度大于600HV，均匀性达到3%；镀膜过程中的气压为2.0*10-4Pa以内，镀膜温度为0-100℃，膜层厚度为5-20nm。
本发明中的硬质Ta-C膜层SP3键含量高达85%以上，结合基底层表面的打底层和覆盖在过渡层表面的成为无氢-DLC硬质膜层，无氢-DLC硬质膜层可形成渐变层交替使用，以不同产品的特性达到产品的耐高温、耐摩擦、高硬度等特性，表面光滑细腻，且膜层摩擦系数<0.15，表面硬度高达600HV以上，能提高基材的耐磨性能，致密度较高，设备运行稳定且膜层均匀性好，在3%以内。
本发明提供的技术方案是以各类塑胶件/金属/玻璃/陶瓷等为基底，可用于装饰件、刀具、轮轴、轴承等表面强化的，利用磁控溅射设备或者电子束蒸发设备，使用低折射率的SiO2或H4或BaK7或MgF2，高折射率的Si3N4或Nb2O5或Ti3O5或TiO2或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr等进行光学膜层镀膜，在沉积过程中或在最后一层表面加镀超硬Ta-C膜层的颜色装饰作用的复合镀膜技术。其膜层可调节至可见光范围内的各种颜色，如金黄色、亮蓝色、紫红色甚至各种金属色、陶瓷釉质的效果等，通过加镀Ta-C膜层，镀膜后材料表面硬度可达2000HV以上。
本发明提供的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，采用依次包括SiO2、TiO2、SiN材料镀制在基体表面的功能层，及Ta-C膜层作为第一或第二…等渐变膜层，得到的NCVM颜色装饰膜，不仅提高了基材的硬度，同时还具有较好的耐环境测试性能，能够满足较为严苛的使用环境；本发明提供的工艺方法，产品工序简单，生产成本低，良品率高，膜层均匀性好。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。
图1是本发明中添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜的结构示意图。
附图1中，1.基底层，2.打底层，3.高低折射率层，4.过渡层，5.硬质Ta-C膜层。
实施方式
附图1是本发明的一种实施例，公开了一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，包括依次在基底层1表面镀制的打底层2、高低折射率叠层3及过渡层4，所述基底层1采用塑胶件，或金属，或玻璃，或陶瓷制成；通过利用磁控溅射或电子束蒸发设备在基底层1表面依次镀制打底层2、高低折射率叠层3及过渡层4，在过渡层4表面镀制一层或多层硬质Ta-C膜层5；所述硬质Ta-C膜层5的厚度5-20nm。
所述打底层2厚度范围为1-100nm，且所述打底层使用的材料为Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，
或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，或Si/Ti /Al/Cr的氮化物。
所述高低折射率叠层3是通过高折射率层和低折射率层交替叠加而成，其中高折射率层采用Si3N4，或Nb2O5，或Ti3O5，或TiO2，或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr进行光学膜层镀膜，低折射率层采用SiO2，或H4，或BaK7，或MgF2来进行光学膜层镀膜，通过高折射率层和低折射率层的交替叠加得到颜色装饰膜的NCVM材料层；所述高低折射率叠层的各层厚度范围为0-300nm。
所述过渡层4使用包括但不限于Si/Ti /Al/Cr材料的氮化物。
上述添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜的镀制方法，选择陶瓷片材作为基材；使用碱液浸泡、超声波清洗等方式将待镀基材清洁彻底，设计专用夹具将被镀件装夹好，装夹在抽真空的腔室内，镀制时通过以下步骤来实现：
清扫基底层：对已经充分清洁的陶瓷基底进行预加热处理和等离子清扫，清扫时使用IB能量2kw，气体种类为Ar或氧气的混合气体，Ar流量25sccm，氧气流量20sccm，启动真空为3*10-2Pa，加速电压为600V，电流300mA；
镀制打底层：针对陶瓷基底选择极性较强的Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr或者Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr氧化物中的一种或几种，使用溅射方式沉积形成打底层，打底层膜厚为2-80nm，打底层材料与待镀基材和颜色超层材料均具有良好结合力；镀制过程中的氩气流量为200-800sccm，氧气流量为200-800sccm，镀膜温度为80-100℃，磁控溅射气压为4.0*10-3-8.0*10-3Pa，磁控溅射功率为3-15KW；
镀制NCVM颜色膜层：选择低折射率的SiO2，高折射率的Si3N4或Nb2O5或Si，通过磁控溅射或电子束蒸发方式在打底层表面沉积，按照叠层各层厚度范围10-200nm进行设计，堆砌后颜色能够呈现为金黄色、亮蓝色及紫红色；镀制过程中的氩气流量为200-1000sccm，镀膜温度为80-100℃，磁控溅射气压为5.0*10-3Pa，磁控溅射功率3-18KW；
镀制过渡层：在NCVM颜色膜层表面通过磁控溅射方式沉积一层或几层过渡层，所述过渡层材料根据过渡层紧挨着的膜层作出匹配选择，包括但不限于材料Si/Ti /Al/Cr的氮化物，以及氮化物和氧化物的混合层中的一种或几种；过渡层的各层厚度为20-150nm，镀制过程中的氩气流量为600-1000sccm，镀膜温度为80-100℃，磁控溅射气压为6.0*10-4-8.0*10-4Pa，磁控溅射功率5-15kW，ICP氧化室离化气体分别为Ar、O2或N2。
镀制硬质Ta-C膜层：使用多弧离子镀膜设备在过渡层表面镀制一层或多层Ta-C膜层时，第一层打底软层电弧的电流范围为60-120A，偏压的范围为1200-1500V；第二层中软层电弧电流为70-120A，偏压电压范围为600-800V；第三层超硬功能层的电弧电流为80-130A，偏压电压范围为300-450V，完成镀膜，镀制出的膜层摩擦系数<0.15，表面硬度大于600HV，均匀性达到3%；镀膜过程中的气压为2.0*10-4Pa以内，镀膜温度为20-100℃，膜层厚度为10-15nm。
本发明中所述的NVCM颜色装饰膜加Ta-C硬质薄膜的镀制技术，其NCVM膜层和硬质Ta-C膜层可由分立镀膜设备或一体复合镀膜设备实现。其中，颜色层可由多种折射率的材料堆砌而成，可以实现潘通色卡80%以上的色彩范围。其Ta-C膜层中SP3键含量超过70%，Ta-C膜层作为超硬镀层镀制在本发明所述的膜层结构的最外层或最外几层。所述的打底层能够提供膜层和基材之间的强附着力，所述的过渡层能够极大提升硬质Ta-C膜层和NCVM 层之间的应力匹配程度，使得所有膜层之间具有超强的结合力和协调的应力。本发明制作的膜层色彩丰富绚丽，硬度高，附着力好，耐高温，耐摩擦，相比于传统光学颜色膜层，其耐用性更出色。
本发明实施例通过添加硬质Ta-C膜层的NVCM颜色装饰膜镀制方法所镀制的膜层，其莫氏硬度、维氏硬度、振动耐磨测试检测方法如下：
使用铅笔硬度测试仪和莫氏硬度笔对实施例制备的涂层进行莫氏硬度性能检测，实验条件如下：
仪器：自动铅笔硬度计；
莫氏硬度笔：麦哲伦莫氏硬度笔；
测试载荷：250g、500g、750g、1000g；
加载角度：45°；
加载速率：9 mm/s；
加载长度：50 mm；
空白玻璃仅能满足6（250 g）的测试条件下保持表面状态良好，无刮花现象，而实施例可以满足6（1000 g）以及7（500 g）的硬度指标。
使用维氏硬度仪对实施例所制备的膜层进行硬度测试，实验条件如下：
仪器：CSM纳米硬度仪；
加载速率：0.1 mN/min；
加载载荷：0.3 nN；
检测结果如下：空白玻璃的硬度在400—410 HV；镀制Ta-C膜层后，实施例的维氏硬度增加至2000-2500 HV。
使用振动耐磨测试仪对实施例镀制膜层后的抗振动耐磨性能进行检测，实验条件如下：
仪器：ROSLER振动耐磨试验机；
研磨物料：9 kg RKF 10K（黄色圆锥体）；3 kg RKK 15P（绿色棱锥体）；
研磨液：5 ml FC120，500 ml去离子水；
振动时长：120min；
检测结果如下：在120 min的振动耐磨测试下，实施例表面无1mm*1mm以上的点磨损，说明在镀制Ta-C膜层后，振动耐磨性能优异。
本发明中的镀膜工艺所制得样品，经过一系列严苛的性能测试，某种在玻璃基底上镀制的金色NCVM颜色装饰膜加Ta-C硬质薄膜产品，性能测试总体结果如下：
| 序号 | 检测性能项 | 检测设备 | 性能结果 |
| 1 | 颜色-金色 | 色度仪 | L值80，a值9.5，b值42.5 |
| 2 | 膜厚 | 台阶仪 | 膜层总厚度1000-1200nm |
| 3 | 硬度1 | 维氏硬度计 | 2000-2500HV |
| 4 | 硬度2 | 莫式硬度笔 | 6-7H |
| 5 | 膜层结合力 | 洛氏硬度计 | HF≤2 |
| 6 | 摩擦系数 | 摩擦磨损测试仪 | 0.15 |
| 7 | 透过性 | 日立4150 | 可见光波段透过率10-15% |
| 8 | 反射率 | 奥林巴斯反射率仪 | 可见光平均反射率73-77% |
| 9 | 耐摩擦 | Rosler振动摩擦机 | 负重200g，振动摩擦2h |
| 10 | 耐温附着力 | 高温水浴+百格粘拉 | 100℃，2h，4-5B |
Claims (7)
1.一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，包括依次在基底表面镀制的打底层、高低折射率叠层及过渡层，其特征在于：所述高低折射率叠层是通过高折射率层和低折射率层交替叠加而成，其中高折射率层采用Si3N4，或Nb2O5，或Ti3O5，或TiO2，或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr进行光学膜层镀膜，低折射率层采用SiO2，或H4，或BaK7，或MgF2来进行光学膜层镀膜，通过高折射率层和低折射率层的交替叠加得到颜色装饰膜的NCVM材料层；通过利用磁控溅射或电子束蒸发设备在基底层表面依次镀制打底层、高低折射率叠层及过渡层，在过渡层表面镀制一层或多层硬质Ta-C膜层。
2.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，其特征在于：所述基底采用塑胶件，或金属，或玻璃，或陶瓷制成。
3.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，其特征在于：所述打底层厚度范围为1-100nm，且所述打底层使用的材料为Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Cr/Zr的氧化物，或Si/Ti /Al/Cr的氮化物。
4.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，其特征在于：所述高低折射率叠层的各层厚度范围为0-300nm。
5.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，其特征在于：所述硬质Ta-C膜层的厚度为5-20nm。
6.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜，其特征在于：所述过渡层使用包括但不限于Si/Ti /Al/Cr等材料的氮化物。
7.根据权利要求1所述的添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜的镀制方法，是以透明塑料、玻璃材料或陶瓷为基底，通过磁控溅射设备或者电子束蒸发设备实现膜层沉积，并使用杂化的混合折射率镀层实现一系列镀层的反射率均匀可控、反射色相保持不变的多彩镀膜工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）清扫基底层：对已经充分清洁的透明塑料、或金属、或玻璃、或陶瓷基底进行预加热处理和等离子清扫，清扫时使用IB能量1.0-3.0kw，气体种类为Ar或氧气的混合气体，Ar流量0-50sccm，氧气流量0-30sccm，启动真空为2*10-2-4*10-2Pa，加速电压为300-800V，电流100-500mA；
2）镀制打底层：选择材料Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr或者Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al/Zr氧化物中的一种或几种，使用溅射方式沉积形成打底层；镀制过程中的氩气流量为0-1000sccm，氧气流量为0-1000sccm，镀膜温度为60-180℃，磁控溅射气压为1.0*10-3-9.0*10-3Pa，磁控溅射功率为0-20KW；
3）镀制NCVM颜色膜层：选择低折射率的SiO2或H4或BaK7或MgF2，高折射率的Si3N4或Nb2O5或Ti3O5或TiO2或Si/Nb/Ti/In/Ag/Au/Al叠层，通过磁控溅射或电子束蒸发方式在打底层表面沉积，按照叠层厚度范围0-300nm进行设计，堆砌后颜色能够呈现为金黄色、亮蓝色及紫红色；镀制过程中的氩气流量为0-2000sccm，镀膜温度为60-180℃，磁控溅射气压为1.0*10-3-9.0*10-3Pa，磁控溅射功率0-20KW；
4）镀制过渡层：在NCVM颜色膜层表面通过磁控溅射方式沉积一层或几层过渡层，所述过渡层材料根据过渡层紧挨着的膜层作出匹配选择，包括但不限于材料Si/Ti /Al/Cr的氮化物，以及氮化物和氧化物的混合层中的一种或几种；过渡层的各层厚度为0-200nm，镀制过程中的氩气流量为200-1000sccm，镀膜温度为60-100℃，磁控溅射气压为5.0*10-4-9.0*10-4Pa以内，磁控溅射功率3-20kW，ICP氧化室离化气体分别为Ar、O2或N2；
5）镀制硬质Ta-C膜层：使用多弧离子镀膜设备在过渡层表面镀制一层或多层Ta-C膜层时，第一层打底软层电弧的电流范围为40-150A，偏压的范围为1000-1800V；第二层中软层电弧电流为40-150A，偏压电压范围为500-1000V；第三层超硬功能层的电弧电流为40-150A，偏压电压范围为200-500V，完成镀膜，镀制出的膜层摩擦系数<0.15，表面硬度大于600HV，均匀性达到3%；镀膜过程中的气压为2.0*10-4Pa以内，镀膜温度为0-100℃，膜层厚度为5-20nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310475461.3A CN116732481A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310475461.3A CN116732481A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116732481A true CN116732481A (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=87912232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310475461.3A Pending CN116732481A (zh) | 2023-04-28 | 2023-04-28 | 一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116732481A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117488244A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种表面功能装饰涂层及其制备方法 |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202310475461.3A patent/CN116732481A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117488244A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种表面功能装饰涂层及其制备方法 |
| CN117488244B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-05-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种表面功能装饰涂层及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110863173B (zh) | Pvd膜层及其制备方法及具有该膜层的金属制品 | |
| US20080014420A1 (en) | Surface treatment for titanium or titanium-alloys | |
| CN101628492A (zh) | 一种镀膜材料及其制备方法 | |
| CN116732481A (zh) | 一种添加硬质Ta-C膜层的NCVM颜色装饰膜及其镀制方法 | |
| CN107254662A (zh) | 蓝色复合薄膜及其制备方法 | |
| CN110578122A (zh) | 一种AlTiN/AlTiSiN多层纳米复合涂层的制备工艺 | |
| CN110937822A (zh) | 耐磨的ag+ar+af玻璃及其制备方法 | |
| CN104220634A (zh) | 有色硬质装饰构件 | |
| CN111999785A (zh) | 减反射膜、制备方法、减反射光学制品及应用 | |
| CN114779384A (zh) | 一种多角度低色差颜色膜及其制备方法 | |
| WO2008007165A1 (en) | Surface treatment for titanium or titanium-alloys | |
| EP2392689B1 (fr) | Article décoratif avec revêtement rouge et procédé | |
| US20120164478A1 (en) | Process for coating parts made of aluminium alloy and parts of obtained therefrom | |
| TW201325367A (zh) | 殼體及其製作方法 | |
| CN113930721A (zh) | 一种红铜金色pvd装饰薄膜及其制备方法 | |
| CN110184566B (zh) | 一种颜色可调的硬质涂层及其制备方法 | |
| CN111519155A (zh) | 耐磨防刮薄膜及其制备方法 | |
| CN106637128A (zh) | 金及其合金表面透明类金刚石纳米薄膜及其制备方法 | |
| CN211972140U (zh) | 耐磨的ag+ar+af玻璃 | |
| CN110373645B (zh) | 一种超黑色耐磨涂层及其制作方法 | |
| CN109594058B (zh) | 一种装饰类金刚石薄膜的调色方法 | |
| CN107815657B (zh) | 一种颜色可调的氧化铝陶瓷涂层及其制备方法 | |
| US8808853B2 (en) | Coated article and method for making same | |
| CN113151794A (zh) | 一种镁合金表面增硬耐磨防腐彩色涂层及其制备工艺 | |
| CN213182092U (zh) | 减反射膜、减反射光学制品、显示屏、摄像机镜片及视窗玻璃 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |