TWI480407B - 鍍膜件及其製作方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種鍍膜件及其製作方法,尤其涉及一種具有疏水性能的鍍膜件及其製作方法。
眾所周知,固體表面對液體的潤濕性係材料表面的一個重要性質。疏水表面一般係指水的接觸角大於90°的表面,超疏水表面一般指水的接觸角大於150°的表面。超疏水表面在工農業生產與日常生活中應用廣泛,可用來防水、防污染、抗氧化等。
在工件表面塗裝疏水薄膜係常用的表面處理方法,以此來實現工件表面疏水的功能。所述的疏水薄膜根據膜層組分的不同主要可分為無機疏水薄膜、有機聚合物疏水薄膜及無機/有機複合疏水薄膜。目前較為成熟的無機疏水薄膜多以化學方法製作,如溶膠-凝膠法、陽極氧化法、化學氣相沉積(CVD)等。然而,上述的方法受環境因素影響較大,且所製得的疏水薄膜的疏水性能穩定性較差。
有鑒於此,有必要提供一種具有穩定的疏水性能的鍍膜件。
另外,還有必要提供一種製作上述鍍膜件的方法。
一種鍍膜件,包括一基材、一催化層、一結合層和一疏水層,所述催化層形成於基材上,所述結合層形成於催化層上,所述疏水層形成於結合層上,該催化層為一Sn膜層,該結合層為一含Ti、Sn、SnO2
和TiO2
的膜層,該疏水層為一Si-N膜層。
一種鍍膜件的製作方法,其包括如下步驟:
提供一基材;在該基材表面磁控濺射一Sn膜層;在該Sn膜層上磁控濺射一Ti膜層;將形成有Sn膜和Ti膜層的基材在真空室中進行熱氧化處理,使該二膜層中的部分Sn及部分Ti氧化生成SnO2
和TiO2
,形成一含Ti、Sn、SnO2
和TiO2
的結合層;在該結合層上磁控濺射一疏水層,該疏水層為一Si-N膜層。
本發明鍍膜件及其製作方法,通過對Sn膜層和Ti膜層的熱氧化處理後,形成了一具有微米-奈米的乳突結構的結合層,可使得後續的疏水層牢固地結合於結合層的表面,使該疏水層的機械穩定性增強,達到更好的疏水效果。
請參閱圖1,本發明一較佳實施例的鍍膜件100,包括一基材10、一催化層11、一結合層13及一疏水層15。
該基材10可為不銹鋼、鋁等金屬材料,也可為陶瓷、玻璃等非金屬材料。
該催化層11為一Sn膜層。
該結合層13為一含Ti、Sn、SnO2
和TiO2
膜層。
該疏水層15為一Si-N膜層。
所述催化層11形成於基材10上,所述結合層13形成於催化層11上,所述疏水層15形成於結合層13上。
所述催化層11、結合層13和疏水層15,每一膜層的較佳厚度均在0.5μm~1.0μm之間。
本發明一較佳實施方式的鍍膜件100的製作方法包括以下步驟:
提供一基材10。所述基材10的材質可為不銹鋼、鋁等金屬材料,也可為陶瓷、玻璃等非金屬材料。
對該基材10進行表面預處理。該表面預處理可包括常規的對基材10進行化學除油、除蠟、酸洗、超聲波清洗及烘乾等。
對經上述處理後的基材10的表面進行電漿清洗,進一步去除基材10表面的油污,以改善基材10表面與後續塗層的結合力。
該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為:將基材10放入一磁控濺射鍍膜機(圖未示)的真空室內,將該真空室抽真空至6.0×10-5
torr,通入流量為50~400sccm(標準狀態毫升/分鐘)的氬氣(純度為99.999%),對基材10施加-300~-600V的偏壓,對基材10表面進行電漿清洗,清洗時間為5~10min。
在完成電漿清洗後,開啟一Sn靶的電源,將真空室設置到真空度為3~4×10~5
torr,以氬氣為工作氣體,其流量設為300~500sccm,對Sn靶施加-100~-200V的偏壓,在50~100℃的鍍膜溫度下於基材10的表面沉積一Sn膜層。沉積該Sn層的時間為5~10 min。沉積完成後關閉Sn靶。
沉積所述Sn膜層後,開啟一Ti靶的電源,將真空室設置到真空度為3~4×10~5
torr,以氬氣為工作氣體,其流量設為300~500sccm,對Ti靶施加-150~-200V的偏壓,在120~200℃的鍍膜溫度下於Sn膜層的表面沉積一Ti膜層,沉積時間為10~20min。沉積完成後關閉Ti靶。
將所述形成有Sn膜層及Ti膜層的基材10置於低氧的狀態下,並以15~30℃/min的速度將其加熱至400~700℃後,保溫40~90min,使該Sn膜層中的部分Sn及Ti膜層中的部分Ti發生氧化反應,以在未氧化的Sn膜層的表面形成一含Ti、Sn、SnO2
和TiO2
的結合層13。該未氧化的Sn膜層形成所述催化層11。所述的低氧狀態係指氧氣的體積百分比含量低於真空腔體中氣體的2%。
所述結合層13的形成原理為:由於Sn的熔點低於Ti膜層中的Ti,在所述的氧化反應過程中,催化層中的Sn可獲得較大的生長能量驅動力,而優先於Ti膜層中的Ti被氧化形成類似奈米針、奈米棒狀的SnO2
。隨著氧化的進行,不斷生長形成的奈米針、奈米棒狀的SnO2
優先沿著其縱向方向穿過所述Ti膜層,為該Ti膜層中的Ti的氧化提供了一個類似於生長範本的條件,使得Ti膜層中的部分Ti繼而也發生氧化形成TiO2
。
以上述方法形成的結合層13的表面具有微米-奈米的乳突結構,可使得後續的疏水層15牢固地結合於結合層13的表面,使該疏水層15的機械穩定性增強,達到更好的疏水效果。
在所述結合層13形成之後,開啟一Si靶的電源,調整真空室的真空度為3~4×10~5
torr,以氬氣為工作氣體,設置Ar的流量為300~500sccm,對Si靶施加-150~-200V的偏壓,以氮氣為反應性氣體,設置N2
的流量為100~200sccm,將真空室溫度控制在150~200℃,在結合層13的表面沉積一疏水層15,該疏水層15為一Si-N膜層。沉積該疏水層15的時間為20~40min。
應該指出,上述實施方式僅為本發明的較佳實施方式,本領域技術人員還可在本發明精神內做其他變化。這些依據本發明精神所做的變化,都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。
100...鍍膜件
10...基材
11...催化層
13...結合層
15...疏水層
圖1係本發明較佳實施例的鍍膜件的剖視示意圖。
圖2係本發明較佳實施例的鍍膜件的製作流程圖。
100...鍍膜件
10...基材
11...催化層
13...結合層
15...疏水層
Claims (9)
- 一種鍍膜件,包括一基材、一催化層、一結合層和一疏水層,所述催化層形成於基材上,所述結合層形成於催化層上,所述疏水層形成於結合層上,其改良在於:該催化層為一Sn膜層,該結合層為一含Ti、Sn、SnO2 和TiO2 的膜層,該疏水層為一Si-N膜層。
- 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件,其中所述催化層、結合層和疏水層的厚度範圍均為0.5μm~1.0μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件,其中所述基材為金屬材料、玻璃或塑膠。
- 一種鍍膜件的製作方法,其包括如下步驟:
提供一基材;
在該基材表面磁控濺射一Sn膜層;
在該Sn膜層上磁控濺射一Ti膜層;
對形成有Sn膜層和Ti膜層的基材在一磁控濺射鍍膜機的真空室中進行熱氧化處理,使該二膜層中的部分Sn及部分Ti氧化生成SnO2 和TiO2 ,形成一含Ti、Sn、SnO2 和TiO2 的結合層。 - 如申請專利範圍第4項所述之鍍膜件的製作方法,其中所述的熱氧化處理的條件為:以15-30℃/min的加熱速度加熱至400~700℃,並保溫40~90min。
- 如申請專利範圍第5項所述之鍍膜件的製作方法,其中所述氧氣的體積百分比含量低於真空室中總氣體的2%。
- 如申請專利範圍第4項所述之鍍膜件的製作方法,其中濺射所述Sn膜層以Sn為靶材,對Sn靶施加-100~-200V的偏壓,鍍膜溫度為50~100℃,以氬氣為工作氣體,其流量設為300~500sccm。
- 如申請專利範圍第4項所述之鍍膜件的製作方法,其中濺射所述Ti膜層以Ti為靶材,對Ti靶施加-150~-200V的偏壓,真空室溫度為120~200℃,以氬氣為工作氣體,其流量為300~500sccm。
- 如申請專利範圍第4項所述之鍍膜件的製作方法,其中濺射所述疏水層以Si為靶材,對Si靶施加-150~-200V的偏壓,真空室溫度為150~200℃,以氮氣為反應性氣體,氮氣的流量為100~200sccm;以氬氣為工作氣體,其流量為300~500sccm。
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TW201213582A TW201213582A (en) | 2012-04-01 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050042460A1 (en) * | 2003-08-22 | 2005-02-24 | Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.) | Coated article with tin oxide, silicon nitride and/or zinc oxide under IR reflecting layer and corresponding method |
US20050042459A1 (en) * | 2003-08-22 | 2005-02-24 | Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.), | Heat treatable coated article with tin oxide inclusive layer between titanium oxide and silicon nitride |
US20080292872A1 (en) * | 1995-09-15 | 2008-11-27 | Saint-Gobain Glass France | Substrate with a photocatalytic coating |
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2010
- 2010-09-24 TW TW099132305A patent/TWI480407B/zh not_active IP Right Cessation
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