TWI571522B - 金屬製杯之鍍膜方法 - Google Patents

Description

金屬製杯之鍍膜方法

本發明係有關於一種金屬製杯之鍍膜方法，尤指一種選擇利用物理氣相沉積技術進行表面加工的離子鍍膜設備與方法為其應用發明者。

按，電弧離子鍍係物理氣相沉積技術的一種，其係將真空弧光放電用於蒸發源的一種真空離子鍍膜技術，此方法利用電弧撞擊靶材，使靶材原子被激發出來，與惰性氣體反應，形成化合物沉積於工件表面的一種技術。在電弧離子鍍技術中，靶材既係陰極材料的蒸發源，又係發射電漿的離子源。由於電弧離子鍍具有離化率高、均勻的披覆性以及最佳的密著性，所製備的薄膜與基材的結合力好等優點，大多被應用在金屬的硬質鍍膜上，特別是要求耐磨耗之物件。

在金屬材料中可被使用於杯、瓶製作的除了不銹鋼之外，亦有其他高強度、低質量、耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強鹼等優質特性的金屬材質；然而，傳統金屬鋼杯鍍膜時，大致上均為在未整體成型前進行鍍膜，以利用鍍膜技術將優質金屬材質濺鍍於鋼杯表面，而於鍍膜完成後再經由成型加工如旋伸壓或焊接杯底及內外杯結合等等製程來完成一杯子成品；而上述的製程會導致加工過程破壞鍍膜，而使鍍膜的表面受損產生不良品。又，杯子於鍍膜之後，基本上會呈現覆膜金屬的原色，因此，杯子表面的變化不多，或需再另外覆膜圖樣，增加製程步驟與成本花費，而上述問題與缺失，為急需研究突破的課題之一。

今，發明乃秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構再予以研究改良，提供一種金屬製杯之鍍膜方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。

本發明之主要目的在於提供一種金屬製杯之鍍膜方法，尤其是指一種利用物理氣相沉積技術進行表面均勻鍍膜的離子鍍膜設備與方法為其目的。

本發明金屬製杯之鍍膜方法主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：

其主要於一操作環境下設有一轉架，該轉架內對應容置欲鍍膜之金屬杯體，且該轉架一側對應設有欲鍍金屬靶材，並於靶材與轉架之間設有氣道治具，該氣道治具上設有氣嘴對應噴導惰性氣體於金屬杯體，以經由環境升溫至一定值後起弧放電，電弧撞擊靶材而使流離化，並配合靶材對應角度及氣道治具所導出之惰性氣體反應，而讓靶材金屬化合物沉積於杯體表面；藉由上述步驟，以達均勻鍍膜的製程者。

本發明金屬製杯之鍍膜方法的較佳實施例，其中該靶材選用鋁、不鏽鋼、鎢、金、銦、鈦、鈦硅、鎳、鉻、鈦鋁其一。

本發明金屬製杯之鍍膜方法的較佳實施例，其中該金屬杯體為選用已加工成形後的金屬杯體者。

本發明金屬製杯之鍍膜方法的較佳實施例，其中該轉架與氣道治具均會轉動，且可經由可程式控制設定該氣道治具之氣嘴對應每一金屬杯體之杯口噴氣停留3-5秒鐘。

本發明金屬製杯之鍍膜方法的較佳實施例，其中該真空爐內抽取之真空度維持在8.5×10 ^-3Pa，而於離子反應時以致發生鍍膜，其爐內真空度為1.0×10 ^-1Pa者。

由上述之元件組成與實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明具有以下之優點：

1.本發明金屬製杯之鍍膜方法，利用已加工成形後的金屬杯體來進行離子鍍膜，使其能保持鍍膜後亮麗的膜層，達到保持產品美觀的功效者。

2.本發明金屬製杯之鍍膜方法，利用增加不同惰性氣體而能改變離子鍍膜後之金屬杯體表面金屬鍍膜的色澤，達到讓產品多色變化，符合大眾需求，且也能達到節省製程成本等優點。

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

首先，本發明實際運用技術與手段，請參閱第一～五圖所示，為本發明金屬製杯之鍍膜方法的製作示意圖，其步驟如下：

S1)在一真空爐內，將數個欲鍍膜金屬杯體（２）置設於轉架（１）上，位於轉架（１）一側固設有欲鍍金屬靶材（３），且在靶材（３）與轉架（１）之間設有一氣道治具（４），該氣道治具（４）可導入惰性氣體；

S2)將真空爐抽取真空，並加熱40分鐘，升溫至140℃，讓爐內真空度到達8.5×10 ^-3Pa狀態下；

S3)當真空爐內的真空度到達8.5×10 ^-3Pa時，進行開弧加入惰性氣體持續60分鐘，並加熱讓爐內溫度提升至250℃，此時爐內真空度落在1.0×10 ^-1Pa，於此進行離子濺鍍，經啟弧放電讓靶材（３）離子化，帶負電的靶材（３）原子往帶正電之轉架上的金屬杯體（２）強制驅動，並與氣道治具（４）導入吹散在爐內的惰性氣體反應而沉積濺鍍於金屬杯體（２）表面；

S4)離子濺鍍過程讓爐內溫度維持250℃，40分鐘後關弧、關氣；

S5)關弧、關氣後，爐內真空度再度提升至8.5×10 ^-3Pa者。

當於實際製作時，請參閱第一～五圖所示，首先執行(S1)步驟，在一真空爐內架設有一可轉動的轉架（１），在轉架（１）環設有可容置金屬杯體（２）的定位設計，將該些欲鍍膜之金屬杯體（２）置設於轉架（１）上，而相對轉架（１）的一側係固定有一靶材（３），而此靶材（３）進一步選用鋁、不鏽鋼、鎢、金、銦、鈦、鈦硅、鎳、鉻、鈦鋁等其中一種欲鍍金屬材質，接著，在該靶材（３）與轉架（１）之間設有一氣道治具（４），而該氣道治具（４）可為不動體而配合轉架（１）轉動，或為可旋轉體且與轉架（１）呈反向轉動機制［如第一圖所示］；進一步該氣道治具（４）設有數個對應欲鍍膜之金屬杯體（２）的氣嘴（４１），由氣道治具（４）導入惰性氣體，而能經氣嘴（４１）噴散出來；而導送惰性氣體之過程，可經由可程式控制設定該氣道治具（４）之氣嘴（４１）對應每一金屬杯體（２）之杯口噴氣停留3-5秒鐘。

請參閱第二～五圖所示，當真空爐內設備完成後，進行(S2)步驟抽取真空及升溫動作，主要讓真空爐內呈現真空狀態，同時為離子鍍膜程序進行預熱；因此，將真空爐進行真空抽氣動作，並由室溫開始加熱40分鐘，爐內溫度升溫至140℃，同時，爐內真空度到達8.5×10 ^-3Pa狀態；接著，執行(S3)步驟，當真空爐內的真空度到達8.5×10 ^-3Pa時，進行開弧同時加入惰性氣體持續60分鐘，並加熱讓真空爐內溫度提升至250℃，此時，因爐內加入惰性氣體故會讓真空度落在1.0×10 ^-1Pa，再於此狀態下進行離子濺鍍。

於真空爐內經啟弧放電，該轉架（１）為帶正電端，而靶材（３）為帶負電端，讓電弧撞擊金屬靶材（３），使金屬靶材（３）原子被激發出來而形成離子化，帶負電的靶材（３）原子往帶正電之轉架（１）上的金屬杯體（２）強制驅動，並與氣道治具（４）導入吹散在爐內的惰性氣體反應，而導送惰性氣體之過程，可由下列二種狀態實施：其一該氣道治具（４）為不動體，於轉架（１）轉動時，讓金屬杯體（２）可與氣道治具（４）之氣嘴（４１）相對，而噴出惰性氣體進行反應；其二該氣道治具（４）為可旋轉體，並與轉架（１）呈反向轉動機制，可經由可程式控制設定該氣道治具（４）與轉架（１）相對旋轉的時間，及設定該氣道治具（４）之氣嘴對應每一金屬杯體（２）之杯口噴氣停留3-5秒鐘。之後，(S4)步驟為執行上述的離子濺鍍過程，而此時讓真空爐內溫度維持250℃，濺鍍40分鐘，如此，讓離化的靶材（３）原子沉積濺鍍於金屬杯體（２）表面，達到全面性無死角且均勻的濺鍍功效。

之後，於上述步驟中離子鍍膜40分鐘後關弧、關氣；當關弧及將惰性氣體關畢後，因爐內真空持續抽引，故真空度再度提升至8.5×10 ^-3Pa者[完成(S5)步驟]。

本發明另一實施狀態，如第六圖所示，係於真空爐內設有一轉架（５），該轉架（５）上環設有數欲鍍膜金屬杯體（２），而於轉架（５）外部設有固定式的靶材座（６），且靶材座（６）數量為欲鍍膜金屬杯體（２）一半，利用可程式控制設定轉架（５）旋轉時間，以讓每一金屬杯體（２）均能與靶材座（６）相對反應；進一步該轉架（５）上的金屬杯體（２）為由上往下層疊排列，該靶材座（６）也層疊設置，以能對應金屬杯體（２）者。

然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

由上述之元件組成與實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，本發明具有以下之優點：

1.本發明金屬製杯之鍍膜方法，利用已加工成形後的金屬杯體來進行離子鍍膜，使其能保持鍍膜後亮麗的膜層，達到保持產品美觀的功效者。

2.本發明金屬製杯之鍍膜方法，利用增加不同惰性氣體而能改變離子鍍膜後之金屬杯體表面金屬鍍膜的色澤，達到讓產品多色變化，符合大眾需求，且也能達到節省製程成本等優點。

3.本發明金屬製杯之鍍膜方法，利用氣道治具導入吹散在爐內的惰性氣體，讓離化的靶材原子沉積濺鍍於金屬杯體表面，達到全面性無死角且均勻的濺鍍功效，尤見於因法拉第電磁感應所未能控制色度的狀況下應用。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧轉架

（２）‧‧‧金屬杯體

（３）‧‧‧靶材

（４）‧‧‧氣道治具

（４１）‧‧‧氣嘴

（５）‧‧‧轉架

（６）‧‧‧靶材座

第一圖：本發明之架構示意圖

第二圖：本發明之真空抽取、升溫圖

第三圖：本發明之真空抽取溫度時間圖

第四圖：本發明鍍膜時之真空度與溫度圖

第五圖：本發明鍍膜時之溫度與時間圖

第六圖：本發明另一實施例示意圖

(1)‧‧‧轉架

(2)‧‧‧金屬杯體

(3)‧‧‧靶材

(4)‧‧‧氣道治具

(41)‧‧‧氣嘴

Claims (5)

1. 一種金屬製杯之鍍膜方法，其步驟如下： 　　S1)在一真空爐內，將數個欲鍍膜金屬杯體置設於轉架上，位於轉架一側固設有欲鍍金屬靶材，且在靶材與轉架之間設有一氣道治具，該氣道治具可導入惰性氣體； 　　S2)將真空爐抽取真空，並加熱40分鐘，升溫至140℃，讓爐內真空度到達8.5×10 ^-3Pa狀態下； 　　S3)當真空爐內的真空度到達8.5×10 ^-3Pa時，進行開弧加入惰性氣體持續60分鐘，並加熱讓爐內溫度提升至250℃，此時爐內真空度落在1.0×10 ^-1Pa，於此進行離子濺鍍，經啟弧放電讓靶材離子化，帶負電的靶材原子往帶正電之轉架上的金屬杯體強制驅動，並與氣道治具導入吹散在爐內的惰性氣體反應而沉積濺鍍於金屬杯體表面； 　　S4)離子濺鍍過程讓爐內溫度維持250℃，40分鐘後關弧、關氣； 　　S5)關弧、關氣後，爐內真空度再度提升至8.5×10 ^-3Pa者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬製杯之鍍膜方法，其中於該靶材選用鋁、不鏽鋼、鎢、金、銦、鈦、鈦硅、鎳、鉻、鈦鋁其一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬製杯之鍍膜方法，其中欲鍍膜金屬杯體為選用已加工成形後的金屬杯體者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬製杯之鍍膜方法，其中該氣道治具上設有數氣嘴對，且分別對應金屬杯體者。
5. 如申請專利範圍第4項所述之金屬製杯之鍍膜方法，其中該氣道治具進一步可旋轉且相對轉架呈反向轉動，並可經由可程式控制設定該氣道治具之氣嘴對應每一金屬杯體之杯口噴氣停留3-5秒鐘。