TWI480407B - 鍍膜件及其製作方法 - Google Patents

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Hsin Pei Chang
wen rong Chen
Huan Wu Chiang
Cheng Shi Chen
Jia Huang
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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鍍膜件及其製作方法
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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%。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (3)

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