TWI493060B - 銀白色膜結構及其鍍膜方法 - Google Patents

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Description

銀白色膜結構及其鍍膜方法
本發明涉及鍍膜技術，特別涉及一種銀白色膜結構及其鍍膜方法。
越來越多之電子產品使用具有金屬質感之外殼。外殼表面之膜結構通常利用反應式磁控濺射鍍膜方法鍍製而成。膜結構之顏色層一般在氧化鋁中添加有二氧化矽，籍由改變二氧化矽之含量控製膜結構之外觀色彩。然而，顏色層中添加二氧化矽後，會使得外觀顏色偏向灰色，導致膜結構之顏色缺乏亮麗之金屬質感，該缺陷在銀白色之膜層中表現尤為明顯，會使銀白色明顯偏灰。
有鑒於此，有必要提供一種外觀顏色亮麗之具有金屬質感之銀白色膜結構及其鍍膜方法。
一種銀白色膜結構，包括基材、位於該基材表面之結合層以及位於該結合層表面之顏色層。該結合層為氮化鉻膜。該顏色層為氧化鋁與氧化鈦之混合物。該顏色層中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比。
一種銀白色膜結構之鍍膜方法，包括以下步驟：提供基材；利用反應式磁控濺鍍方法在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結合層 ；利用反應式磁控濺鍍方法在該結合層表面沉積形成由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層，其中，該顏色層中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比。
與先前技術相比，本發明之銀白色膜結構及其鍍膜方法在基材表面沉積由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層，由於該顏色層中並無添加二氧化矽，從而避免了添加二氧化矽造成顏色層色彩灰暗之問題，進而使得該銀白色膜結構具有外觀顏色亮麗之金屬質感。
100‧‧‧銀白色膜結構
10‧‧‧基材
20‧‧‧結合層
30‧‧‧顏色層
101‧‧‧第一底面
102‧‧‧第一表面
201‧‧‧第二底面
202‧‧‧第二表面
圖1係本發明實施方式提供之銀白色膜結構之結構示意圖。
圖2係本發明實施方式提供之銀白色膜結構之鍍膜方法之流程圖。
下面將結合附圖，舉以下較佳實施方式並配合圖式詳細描述如下。
請參閱圖1，本發明實施方式提供之銀白色膜結構100形成在一個基材10上，銀白色膜結構100包括一個位於基材10表面之結合層20以及一個位於結合層20表面之顏色層30。
基材10可為各種待鍍膜之工件，例如電子產品之外殼。基材10可以由各種材料製成，如金屬、玻璃、陶瓷、合金、玻璃陶瓷及塑膠等。具體地，基材10具有相對之一個第一底面101和一個第一表面102。對於採用金屬(例如不銹鋼)形成之基材10，還可以在第一表面102進行預處理，例如進行霧面處理、光面處理或者拉 絲面處理等等，此時第一表面102為霧面、光面或者拉絲面，從而使得最終之銀白色膜結構100可獲得不同之外觀效果。
結合層20位於基材10之第一表面102上。結合層20具有相對之一個第二底面201和一個第二表面202。結合層20之第二底面201與基材10之第一表面102相接觸。結合層20為氮化鉻膜。該氮化鉻膜籍由反應式磁控濺鍍方法沉積形成於基材10之第一表面102。具體地，該氮化鉻膜之化學式可表示為CrNx，其中，x小於等於1且大於0。結合層20用於提高基材10與顏色層30之間之附著力，避免將顏色層30直接沉積形成在基材10上時由於接觸介面處之材料之物理性能(如：晶格結構、膨脹係數等)相差較大而容易磨損脫落之問題，從而提高銀白色膜結構100之穩定性。
顏色層30位於在結合層20之第二表面202上。顏色層30為氧化鋁與氧化鈦之混合物。顏色層30籍由反應式磁控濺鍍方法沉積形成於結合層20之第二表面202。其中，顏色層30中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比。鋁元素係使得顏色層30呈銀白色之主要原因，鈦元素可調節顏色層30所呈現之白色，使其出現稍微之顏色偏差，以滿足不同之顏色需求。同時鈦元素之加入提高了顏色層30之耐磨能力。
請參閱圖2，本實施方式中之銀白色膜結構100之鍍膜方法包括以下步驟：
步驟110，提供基材。
基材10具有相對之第一底面101和第一表面102。其中，第一表面102為待鍍膜之表面。本實施方式中，該基材10之材質為不銹鋼 。在基材10表面沉積形成氮化鉻膜作為結合層20前，進一步包括對不銹鋼基材10之第一表面102進行預處理之步驟，例如可以在不銹鋼基材10之第一表面102進行霧面處理、光面處理或者拉絲面處理等等。
步驟120，利用反應式磁控濺鍍方法在基材10之第一表面102沉積形成氮化鉻膜作為結合層20。
具體地，反應式磁控濺鍍方法係採用反應式磁控濺鍍裝置(圖未示)進行之。其中，反應式磁控濺鍍裝置包括真空鍍膜腔體。在基材10之第一表面102沉積形成氮化鉻膜前，先將基材10放置在真空鍍膜腔體內並對真空鍍膜腔體進行抽真空處理，並使真空鍍膜腔體內維持一定之工作壓強。本實施方式中，在沉積形成氮化鉻膜過程中，真空鍍膜腔體內之工作壓強基本維持在4.1mtorr(毫托)。
在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理過程中，還可開啟冷凝機對真空鍍膜腔體進行冷卻，以提高抽氣效率並提高排氣之潔淨度。本實施方式中，冷凝機之冷卻溫度為-135℃。此外，在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理後，對真空鍍膜腔體進行加熱，例如可根據鍍膜要求將真空鍍膜腔體加熱到200℃。
然後，在反應式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材並在鉻靶材(第一陰極)與待鍍基材(陽極)之間加一個正交磁場和電場，在真空鍍膜腔體內通入氮氣與氬氣之混合氣體，其中，氮氣作為反應性氣體，氬氣作為工作氣體。在電場之作用下，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在電場之作用下加速轟擊鉻靶材，濺射出大量之鉻原子，鉻原子與氮氣反應生成氮化鉻化合物並沉積在 待鍍基材10之第一表面102上形成氮化鉻膜作為結合層20。氮化鉻膜之化學式可表示為CrNx，其中，x小於等於1且大於0。氮化鉻膜中，鉻元素與氮元素之質量百分比主要由加在鉻靶材之功率、氮氣占混合氣體(氮氣與氬氣)之比率決定。加在鉻靶材之功率越高，濺射出之鉻原子越多，氮氣占混合氣體(氮氣與氬氣)之比率越低，鉻元素在氮化鉻膜中之質量百分比越大；反之，加在鉻靶材之功率越低，濺射出之鉻原子越少，氮氣占混合氣體(氮氣與氬氣)之比率越高，鉻元素在氮化鉻膜中之質量百分比越低。如此，需要根據客戶要求之耐磨性能控製加在鉻靶材之功率、氮氣占混合氣體(氮氣與氬氣)之比率、加在基材10之偏壓大小、鍍膜溫度及鍍膜時間等鍍膜參數。
步驟130，利用反應式磁控濺鍍方法在結合層20之第二表面沉積形成由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層30，其中，顏色層中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比。
具體地，在結合層20之鍍製完成後，停止氮氣及氬氣之進入並關掉鉻靶材，接著對真空鍍膜腔體進行抽真空處理，排出真空鍍膜腔體內之氮氣及其他氣體。優選地，在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理前，還開啟冷凝器對真空鍍膜腔體進行冷卻，以便於抽取真空鍍膜腔體內之殘留氣體，提高真空鍍膜腔體上之真空度。並且，真空鍍膜腔體在鍍製顏色層過程中維持一定之工作壓強。本實施方式中，冷凝機之冷卻溫度為-135℃，真空鍍膜腔體內之工作壓強基本維持在3.95mtorr。優選地，在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理後，對真空鍍膜腔體進行加熱。
然後，在反應式磁控濺鍍裝置中放置鈦靶材和鋁靶材，並在鈦靶 材(第一陰極)、鋁靶材(第二陰極)與待鍍基材10(陽極)之間加一個正交磁場和電場，在真空鍍膜腔體內通入氧氣與氬氣之混合氣體，其中，氧氣作為反應性氣體，氬氣作為工作氣體。在電場之作用下，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在電場之作用下加速轟擊鈦靶材和鋁靶材，濺射出大量之鈦原子和鋁原子，鋁原子與氧氣反應生成氧化鋁並沉積在結合層20之第二表面202上，同理，鈦原子與氧氣反應生成氧化鈦並沉積在結合層20之第二表面202，從而形成由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層30。
調整鍍膜參數使得加在鋁靶材之功率大於加在鉻靶材之功率，例如在本實施方式之鍍膜過程中，加在鋁靶材之功率為30KW，加在鈦靶材之功率為9KW，從而使得濺射出之鋁原子之品質百分與鈦原子之質量百分比大概為30比9，進而得到鈦元素之質量百分比低於鋁元素之質量百分比之顏色層30。
本實施方式中，在沉積形成結合層20和顏色層30之過程中，均採用旋轉式鍍膜法進行薄膜沉積，即將複數基材10分別設置在真空鍍膜腔體之圓周方向上等間距排布，複數基材10可在圍繞真空鍍膜腔體之中心軸線公轉之同時繞自身中心軸線自轉進行鍍膜，提高鍍膜之均勻性。本實施方式中設定基材10之公轉速度為2rpm(revolution per minute，即轉每分鐘)，自轉速度為8rpm。
最後，利用本發明實施方式之方法以基材10採用不銹鋼材質為例測試出1組具體之鍍膜參數。具體鍍膜參數及測試結果請參照以下表1-1。表中各種氣體(例如N2、O2、Ar)流量之單位均為標準 狀態毫升每分鐘(standard cublic centimeter per minute，sccm)：
相對於先前技術，本發明之銀白色膜結構及其鍍膜方法先在基材表面沉積氮化鉻膜作為結合層，然後再在結合層表面沉積由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層，避免了添加二氧化矽造成顏色層色彩灰暗之問題，進而使得該銀白色膜結構具有外觀顏色亮麗之金屬質感。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上之實施方式僅係用來說明本發明，而並非用作為對本發明之限定，只要在本發明之實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。
100‧‧‧銀白色膜結構
10‧‧‧基材
20‧‧‧結合層
30‧‧‧顏色層
101‧‧‧第一底面
102‧‧‧第一表面
201‧‧‧第二底面
202‧‧‧第二表面

Claims (15)

  1. 一種銀白色膜結構，包括基材、位於該基材表面之結合層以及位於該結合層表面之顏色層，該結合層為氮化鉻膜，該顏色層為氧化鋁與氧化鈦之混合物，該顏色層中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比，鋁元素與鈦元素之質量百分比大約為30比9。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之銀白色膜結構，其中，該氮化鉻膜之化學式表示為CrNx，其中，x小於等於1且大於0。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之銀白色膜結構，其中，該基材之材質為金屬，該金屬基材沉積形成有結合層之表面為霧面、光面或者拉絲面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之銀白色膜結構，其中，該金屬為不銹鋼。
  5. 一種銀白色膜結構之鍍膜方法，包括步驟：提供基材；利用反應式磁控濺鍍方法在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結合層；在反應式磁控濺鍍裝置中放置鈦靶材和鋁靶材，利用反應式磁控濺鍍方法在該結合層表面沉積形成由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層，並控製加在鋁靶材和鈦靶材之功率使得加在鋁靶材之功率為30KW，加在鈦靶材之功率為9KW，其中，該顏色層中鋁元素之質量百分比高於鈦元素之質量百分比，鋁元素與鈦元素之質量百分比大約為30比9。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，該基材之材質為不銹鋼，在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結合層前，進一步包括對該不銹鋼基材之表面進行霧面處理、光面處理或者拉絲面處理。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在該基材之表面沉積形成氮化鉻膜前，先將基材放置在反應式磁控濺鍍裝置之真 空鍍膜腔體內並對真空鍍膜腔體進行抽真空處理，並使真空鍍膜腔體內維持3.95mtorr至4.1mtorr範圍內之工作壓強。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理過程中，開啟冷凝機對真空鍍膜腔體進行冷卻，該冷凝機之冷卻溫度為-135℃。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在對該真空鍍膜腔體進行抽真空處理後，對該真空鍍膜腔體進行加熱至200℃。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在該基材之表面沉積形成氮化鉻膜前，在反應式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材並在鉻靶材與待鍍基材之間加一個正交磁場和電場，在該真空鍍膜腔體內通入氮氣與氬氣之混合氣體。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在該結合層表面沉積形成摻雜有鉻原子之氧化鋁膜前，對反應式磁控濺鍍裝置之真空鍍膜腔體進行抽真空處理，並使真空鍍膜腔體在鍍製顏色層過程中維持3.95mtorr至4.1mtorr範圍內之工作壓強。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在對真空鍍膜腔體進行抽真空處理過程中，開啟冷凝機對真空鍍膜腔體進行冷卻，該冷凝機之冷卻溫度為-135℃。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在對該真空鍍膜腔體進行抽真空處理後，對該真空鍍膜腔體進行加熱至200℃。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，其中，在該結合層表面沉積形成由氧化鋁與氧化鈦混合而成之顏色層之前，在鈦靶材、鋁靶材與待鍍基材之間加一個正交磁場和電場，在該真空鍍膜腔體內通入氧氣與氬氣之混合氣體。
  15. 如申請專利範圍第6-13項所述之銀白色膜結構之鍍膜方法，在沉積形成 結合層和顏色層之過程中，採用旋轉式鍍膜法進行薄膜沉積，使基材在圍繞真空鍍膜腔體之中心軸線公轉之同時繞自身中心軸線自轉進行鍍膜，該基材之公轉速度為2rpm，自轉速度為8rpm。
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