CN118018918A - 一种扬声器振膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扬声器振膜及其制备方法，涉及声学领域。扬声器振膜包括基材、金属底层、过渡层以及TAC复合膜层；金属底层设于基材一侧或者两侧的表面上，金属底层的材料为Cr、Ti或Ni；过渡层设于金属底层表面，过渡层的材料为金属底层的材料的碳化物；TAC复合膜层设于过渡层的表面上，包括交替叠加设置的硬质TAC膜层和软质DLC膜层，硬质TAC膜层的sp3键含量大于软质DLC膜层的sp3键含量。通过将硬质TAC膜层和软质DLC膜层交替叠加在过渡层的表面，TAC复合膜层形成了软硬层膜交替叠加的结构，能够提升扬声器发声性能，降低了TAC复合膜层在振动发声时产生的应力；另外，过渡层能够缓冲TAC复合膜层在振动过程中带来的应力，降低了TAC复合膜层的脱落的风险。
Description
技术领域
本发明涉及声学领域，尤其涉及一种扬声器振膜及其制备方法。
背景技术
从声学效果角度，即稳态振动方面考虑，对扬声器振膜材料的物理性质存在三方面要求：1、为使扬声器重放频带尽可能宽，要求振膜材料比弹性率尽量大；2、为了防止扬声器发出的声音失真，抑制振膜在工作中产生分割振动，要求振膜材料的弯曲刚性大；3、为了进一步改善扬声器的音质，使振膜的频率响应曲线更为平滑，要求振膜材料具有适当的内阻尼。此外，从工作寿命角度出发，为了使扬声器能够长期稳定工作，还要求振膜材料具有良好的防潮性能和抗霉变性能。
四面体非晶碳膜层(tetrahedral amorphous carbon films，TAC)是含有高sp3钻石结构的膜，具有与钻石相类似的性能。TAC钻石振膜具有多种优良的性能，首先，其具有极高的硬度，它的硬度重量比是陶瓷的五倍。第二，它的内部传导速度快，达到18,000m/sec。第三、它的热传导能力非常好，是第二名银的五倍以上。第四，它的分子结构十分紧密，刚性非常好。第五，它的分子结构稳定，不会与气体或其他材料互起反应，可以使用千万年而不变质。
申请人研究发现，以上五项材料特点对于高音单体振膜而言，都是再好不过的特性，尤其是热传导能力，因为高音单体的音圈在大功率输入时容易产生高热，此时如果音圈附着在钻石振膜上，可以马上将音圈的高热传导出去，大大提升高音单体承受功率的能力，这绝对是其他材料所比不上的。
因此，TAC膜层是理想的高频振膜材料。TAC膜层的扬声器振膜赋予扬声器高保真性能：例如能够提升频响上限，改善瞬态响应和谐波失真特性，使音域宽广，音质圆润，高音清脆亮丽等。
申请人研究发现，通过在扬声器振膜基材上沉积TAC膜层是提升扬声器振膜性能的简单且有效的办法，对扬声器振膜而言，TAC膜层的厚度往往是越厚越好，这样扬声器振膜的弹性率、刚性以及内阻尼就会越大，发出的声音的音质就会越好。
然而，在相关技术中，往往采用单一的电弧技术、磁控溅射技术或者离子束辅助沉积技术进行振膜镀层的制备。在单一工艺的制备过程中，一旦整个TAC膜层的厚度增加，就会导致整个TAC膜层内应力增大，从而影响TAC膜层和振膜基材的结合力，导致TAC膜层易与振膜基材剥离，对扬声器振膜的使用寿命和效率产生影响，TAC膜层的厚度与振膜结合力的矛盾成为亟待解决的问题。
因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扬声器振膜及其制备方法，能够提高TAC膜层与基板的结合力。
为实现上述发明目的，本发明提出了一种扬声器振膜，其包括：
基材；
金属底层，设于所述基材一侧或者两侧的表面上，所述金属底层的材料为Cr、Ti或Ni；
过渡层，设于所述金属底层表面，所述过渡层的材料为所述金属底层的材料的碳化物；以及，
TAC复合膜层，设于所述过渡层的表面上，包括交替叠加设置的硬质TAC膜层和软质DLC膜层，所述硬质TAC膜层的sp3键含量大于所述软质DLC膜层的sp3键含量。
进一步的，所述金属底层的厚度为0.05～0.3μm；
所述过渡层厚度为0.1～0.3μm；
所述硬质TAC膜层的厚度大于所述软质DLC膜层的厚度，且所述硬质TAC膜层的厚度为0.1～0.3μm，所述软质DLC膜层的厚度为0.05～0.1μm。
进一步的，所述硬质TAC膜层和所述软质DLC膜层的总层数为10～300层。
进一步的，所述硬质TAC膜层的sp3键含量为50％～90％，所述软质DLC膜层的sp3键含量为10％～40％。
进一步的，所述金属底层的材料为Cr，所述过渡层的材料为Cr3C2；或者，所述金属底层的材料为Ti，所述过渡层的材料为TiC；或者，所述金属底层的材料为Ni，所述过渡层的材料为Ni3C；
所述基材的材料为铝、铝合金、钛、钛合金、铍、纸、碳纤维或者塑料。
另一方面，本发明还提出一种如上任一项所述的扬声器振膜的制备方法，包括如下步骤：
S1.清洁基材；
S2.采用磁控溅射的方法在所述基材表面沉积出所述金属底层；
S3.采用磁控溅射和磁过滤阴极真空电弧技术相结合的方法在所述金属底层表面沉积出所述过渡层；
S4.采用磁过滤阴极真空电弧技术在所述过渡层的表面交替沉积出所述硬质TAC膜层和所述软质DLC膜层。
进一步的，所述步骤S1包括如下步骤：
去除所述基材表面的油脂和灰尘，将所述基材放置在酒精中脱水后干燥，然后将所述基材悬挂在镀膜机的真空腔室中进行等离子体清洗；
所述等离子体清洗包括如下步骤：将所述真空腔室抽真空，达到5×10-3Pa的真空度后，开启加热器加热达到100℃，然后通入高纯氩气，控制氩气的通入流量为10～70sccm，并继续抽真空，保持工艺真空度为0.5～3.0Pa，接着，开启阳极层离子束，电压为1000V～2000V，开启偏压电源，偏压电源设定在800V～2000V，对基材进行30～90min的等离子体清洗。
进一步的，所述步骤S2包括如下步骤：
在0.5～3.0Pa的工艺真空度下，以待成型的金属底层的材料为靶材，控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，且在所述基材上施加-10～-800V的负偏压，沉积时间为10～60min，从而在基材上形成厚度在0.05～0.3μm之间的金属底层。
进一步的，所述步骤S3包括如下步骤：
S30.开启中频磁控溅射电源和与所述金属底层的材料相同的金属靶材，同时开启磁过滤阴极弧电源和相应的石墨靶；
S31.控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，控制磁过滤阴极弧电源的功率在2～5kW之间，控制真空度保持在0.5～1pa，温度保持在28～32℃；
S32.在所述金属底层表面施加-150～-400V的脉冲负偏压进行沉积涂敷，脉冲负偏压的占空比为30％～50％，沉积时间为10～30min，在所述金属底层上形成0.1～0.3μm厚度的过渡层。
进一步的，所述步骤S4包括如下步骤：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源；
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，向所述过渡层表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层，其中，偏压电源为直流电源；
S42.向由所述步骤S41制得的所述硬质TAC膜层施加-50～-300V的偏压，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，继续沉积，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层，其中，偏压电源为直流电源。
S43.向由所述步骤S42制得的所述软质DLC膜层表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层，其中，偏压电源为直流电源；
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层和软质DLC膜层。
进一步地，所述步骤S4包括如下步骤：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源；
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，向所述过渡层表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层，其中，偏压电源为直流电源；
S42.向由所述步骤S41制得的所述软质TAC膜层施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层，其中，偏压电源为直流电源；
S43.向由所述步骤S42制得的所述硬质DLC膜层表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层，其中，偏压电源为直流电源；
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层和软质DLC膜层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的扬声器振膜包括基材、金属底层、过渡层以及TAC复合膜层；金属底层设于基材一侧或者两侧的表面上；过渡层设于金属底层表面；TAC复合膜层设于过渡层的表面上，包括交替叠加设置的硬质TAC膜层和软质DLC膜层。一方面，过渡层连接于金属底层与TAC复合膜层之间，能够缓冲TAC复合膜层在振膜振动过程中带来的巨大应力，降低了扬声器振膜在振动发声时，TAC复合膜层的脱落的风险；另一方面，通过将硬质TAC膜层和软质DLC膜层交替叠加在过渡层的表面，TAC复合膜层形成了软硬层膜交替叠加的结构，能够提升扬声器发声性能；同时，软硬层膜交替叠加的结构中，软质DLC膜层的韧性优于硬质TAC膜层，振动发声时可以产生较大的形变；因此，软质DLC膜层能够降低TAC复合膜层在振膜振动发声时产生的应力，进一步提高扬声器振膜的发声性能。
附图说明
图1是本发明中一种实施例的扬声器振膜的示意图，其中，TAC复合膜层包括一层硬质TAC膜层和一层软质DLC膜层。
图2是本发明中一种实施例的扬声器振膜的示意图，其中，TAC复合膜层包括多层硬质TAC膜层和软质DLC膜层，且基材两侧均设置有TAC复合膜层。
图3是本发明中一种实施例的扬声器振膜的示意图，其中，TAC复合膜层包括多层硬质TAC膜层和软质DLC膜层，且基材一侧设置有TAC复合膜层。
图4是本发明中一种实施例的扬声器振膜制备方法的流程图。
图5是本发明中一种实施例的成型过渡层的流程图。
图6是本发明中一种实施例的在过渡层的表面交替沉积出硬质TAC膜层和软质DLC膜层的流程图。
图7是本发明中另一种实施例的在过渡层的表面交替沉积出硬质TAC膜层和软质DLC膜层的流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1所示，对应于本发明一种较佳实施例的扬声器振膜，其包括基材1、金属底层2、过渡层3以及TAC复合膜层4。
基材1作为扬声器振膜的底材，起到承载其他膜层的作用。另外，基材1的形状不限，可以根据扬声器振膜的应用场景选择合适形状的基材1。
金属底层2设于基材1表面上，金属底层2的材料为Cr(铬)、Ti(钛)或Ni(镍)。
过渡层3设于金属底层2的表面，过渡层3的材料为金属底层2的材料的碳化物。具体的，当金属底层2的材料为Cr时，过渡层3的材料为碳化铬(Cr3C2)；当金属底层2的材料为Ti时，过渡层3的材料为碳化镍(TiC)；当金属底层2的材料为Ni时，过渡层3的材料为碳化镍(Ni3C)。在金属底层2上沉积其材料的碳化物层，有利于提高过渡层3和金属底层2之间的结合力。
TAC复合膜层4设于过渡层3的表面上，金属底层2与基材1紧密结合，过渡层3与TAC复合膜层4具有良好的相容性，从而提高金属底层2与TAC复合膜层4连接的稳定性；同时，金属底层2和过渡层3能够缓冲TAC复合膜层4在振膜振动过程中带来的巨大应力，有效提高振膜的性能，有效防止TAC复合膜层4在振膜振动过程中发生剥离。
TAC复合膜层4包括交替叠加设置的硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41，硬质TAC膜层40的sp3键含量大于软质DLC膜层41的sp3键含量，从而使得交替叠加的膜层硬度不同，由于TAC膜层在生长过程中长成柱状晶结构，柱状晶生长过程中会出现大颗粒之类的缺陷从而导致更大的内应力，通过软质DLC膜层、硬质TAC膜层交错堆叠，能够打断柱状晶的纵向生长，减少晶粒之间的缺陷或空位，进而减小柱状晶自身缺陷产生的内应力。另外，这种软质膜层和硬质膜层的结合还使得硬质膜层的内应力得到释放，由于软质膜层的韧性较好，能产生较大的形变，硬质膜层沉积在上面时，硬质膜层内部的应力通过与软质膜层的结合而得到释放，从而起到进一步降低整个膜层内应力的目的。因此，软硬堆叠的膜层设置方式使得TAC复合膜层4同时兼顾了高硬度和低应力的性能。
可选的，硬质TAC膜层40的sp3键含量为50％～90％，例如，硬质TAC膜层40的sp3键含量为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或者90％；软质DLC膜层41的sp3键含量为10％～40％，例如，软质DLC膜层41的sp3键含量为10％、15％、20％、25％、30％、35％或者40％。
硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41的sp3键含量不同，通过将硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41交替叠加在过渡层3的表面，TAC复合膜层4形成了软硬膜层交替叠加的结构，能够提升扬声器的发声性能；同时，软硬膜层交替叠加的结构中，软质DLC膜层41的韧性优于硬质TAC膜层40，振动发声时可以产生较大的形变；因此，软质DLC膜层41能够降低TAC复合膜层4在振膜振动发声时产生的应力，并且交替叠加提高了硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41之间的结合力，提高了扬声器的发声性能；另外，过渡层3能够缓冲TAC复合膜层4在振动过程中带来的应力，降低了扬声器振膜在振动发声时，TAC复合膜层4的脱落的风险。
可以理解的是，可以在基材1的一侧或者两侧表面上设置金属底层2。例如，在图2所示的实施例中，金属底层2设于基材1两侧的表面上，基材1两侧的表面上均成型出金属底层2、过渡层3和TAC复合膜层4；又如，在图1和图3所示的实施例中，金属底层2设于基材1一侧的表面上，基材1一侧的表面上成型出金属底层2、过渡层3和TAC复合膜层4。
进一步的，金属底层2的厚度为0.05～0.3μm，例如，金属底层2的厚度为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或者0.3μm。。
过渡层3厚度为0.1～0.3μm，例如，过渡层3的厚度为0.1、0.15、0.2、0.25或者0.3μm。进一步可选的，金属底层2的厚度为0.1～0.2μm，过渡层3的厚度为0.15～0.25μm，可以有效提高TAC复合膜层4与基材1的结合度。
硬质TAC膜层40的厚度大于软质DLC膜层41的厚度，且硬质TAC膜层40的厚度为0.1～0.3μm，例如，硬质TAC膜层40的厚度为0.2μm。软质DLC膜层41的厚度为0.05～0.1μm，例如，软质DLC膜层41的厚度为0.1μm。将硬质TAC膜层40的厚度设置成大于软质DLC膜层41的厚度，可以保证整个TAC复合膜层4的硬度和刚性，使得扬声器振膜有优异的声音效果。
TAC复合膜层4含有的膜层的总数可以是两层(参考图1，硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41各一层)也可以是多层，在层数是多层时(参考图2和图3)，更有利于提高TAC复合膜层4的厚度，从而提升扬声器的声学质量。在一些实施例中，扬声器振膜中的硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41的总层数为10～300层，TAC复合膜层4在该厚度下，能够提高扬声器的高保真性能；因此，可以根据需求在10～300层之间选择合适层数的TAC复合膜层4。进一步可选的，硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41的总层数为20～100层。优选的，TAC复合膜层4的厚度为2～20μm，可以平衡扬声器振膜的成本和性能。
作为一种优选的实施方式，金属底层2的材料为Ti，过渡层3的材料为TiC，在成本和结合的牢固性上有综合优势。
在一些实施例中，基材1的材料为铝、铝合金、钛、钛合金、铍、纸、碳纤维或者塑料。
可以理解的是，TAC复合膜层4与过渡层3直接连接的膜层可以是硬质TAC膜层40，也可以是软质TAC膜层41。
本发明还提出一种如上所述的扬声器振膜的制备方法，如图4所示，包括如下步骤。
S1.清洁基材1。
S2.采用磁控溅射的方法在基材1表面沉积出金属底层2。
S3.采用磁控溅射和磁过滤阴极真空电弧技术相结合的方法在所述金属底层2表面沉积出所述过渡层3。
S4.采用磁过滤阴极真空电弧技术在过渡层3的表面交替沉积出硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41。
TAC复合膜层4的厚度对于扬声器的发声性能有一定的影响，一般情况下，TAC复合膜层4的厚度越厚扬声器的发声性能越好。在上述扬声器振膜的制备方法中，采用磁控溅射的方法以及磁过滤阴极真空电弧技术结合的方式制备的扬声器振膜，在提高TAC复合膜层4的厚度同时，降低了TAC复合膜层4和基材1之间的应力，TAC复合膜层4兼顾了高硬度和低应力，从而提高扬声器的发声性能。同时，采用磁控溅射的方法以及磁过滤阴极真空电弧技术结合的方式制备扬声器振膜，膜层沉积速率高并且沉积的面积大，所沉积的膜层更加均匀，并且可以通过沉积的时间调整膜层的厚度，方便生产。
在生产过程中，可以采用辅助工夹具固定振膜以减少振膜变形；被镀振膜悬挂在工件架上，以公-自转方式可实现Φ800mm×850mm(高)以上空间内数百片振膜的均匀镀膜，生产效率更高。
扬声器振膜的形状可以为球冠形、圆环形、平面形或其它复杂形状。
膜层颜色可以为蓝色、黑色或干涉彩色。
在一些实施例中，步骤S1包括如下步骤：
去除基材1表面的油脂和灰尘等污染物，将基材1放置在酒精中脱水后干燥；然后将基材1悬挂在镀膜机的真空腔室中进行等离子体清洗。
进一步的，等离子体清洗包括如下步骤：
首先，将真空腔室内抽成真空，达到5×10-3Pa的真空度后，开启加热器加热达到100℃；然后通入高纯度氩气，控制氩气的通入流量为10～70sccm，并继续抽真空，保持工艺真空度为0.5～3.0Pa；接着，开启阳极层离子束，电压为1000V～2000V，开启偏压电源，偏压电源设定在800V～2000V，对基材1进行30～90min的等离子体清洗。通过等离子体清洗可以去除基材1表面残留的污染物和杂质，保证后续工艺中各膜层结合的牢固性。
步骤S1中，在将基材1放置镀膜机的真空腔室前，可以通过夹具将基材1固定，可以避免基材1在等离子体清洗过程中变形，同时夹具可以方便将基材1安装在镀膜机的真空腔室内。
在一些实施例中，步骤S2包括如下步骤：
在0.5～3.0Pa的工艺真空度下，以待成型的金属底层2的材料为靶材，控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，且在基材1上施加-10～-800V的负偏压，沉积时间为10～60min，从而在基材1上形成厚度在0.05～0.3μm之间的金属底层2。
在一些实施例中，如图5所示，步骤S3包括如下步骤：
S30.开启中频磁控溅射电源和与所述金属底层2的材料相同的金属靶材，同时开启磁过滤阴极弧电源和相应的石墨靶；
S31.控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，控制磁过滤阴极弧电源的功率在2～5kW之间，控制真空度保持在0.5～1pa，温度保持在28～32℃；
S32.在所述金属底层2表面施加-150～-400V的脉冲负偏压进行沉积涂敷，脉冲负偏压的占空比为30％～50％，沉积时间为10～30min，在所述金属底层2上形成0.1～0.3μm厚度的过渡层3。
如图6所示，在一些实施例中，步骤S4包括如下步骤：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源。
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，向过渡层3表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层40，其中，偏压电源为直流电源。
S42.向由步骤S41制得的硬质TAC膜层施加-50～-300V的偏压，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，继续沉积，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层41，其中，偏压电源为直流电源。
S43.向由步骤S42制得的软质DLC膜层41表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层40，其中，偏压电源为直流电源。
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41。
在上述步骤S4中，步骤S40实施完毕后，可选的，先向过渡层3表面施加-300～-1000V的偏压得到硬质TAC膜层40或者先向过渡层3表面施加-50～-300V的偏压得到软质DLC膜层41，从而使得硬质TAC膜层40与过渡层3直接连接，或者使得软质DLC膜层41与过渡层3直接连接，即，参考图7，步骤S4还可以是如下的步骤顺序：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源；
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，向过渡层3表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层41，其中，偏压电源为直流电源；
S42.向由所述步骤S41制得的所述软质TAC膜层施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层40，其中，偏压电源为直流电源；
S43.向由步骤S42制得的硬质DLC膜层41表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层41，其中，偏压电源为直流电源；
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41。
在步骤S2、S3以及S4中，将使用夹具固定的基材1悬挂在真空腔室内的工件架上，以公-自转方式可实现数百片扬声器振膜的均匀镀膜，提高了镀膜的效率，从而降低了生产成本。在镀膜的过程中，基材1形状可以为球冠形、圆环形、平面形或其它复杂形状。
进一步的，当完成步骤S4后，待真空腔腔室温度小于50℃，关闭真空阀门，将表面镀有TAC复合膜层4的扬声器振膜取出即可。
以下以一个具体的实施方式进一步介绍本发明的扬声器振膜的制备方法：
本实施例中，基材1的材料为钛，金属底层2的材料为钛，过渡层3的材料为碳化钛。
基材1在放置于真空腔室前，将表面油脂和灰尘等污染物去除后放置在酒精中脱水干燥；然后将基材1悬挂在镀膜机的真空腔室中
将真空腔室内抽成真空，达到5×10-3Pa的真空度后，开启加热器加热达到100℃；然后通入高纯度的氩气，控制氩气的通入流量为70sccm,并继续抽真空，保持工艺真空度为2.0Pa；接着，开启阳极层离子束，电压为2000V,开启偏压电源，偏压电源设定在2000V，对基材进行60min的等离子体清洗。
然后，在0.5～3.0Pa的工艺真空度下，以钛为靶材，控制磁控溅射电源的功率在5kW，且在基材1上施加-800V的负偏压，沉积时间为60min，从而在基材1上形成厚度在0.3μm的金属底层2。
然后，开启中频磁控溅射电源和钛金属靶材，同时开启磁过滤阴极弧电源和相应的石墨靶，磁控溅射电源的功率在5kW；磁过滤阴极弧电源的功率在5KW,在真空度保持在1pa，温度保持在32℃；在金属底层2表面施加400V的脉冲负偏压进行沉积涂敷，脉冲负偏压的占空比为50％，沉积时间为30min，在金属底层2上形成0.3μm厚度的过渡层3。过渡层3的厚度0.3μm，过渡层3为钛碳化物。
最后，将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源。调节真空腔室温度并稳定在80℃，向过渡层3表面施加-800V的偏压进行沉积涂敷，磁过滤阴极弧电源的功率在8KW,沉积时间为15min，得到0.2μm厚的硬质TAC膜层40。向由上述制得的硬质TAC膜层施加-300V的偏压，磁过滤阴极弧电源的功率在8KW,继续沉积，沉积时间为10min，得到0.1μm厚的软质DLC膜层41。重复上述方法，得到交替叠加的硬质TAC膜层40和软质DLC膜层41。其中，偏压电源均为直流电源。
上述仅为本发明的具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种扬声器振膜，其特征在于，包括：
基材(1)；
金属底层(2)，设于所述基材(1)一侧或者两侧的表面上，所述金属底层(2)的材料为Cr、Ti或Ni；
过渡层(3)，设于所述金属底层(2)表面，所述过渡层(3)的材料为所述金属底层(2)的材料的碳化物；以及，
TAC复合膜层(4)，设于所述过渡层(3)的表面上，包括交替叠加设置的硬质TAC膜层(40)和软质DLC膜层(41)，所述硬质TAC膜层(40)的sp3键含量大于所述软质DLC膜层(41)的sp3键含量。
2.如权利要求1所述的扬声器振膜，其特征在于，所述金属底层(2)的厚度为0.05～0.3μm；
所述过渡层(3)厚度为0.1～0.3μm；
所述硬质TAC膜层(40)的厚度大于所述软质DLC膜层(41)的厚度，且所述硬质TAC膜层(40)的厚度为0.1～0.3μm，所述软质DLC膜层(41)的厚度为0.05～0.1μm。
3.如权利要求2所述的扬声器振膜，其特征在于，所述硬质TAC膜层(40)和所述软质DLC膜层(41)的总层数为10～300层。
4.如权利要求1所述的扬声器振膜，其特征在于，所述硬质TAC膜层(40)的sp3键含量为50％～90％，所述软质DLC膜层(41)的sp3键含量为10％～40％。
5.如权利要求1所述的扬声器振膜，其特征在于，所述金属底层(2)的材料为Cr，所述过渡层(3)的材料为Cr3C2；或者，所述金属底层(2)的材料为Ti，所述过渡层(3)的材料为TiC；或者，所述金属底层(2)的材料为Ni，所述过渡层(3)的材料为Ni3C；
所述基材(1)的材料为铝、铝合金、钛、钛合金、铍、纸、碳纤维或者塑料。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.清洁基材(1)；
S2.采用磁控溅射的方法在所述基材(1)表面沉积出所述金属底层(2)；
S3.采用磁控溅射和磁过滤阴极真空电弧技术相结合的方法在所述金属底层(2)表面沉积出所述过渡层(3)；
S4.采用磁过滤阴极真空电弧技术在所述过渡层(3)的表面交替沉积出所述硬质TAC膜层(40)和所述软质DLC膜层(41)。
7.如权利要求6所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：
去除所述基材(1)表面的油脂和灰尘，将所述基材(1)放置在酒精中脱水后干燥，然后将所述基材(1)悬挂在镀膜机的真空腔室中进行等离子体清洗；
所述等离子体清洗包括如下步骤：将所述真空腔室抽真空，达到5×10-3Pa的真空度后，开启加热器加热达到100℃，然后通入高纯氩气，控制氩气的通入流量为10～70sccm，并继续抽真空，保持工艺真空度为0.5～3.0Pa，接着，开启阳极层离子束，电压为1000V～2000V，开启偏压电源，偏压电源设定在800V～2000V，对基材进行30～90min的等离子体清洗。
8.如权利要求6所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：
在0.5～3.0Pa的工艺真空度下，以待成型的金属底层(2)的材料为靶材，控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，且在所述基材(1)上施加-10～-800V的负偏压，沉积时间为10～60min，从而在基材(1)上形成厚度在0.05～0.3μm之间的金属底层(2)。
9.如权利要求6所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：
S30.开启中频磁控溅射电源和与所述金属底层(2)的材料相同的金属靶材，同时开启磁过滤阴极弧电源和相应的石墨靶；
S31.控制磁控溅射电源的功率在2～5kW之间，控制磁过滤阴极弧电源的功率在2～5kW之间，控制真空度保持在0.5～1pa，温度保持在28～32℃；
S32.在所述金属底层(2)表面施加-150～-400V的脉冲负偏压进行沉积涂敷，脉冲负偏压的占空比为30％～50％，沉积时间为10-30min，在所述金属底层(2)上形成0.1～0.3μm厚度的过渡层(3)。
10.如权利要求6所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源；
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，向所述过渡层(3)表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层(40)，其中，偏压电源为直流电源；
S42.向由所述步骤S41制得的所述硬质TAC膜层施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层(41)，其中，偏压电源为直流电源；
S43.向由所述步骤S42制得的所述软质DLC膜层(41)表面施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层(40)，其中，偏压电源为直流电源；
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层(40)和软质DLC膜层(41)。
11.如权利要求6所述的扬声器振膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：
S40.将真空腔室真空度抽至低于5×10-4Pa，以石墨作为磁过滤阴极弧的靶材，磁过滤阴极弧的电源为脉冲电源；
S41.调节真空腔室温度并稳定在80～85℃，向所述过渡层(3)表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层(41)，其中，偏压电源为直流电源；
S42.向由所述步骤S41制得的所述软质TAC膜层施加-300～-1000V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为15～30min，得到0.1～0.3μm厚的硬质TAC膜层(40)，其中，偏压电源为直流电源；
S43.向由所述步骤S42制得的所述硬质DLC膜层(41)表面施加-50～-300V的偏压进行沉积涂敷，控制磁过滤阴极弧电源的功率在5～10kW之间，沉积时间为5～10min，得到0.05～0.1μm厚的软质DLC膜层(41)，其中，偏压电源为直流电源；
S44.重复步骤S42和步骤S43，得到交替叠加的硬质TAC膜层(40)和软质DLC膜层(41)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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