CN204675999U - 一种彩色镀膜制品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种彩色镀膜制品，包括基片及通过物理气相沉积而生长在所述基片表面的膜层结构。本实用新型实现了在人造宝石、光学塑料、玻璃或水晶等装饰品上进行镀膜，可以是单层膜或者多层膜，镀膜后的装饰品能呈现出可见光的全频谱颜色，并且呈现出的是单一颜色，同时具有很好的防划痕，防颜色退化和老化等有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及镀膜技术领域，尤其涉及一种在人造宝石、灯饰、水晶、玻璃等产品上进行镀膜。
背景技术
人们的日常生活总是离不开装饰品的点缀，它既可以让一个人变的更加高贵、年轻和漂亮，也可以使人居住生活的环境色彩斑斓、熠熠生辉，让人心旷神怡。随着技术的发展，装饰用宝石或灯饰水晶玻璃制品已普及于人们的衣食住行。现有的装饰用宝石或灯饰水晶玻璃制品，可以分为彩色或无色透明。众所周知，彩色的天然宝石因储量稀缺，所以价格昂贵。无色的人造宝石或灯饰水晶玻璃制品，虽然价格低廉，但缺乏色彩效果，无法达到理想的装饰效果，因此难以让消费者满意。
为了让无色宝石或灯饰水晶玻璃制品显示出五光十色的装饰效果，技术人员主要通过三个方法实现：一是在无色天然或人造宝石中渗入金属离子，如渗入钛或铁离子制备蓝宝石、渗入钴离子制备黄玉，等等。但此方法需在非常高的温度下(通常大于1500℃)进行，而且特定的金属离子只对特定的宝石起作用，因此制备成本高昂，良品率低；二是在无色天然或人造宝石、灯饰水晶玻璃制品中引入放射性杂质，然后通过同步辐射或中子辐射产生颜色，如在黄玉中产生蓝色。此方法的缺点是需要经过很长时间的辐射冷却，否则高能放射线会对人体健康带来较大危害。除此之外，此法制备过程较复杂，很难重复性制备相同的宝石；三是在无色天然或人造宝石、灯饰水晶玻璃制品上沉积干涉膜，干涉膜一般由高折射率和较低折射率的透明介电薄膜交替形成。此方法虽然可以呈现各种颜色，但是因干涉效应源于薄膜光学厚度与对应光波长的严格匹配，因此需精确控制干涉膜中各薄膜的厚度，这给制备过程带来了极大的挑战。此外，从不同的角度观察沉积有干涉膜的宝石或灯饰水晶玻璃制品会得到不同颜色，而非如有色天然宝石一样的本体色，无法达到高贵的装饰效果。
因此，急需一种改进的方案来得到色彩效果好，价格低廉、对人体亦无害的人造宝石、水晶、玻璃装饰品。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种色彩效果好，价格低廉、装饰效果好的彩色镀膜制品。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种彩色镀膜制品，包括基片及通过物理气相沉积而生长在所述基片表面的膜层结构。
优选地，所述膜层结构为单层膜层，所述单层膜层由过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种沉积形成，所述化合物包括氧化物和氮化物。
优选地，所述膜层结构包括一个或多个交替沉积的金属层与电介质层，其中，在所述基片上生长的第一层为所述金属层。
优选地，所述膜层结构包括两个交替沉积的金属层与电介质层，所述金属层包括第一金属层及第二金属层，所述电介质层包括第一电介质层及第二电介质层，所述第二电介质层为保护性膜层。
优选地，所述第一金属膜层、所述第二金属膜层包括铜、银、金、铝、铁或者其合金中的任意一种，所述第一电介质层包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，所述第二电介质层包括类金刚石、氧化硅中的任意一种。
优选地，所述第一金属膜层的厚度是10-50nm，所述第二金属膜层的厚度是20-50nm，所述第一电介质层的厚度是50-300nm，所述第二电介质层的厚度是10-40nm。
优选地，所述膜层结构包括一个或多个交替沉积的电介质层与吸收层，其中，在所述基片上生长的第一层为所述电介质层。
优选地，所述电介质层包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，所述吸收层包括过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种，其中所述化合物包括氧化物和氮化物，所述电介质层的厚度是10-100nm，所述吸收层的厚度是10-100nm。
优选地，所述彩色镀膜制品的维氏硬度是5～40GPa。
优选地，所述基片为玻璃基片、光学塑料基片、人造宝石基片或水晶基片中的任意一种。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种彩色镀膜制品，其通过在人造宝石、光学塑料、玻璃或水晶等装饰品上采用物理气相沉积方法(PVD)实现镀膜，使得镀膜后的装饰品能呈现出可见光的全频谱颜色，如红色、粉红色、蓝色、绿色和紫色等等，并且呈现出的是单一颜色，同时具有很好的防划痕，防颜色退化和老化等优点。
为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式中彩色镀膜制品的膜层结构示意图。
图2为本实用新型另一实施方式中彩色镀膜制品的膜层结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。
图1为本实用新型一实施方式中彩色镀膜制品的膜层结构示意图。在本实施方式中，彩色镀膜制品包括基片10及通过物理气相沉积技术(PVD)而生长或贴合在所述基片10表面的膜层结构20。基片10可以是玻璃基片、光学塑料基片、人造宝石基片水晶基片等等，通过PVD技术来实现在人造宝石、光学塑料、玻璃或水晶等装饰品上实现镀膜，从而使得镀膜后的该些装饰品能呈现出可见光的全频谱颜色，如红色、粉红色、蓝色、绿色和紫色等等，并且呈现出的是单一颜色，同时具有很好的防划痕，防颜色退化和老化等优点。
在本实用新型一实施方式中，膜层结构20为单层膜层，单层膜层由过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种沉积形成。其中，过渡金属可以是镍、铜、银、金、铁等。稀土元素可以是镧系元素等。在本实施方式中，该过渡金属元素、稀土元素或者其合金对应的化合物优选为渡金属元素、稀土元素或者其合金相对应的氧化物和氮化物，例如氧化铁、氧化铬、氮化镉等。以下将列举几个单层膜层实例能进一步说明本实用新型所达到的效果。
举例而言，当彩色镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构20为氧化铁时，可以实现琥珀色。具体制作时可以采用多弧离子镀手法，靶电流优选为120A，时间优选为1-3分钟，其反应气体为氧气。
举例而言，当待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为氧化铬，可以实现烟灰色。具体制作时可采用多弧离子镀手法，靶电流优选为100A，时间优选为1-3分钟，其反应气体为氧气。
举例而言，当待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为氮化镉或者五氧化二钒，可以实现黄绿色。具体制作时可采用多弧离子镀，靶电流优选为90A，时间优选为1-3分钟，其反应气体为氮气。
举例而言，当待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为氧化饵，可以实现粉红色或者紫红色(根据氧化饵的用量不同而有所变化)。具体制作时可采用多弧离子镀，靶电流优选为80A，时间优选为1-3分钟，其反应气体为氧气。
本实用新型一实施方式中，膜层结构20为多膜层结构，膜层结构20包括一个或多个交替沉积的金属层30与电介质层40，其中，在基片10生长并贴合的第一层为金属层30，换言之，人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等表面依次沉积的是金属层30、电介质层40、金属层30、电介质层40…构成的多膜层。在制作工艺上，可以采用干涉-增强选择性吸收叠堆方式来实现多膜层结构。
本实用新型一实施方式中，膜层结构20包括两个交替沉积的金属层30a、30b与电介质层40a、40b，分别是第一金属层30a、第二金属层30b、第一电电介质层40a及第二电介质层40b。
优选地，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b均包括铜、银、金、铝、铁或者其该些金属合金中的任意一种，第一电介质层40a包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，第二电介质层40b包括类金刚石(DLC)、氧化硅中的任意一种。在本实施方式中，第二电介质层40b为保护性膜层，从而使得镀膜后的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等具有优异的防划痕、防颜色退化和老化等特性。在本实用新型的其他实施方式中，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b也可以是其他能实现本实用新型目的的金属或合金。
在本实施方式中，第一金属膜层30a的厚度可以是10-50nm，优选为20-50nm。第二金属膜层30b的厚度可以是20-50nm，第一电介质层40a的厚度可以是50-300nm，第二电介质层40b的厚度可以是10-40nm，优选为20-40nm。
以下将列举几个交替沉积的金属层与电介质层所形成的多膜层实例能进一步说明本实用新型所达到的效果。
举例而言，当待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为Ag/SiO2/Ag/DLC时，其可以实现蓝色，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b均为Ag，第一电介质层40a为SiO2，第二电介质层40b为DLC。两层Ag膜层的厚度优选为20nm，SiO2膜层的厚度优选为50nm，DLC膜层的厚度优选为40nm。制作时采用连续在线磁控溅射的方法，制备温度常温(25°)，通入Ar和O2制备SiO2膜层，通入Ar和CF4气到工作真空0.25Pa，靶的功率密度优选在2-3W/cm2，采用低沉积速率方式镀膜，并制备DLC膜层。
举例而言，待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为Al/TiO2/Al/DLC，其可以实现红色，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b均为Al，第一电介质层40a为TiO2，第二电介质层40b为DLC。两层Al膜层的厚度优选为50nm以上，TiO2膜层的厚度优选为300nm，DLC膜层厚度优选为30nm。制作时采用连续在线磁控及多弧离子镀的方法，Al膜层采用铝靶，TiO2膜层采用钛靶，DLC膜层采用石墨靶，制备温度常温，通入Ar使用磁控溅射制备Al，通入O2使用磁控溅射制备TiO2，以及通入Ar和CF4使用多弧离子镀方法，工作真空在0.25Pa，靶电流优选为20-40A，采用低沉积速率方式镀膜，采用低沉积速率方式沉积DLC膜层。
举例而言，待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为Cu/SnO2/Cu/DLC，其可以实现绿色，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b均为Cu，第一电介质层40a为SnO2，第二电介质层40b为DLC。两层Cu膜层的厚度优选为30nm以上，SnO2膜层的厚度优选为100nm，DLC膜层的厚度优选为40nm。制作时采用连续在线磁控及多弧离子镀的方法，Cu膜层采用铜靶，SnO2膜层采用锡靶，DLC膜层采用石墨靶，制备温度常温，通入Ar使用磁控溅射制备Cu膜层，通入O2使用磁控溅射制备SnO2膜层，以及通入Ar和CF4使用多弧离子镀方法，工作真空在0.25Pa，靶电流优选为20-40A，采用低沉积速率方式镀膜，采用低沉积速率方式沉积DLC膜层。
举例而言，待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为Ni/ZnO/Ni/DLC，其可以实现红色，第一金属膜层30a、第二金属膜层30b均为Ni，第一电介质层40a为ZnO，第二电介质层40b为DLC。两层Ni膜层的厚度优选为30nm以上，ZnO膜层的厚度优选为200nm，DLC膜层厚度优选为40nm。制作时采用多弧离子镀的方法，Ni膜层采用镍靶，ZnO膜层采用锡锌靶，DLC膜层采用石墨靶，制备温度常温，通入Ar使用磁控溅射制备Ni膜层，通入O2使用磁控溅射制备ZnO膜层，以及通入Ar和CF4使用多弧离子镀方法，工作真空在0.25Pa，靶电流优选为20-40A，采用低沉积速率方式镀膜，采用低沉积速率方式沉积DLC膜层。
图2为本实用新型另一实施方式中彩色镀膜制品的膜层结构示意图。在本实施方式中，膜层结构20包括一个或多个交替沉积的40与吸收层50，其中，在基片10生长并贴合的第一层为电介质层40。换言之，人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等表面依次沉积的是电介质层40、吸收层50、电介质层40、吸收层50…叠堆构成多膜层。
在本实施方式中，电介质层40可以包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，吸收层50可以包括过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种，其中化合物类型包括氧化物和氮化物。在本实用新型的一实施方式中，电介质层40的厚度优选为10-100nm，吸收层50的厚度优选为10-100nm。
以下亦将列举几个交替沉积的电介质层40与吸收层50所形成的多膜层实例能进一步说明本实用新型所达到的效果。
举例而言，待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为TiO2/VO2/TiO2/VO2，其可以实现黄色，电介质层40为TiO2,吸收层50为VO2。在制作过程中采用多弧离子镀，靶材分别为钛和钒。
举例而言，待镀膜的人造宝石、光学塑料、玻璃、水晶等的膜层结构为SiO2/CoO2/SiO2/CoO2，其可以实现蓝色，电介质层40为SiO2，吸收层50为CoO2。在制作过程中采用多弧离子镀，靶材分别为钴和硅。
综上所述，本实用新型提供彩色镀膜制品的维氏硬度可以在5～40GPa之间，具有很好的防划痕，防颜色退化和老化等优点。
本实用新型彩色镀膜制品的膜层可以采用单种金属的化合物，其成色工艺简单，特别选取过渡态金属或者稀土材料作为靶材，工艺简单。在形成第一金属层/电介质层/第二金属层过程中，可以通过调控电介质氧化物膜层的厚度调节待彩色镀膜制品的透过颜色，因该膜层结构的透过色源于金属膜层和电介质氧化物膜层对对应波长光线的限制和吸收，所以不同于现有技术中的干涉色方法所产生的不同角度观察到不同颜色的效应，本实用新型的镀膜层的装饰制品可以呈现出设定的单一本体颜色，具有更好的装饰效果。同时由于在膜层上最表面还沉积了一层由DLC或氧化硅等构成的硬质膜，使得镀膜后的装饰品具有优异的防划痕、防颜色退化和老化等性质。在生产制造时其选材都可以进行低温物理方法沉积，如磁控溅射镀膜、多弧离子镀膜等等，可实现大面积低成本量产。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种彩色镀膜制品，其特征在于，包括基片及通过物理气相沉积而生长在所述基片表面的膜层结构。
2.如权利要求1所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述膜层结构为单层膜层，所述单层膜层由过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种沉积形成，所述化合物包括氧化物和氮化物。
3.如权利要求1所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述膜层结构包括一个或多个交替沉积的金属层与电介质层，其中，在所述基片上生长的第一层为所述金属层。
4.如权利要求3所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述膜层结构包括两个交替沉积的金属层与电介质层，所述金属层包括第一金属层及第二金属层，所述电介质层包括第一电介质层及第二电介质层，所述第二电介质层为保护性膜层。
5.如权利要求4所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述第一金属膜层、所述第二金属膜层包括铜、银、金、铝、铁或者其合金中的任意一种，所述第一电介质层包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，所述第二电介质层包括类金刚石、氧化硅中的任意一种。
6.如权利要求5所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述第一金属膜层的厚度是10-50nm，所述第二金属膜层的厚度是20-50nm，所述第一电介质层的厚度是50-300nm，所述第二电介质层的厚度是10-40nm。
7.如权利要求1所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述膜层结构包括一个或多个交替沉积的电介质层与吸收层，其中，在所述基片上生长的第一层为所述电介质层。
8.如权利要求7所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述电介质层包括二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锡中的任意一种，所述吸收层包括过渡金属元素的化合物、稀土元素的化合物、或其合金所对应的化合物的任意一种，其中所述化合物包括氧化物和氮化物，所述电介质层的厚度是10-100nm，所述吸收层的厚度是10-100nm。
9.如权利要求1所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述彩色镀膜制品的维氏硬度是5～40GPa。
10.如权利要求1所述的彩色镀膜制品，其特征在于，所述基片为玻璃基片、光学塑料基片、人造宝石基片或水晶基片中的任意一种。
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