Pvd復(fù)合膜層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及PVD鍍膜領(lǐng)域，具體而言，涉及PVD復(fù)合膜層及其制備方法。該P(yáng)VD復(fù)合膜層，包括金屬鋯層和氮化鈦層，所述金屬鋯層鍍覆在基體上，所述氮化鈦鍍層鍍覆在所述金屬鋯層上。該P(yáng)VD復(fù)合膜層的制備方法，包括：清洗基體表面；在清洗后的所述基體表面鍍金屬鋯層；在所述金屬鋯層上鍍氮化鈦層。本發(fā)明提供的PVD復(fù)合膜層及其制備方法，增強(qiáng)了氮化鈦層抵抗還原酸腐蝕的能力，使得鍍膜產(chǎn)品遇到還原酸時，可以延緩產(chǎn)品表面的氮化鈦層的脫落速度，延長鍍件表面的金黃色裝飾保持的時間。
【專利說明】PVD復(fù)合膜層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PVD鍍膜領(lǐng)域，具體而言，涉及PVD復(fù)合膜層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物理氣相沉積技術(shù)(Physical Vapor Deposition, PVD)是指在真空條件下,采用物理方法，將靶材一固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(或等離子體)過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。由于PVD工藝過程簡單，對環(huán)境改善，無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基材結(jié)合力強(qiáng)等特點(diǎn)得到了快速的發(fā)展。
[0003]隨著人們生活水平的不斷提高，對建筑裝飾、裝潢及各類生活用品的要求越來越高，具有美觀裝飾作用的PVD鍍膜在建筑裝飾、裝潢產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品和日常生活用品、裝飾品、汽車部件、機(jī)械零部件中均得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是具有金黃色的PVD鍍膜得到了快速發(fā)展。
[0004]相關(guān)技術(shù)中，具有美觀裝飾作用的金黃色的PVD鍍膜一般是通過在基材上真空鍍氮化鈦膜層獲得。
·[0005]但是，上述氮化鈦膜層與基體之間的結(jié)合力弱，鍍膜產(chǎn)品遇到還原酸時會使得表面的氮化鈦膜層脫落比較快，從而使得鍍膜產(chǎn)品表面的金黃色褪色快，保持的時間短，鍍膜產(chǎn)品的外觀受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供PVD復(fù)合膜層及其制備方法，以解決上述的問題。
[0007]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中提供了 PVD復(fù)合膜層，包括金屬鋯層和氮化鈦層，所述金屬鋯層鍍覆在基體上，所述氮化鈦鍍層鍍覆在所述金屬鋯層上。
[0008]在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中提供了 PVD復(fù)合膜層的制備方法:包括:
[0009]清洗基體表面；
[0010]在清洗后的所述基體表面鍍金屬鋯層；
[0011 ] 在所述金屬鋯層上鍍氮化鈦層。
[0012]本發(fā)明上述實(shí)施例的PVD復(fù)合膜層及其制備方法，通過在基體表面鍍覆金屬鋯層，增加氮化鈦層與基體之間的結(jié)合力，從而增強(qiáng)氮化鈦層抵抗還原酸腐蝕的能力，使得鍍膜產(chǎn)品遇到還原酸時，可以延緩產(chǎn)品表面的氮化鈦層的脫落速度，延長鍍件表面的金黃色裝飾保持的時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的PVD復(fù)合膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中各符號的含義如下:
[0015]I金屬錯層,2氮化鈦層,3基體,4金屬鉻層,5氧化錯層?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的PVD復(fù)合膜層，包括金屬鋯層I和氮化鈦層2，其中，金屬鋯層I鍍覆在基體3上，氮化鈦層2鍍覆在金屬鋯層I上。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例提供的PVD復(fù)合膜層，通過在基體表面鍍覆金屬鋯層，增加氮化鈦層與基體之間的結(jié)合力，從而增強(qiáng)氮化鈦層抵抗還原酸腐蝕的能力，使得鍍膜產(chǎn)品遇到還原酸時，可以延緩產(chǎn)品表面的氮化鈦層的脫落速度，延長鍍件表面的金黃色裝飾保持的時間。
[0019]相關(guān)技術(shù)中，鍍膜中的氮化鈦為化合物，具有較高的脆性，與基體之間的結(jié)合力弱。而氮化鈦與還原酸(如醋酸或鹽酸)之間會發(fā)生會化學(xué)反應(yīng)，氮化鈦膜層與基體之間的結(jié)合力越弱，其與還原酸之間的化學(xué)反應(yīng)速率越快，氮化鈦膜層被腐蝕的越快。從而造成鍍膜產(chǎn)品表面的金黃色褪色快，保持的時間短。
[0020]為了增加金黃色的氮 化鈦與基體之間的結(jié)合力，本發(fā)明采用了復(fù)合膜層，在金黃色的氮化鈦層與基體之間鍍金屬鋯層。由于金屬鋯具有良好的延展性，采用PVD技術(shù)將金屬鋯鍍覆在基體表面時，整個基體表面牢固的結(jié)合金屬鋯。然后再向金屬鋯層上鍍覆氮化鈦層，從而可以增加氮化鈦層在鍍件上的附著力，進(jìn)而增強(qiáng)氮化鈦對還原酸的抵抗能力，延長鍍件表面氮化鈦層的保持時間，延長鍍件表面的金黃色裝飾的保持時間。
[0021]此外，金屬鋯在空氣、氧化性溶液、還原酸(例如醋酸或鹽酸等)等介質(zhì)中能夠形成致密的二氧化鋯膜，這個膜層具有比鈦氧化膜更高的致密性，且屬于單斜結(jié)構(gòu)，在1000°c以下極為穩(wěn)定，按照成相膜理論，這種二氧化鋯保護(hù)膜會作為一個獨(dú)立相存在，把基體與介質(zhì)隔開，使基體在介質(zhì)中的腐蝕速度大大降低，從而保護(hù)基體不被進(jìn)一步的腐蝕，當(dāng)二氧化鋯保護(hù)膜被破壞時，容易發(fā)生自鈍化，重新恢復(fù)鈍態(tài)。因此，采用金屬鋯層鍍覆在基體表面，即使氮化鈦層被介質(zhì)腐蝕，金屬鋯層也會對基體進(jìn)行強(qiáng)有力的保護(hù)。
[0022]金屬鋯為灰白色，當(dāng)金屬鋯層的厚度較大時，灰白色會比較重，從而影響鍍件需要的金黃色；當(dāng)金屬鋯層的厚度較小時，不能完全覆蓋整個基體表面，從而影響復(fù)合膜層與基體的結(jié)合力。因此，在不影響鍍件金黃色以及復(fù)合膜層與基體結(jié)合力的基礎(chǔ)上，金屬鋯層的厚度應(yīng)當(dāng)綜合考慮基體的材料和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合膜層采用的金屬鋯層的厚度優(yōu)選100_120nm。
[0023]具有裝飾美觀作用的PVD鍍膜主要利用氮化鈦層的金黃色，因此，氮化鈦層的厚度需要使整個鍍件表面被完全覆蓋，且顯示均勻的金黃色。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選氮化鈦層的厚度為100-200nm。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合膜層，還包括金屬鉻層4，其中金屬鉻層4位于金屬鋯層I與氮化鈦層2之間。
[0025]鉻是最硬的金屬，在鍍膜行業(yè)，經(jīng)常在眼鏡的金屬架子、表帶、汽車車燈、自行車車把與鋼圈、鐵欄桿、照相機(jī)架子等產(chǎn)品中鍍一層鉻，以提高鍍膜產(chǎn)品的硬度和亮度。本發(fā)明中，采用金屬鉻層來提高復(fù)合膜層的硬度和亮度。同時，為了保證鍍件表面的金黃色，本發(fā)明中，將金屬鉻層鍍覆在金屬鋯層上，然后在金屬鉻層上再鍍覆氮化鈦層，即氮化鈦層位于復(fù)合膜層的表面。[0026]電鍍鉻主要是為了提高復(fù)合膜層的硬度，因此選擇鉻層的電鍍厚度時，首先需要考慮的是其對復(fù)合膜層厚度的影響，其次需要考慮的是鉻層與其他膜層之間的結(jié)合力大小。一般情況下，所鍍的鉻層越薄，與電鍍膜層的結(jié)合力越大，越不容易脫落；此外還需要考慮復(fù)合膜層的整體厚度，一般情況下，基體上的鍍膜不會很厚，一方面是因?yàn)殄兡ぬ癯杀緯芨?，另一方面是因?yàn)殄兡ぬ駮绊戝兗拿烙^，尤其是對于裝飾鍍膜，一般不會太厚。因此，綜合考慮上述因素，本發(fā)明電鍍的金屬鉻層的厚度優(yōu)選為100-120nm。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合膜層，還包括氧化鋯層5，其中，氧化鋯層5鍍覆在氮化欽層2上。
[0028]氮化鈦具有受歡迎的金黃色，因此在裝飾鍍膜中應(yīng)用廣泛。但是，氮化鈦膜層具有較高的親水性，表面具有氮化鈦膜層的產(chǎn)品在使用過程中，表面會經(jīng)常殘留水潰，從而使鍍膜產(chǎn)品失去光澤，使用時間長了以后甚至?xí)鹧趸噬?br> [0029]而氧化鋯膜層是透明的，且氧化鋯屬于疏水性物質(zhì)，將氧化鋯電鍍在產(chǎn)品的表面，既可以保證鍍膜產(chǎn)品表面顯示氮化鈦膜層的金黃色，又可以使鍍膜產(chǎn)品的表面的親水性下降，減少鍍膜產(chǎn)品表面的水潰污潰殘留，從而既使得鍍膜產(chǎn)品表面易于清潔保養(yǎng)，又減少了鍍膜產(chǎn)品被液體腐蝕的幾率。
[0030]具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合膜層，其中的氧化鋯層的厚度優(yōu)選為50_100nm。
[0031]上述PVD復(fù)合膜層的制備方法，包括:
[0032]清洗基體3表面；
[0033]在清洗后的基體3表面鍍金屬鋯層I ;
[0034]在金屬鋯層I上鍍氮化鈦層2。
[0035]通過在基體表面鍍覆金屬鋯層，增加氮化鈦層與基體之間的結(jié)合力，從而增強(qiáng)氮化鈦層抵抗還原酸腐蝕的能力，延緩氮化鈦層的脫落，延長鍍件表面的金黃色裝飾保持的時間。
[0036]進(jìn)一步地，在清洗后的基體3表面鍍金屬鋯層I之后，在金屬鋯層I上鍍氮化鈦層2之前，還包括鍍金屬鉻層4的步驟，在金屬鋯層I上鍍金屬鉻層4，在金屬鉻層4上鍍氮化鈦層2。在膜層中鍍金屬鉻層，有利于提高膜層的硬度和亮度。
[0037]進(jìn)一步地，在金屬鋯層I上鍍氮化鈦層2之后，還包括鍍氧化鋯層5的步驟。氧化鋯屬于疏水性物質(zhì)，將氧化鋯電鍍在產(chǎn)品的表面可以使鍍膜產(chǎn)品的表面的親水性下降，減少鍍膜產(chǎn)品表面的水潰污潰殘留，從而既使得鍍膜產(chǎn)品表面易于清潔保養(yǎng)，又減少了鍍膜產(chǎn)品被液體腐蝕的幾率。
[0038]PVD鍍膜技術(shù)主要分為三類，真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍和真空離子鍍膜。其中，由于真空離子鍍膜具有如下優(yōu)點(diǎn):①膜層和基體結(jié)合力強(qiáng)；②膜層均勻，致密；③在負(fù)偏壓作用下繞鍍性好無污染；⑤多種基體材料均適合于真空離子鍍。近十多年來，是PVD鍍膜領(lǐng)域中發(fā)展最快的，已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最先進(jìn)的表面處理方式之一。
[0039]真空離子鍍膜技術(shù)是指在真空條件下，采用某種等離子體電離技術(shù)，使鍍料原子部分電離成離子，同時產(chǎn)生許多高能量的中性原子，在被鍍基體上加負(fù)偏壓。這樣在深度負(fù)偏壓的作用下，離子沉積于基體表面形成薄膜。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中的PVD復(fù)合膜層的制備方法優(yōu)選采用真空離子鍍膜技術(shù)。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中的PVD復(fù)合膜層鍍覆的基體可以為金屬材料，例如銅、鋁、鋅合金、不銹鋼等，也可以為非金屬材料，例如塑料、陶瓷、玻璃、石膏、木材等。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例以PVD復(fù)合膜層鍍覆金屬為例說明復(fù)合膜層的制備方法。
[0043]具體可以采用如下步驟來操作:
[0044]步驟一，清洗
[0045]1、活化液侵泡:將被鍍金屬在1-3質(zhì)量％的草酸溶液中常溫侵泡5-10min，以除去被鍍金屬表面的氧化膜，露出活潑的金屬材料，以增強(qiáng)鍍膜與金屬之間的結(jié)合力。
[0046]2、清水沖洗:用大量的清水沖洗被鍍金屬的表面，除去殘留的草酸溶液。
[0047]3、除油劑浸泡:將1-10份PH9-10的除油劑加入到80份的水中，攪拌均勻，配制成溶液，將被鍍金屬在該溶液中常溫侵泡5-10min。
[0048]4、清水沖洗:用大量的清水沖洗被鍍金屬的表面，除去殘留的含有堿性除油劑的水溶液。
[0049]5、除油劑浸泡:將1-10份PH7-8的除油劑加入到50份的1.25質(zhì)量％異丙醇中，攪拌均勻，配制成溶液，將被鍍金屬在該溶液中，在70-80°C條件下侵泡5-10min。
[0050]6、超聲波清洗:將150_200ml的異丙醇添加到100L去離子水中，攪拌均勻，配制成混合液，將被鍍金屬在該混合液中，在70-80°C條件下浸泡5-10min。
[0051]7、去離子水沖洗:用大量的去離子水沖洗被鍍金屬表面，去除金屬表面殘留的液體。其中，去離子水電解指數(shù)在10以下，采用三級循環(huán)方式?jīng)_洗。
[0052]步驟二，烘干
[0053]采用不銹鋼網(wǎng)帶烘干機(jī)，在80°C條件下，采用循環(huán)熱風(fēng)對經(jīng)過步驟一處理的被鍍金屬產(chǎn)品進(jìn)行烘干。其中，不銹鋼網(wǎng)帶烘干機(jī)的傳動齒輪禁止加機(jī)油防止機(jī)油受熱蒸發(fā)污染鍍件。
[0054]步驟三,離子轟擊清洗
[0055]經(jīng)過上述操作后，在進(jìn)行鍍膜之前，還需要將被鍍基體的表面進(jìn)行最后的清洗，以盡可能去除表面殘留的塵埃等。本發(fā)明采用離子轟擊清洗的方式，具體工藝條件優(yōu)選為:抽真空至5.0-3-8.0_3Pa，在偏壓300-800V條件下離子轟擊清洗10_30min。
[0056]步驟四，鍍膜
[0057]在一些實(shí)施例中，復(fù)合膜層由金屬鋯層和氮化鈦層組成。按照如下步驟進(jìn)行鍍膜:
[0058]加IS氣轟擊錯祀材5-10min,使金屬錯膜層的厚度為100_120nm ；
[0059]加氮?dú)廪Z擊鈦祀材5-10min,使氮化鈦膜層的厚度為100_200nm。
[0060]在一些實(shí)施例中，復(fù)合膜層由金屬鋯層、金屬鉻層和氮化鈦層組成。按照如下步驟進(jìn)行鍍膜:
[0061]加IS氣轟擊錯祀材5-10min,使金屬錯膜層的厚度為100_120nm ；
[0062]加氬氣轟擊鉻靶材5-10min，使金屬鉻膜層的厚度為100_120nm ；
[0063]加氮?dú)廪Z擊鈦祀材5-10min,使氮化鈦膜層的厚度為100_200nm。
[0064]在一些實(shí)施例中，復(fù)合膜層由金屬鋯層、金屬鉻層、氮化鈦層和氧化鋯層組成。按照如下步驟進(jìn)行鍍膜:
[0065]加IS氣轟擊錯祀材5-10min,使金屬錯膜層的厚度為100_120nm ；
[0066]加IS氣轟擊鉻祀材5-10min,使金屬鉻膜層的厚度為100_120nm ；[0067]加氮?dú)廪Z擊鈦靶材5-10min，使氮化鈦膜層的厚度為100_200nm ；
[0068]加氧氣轟擊錯祀材4-10min,使氧化錯膜層的厚度為50_100nm。
[0069]上述3種復(fù)合膜層的制備過程中，所用靶材均優(yōu)選使用圓柱靶，等離子體與靶材之間的接觸面積大，有利于提高靶材原子電離成離子的速率。
[0070]如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，當(dāng)被鍍基體為非金屬材料時，結(jié)合本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段和本發(fā)明中提供的被鍍基體為金屬材料時的【具體實(shí)施方式】，可以采用本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合膜層的制備方法來完成，其中，清洗之前還包括所述被鍍非金屬基體的粗化處理，以增強(qiáng)所述被鍍非金屬基體與鍍膜之間的結(jié)合力，其中，粗化可以選用機(jī)械粗化和化學(xué)粗化。
[0071]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，·均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.PVD復(fù)合膜層，其特征在于，包括金屬鋯層和氮化鈦層，所述金屬鋯層鍍覆在基體上，所述氮化鈦鍍層鍍覆在所述金屬鋯層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，所述金屬鋯層的厚度為100_120nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，所述氮化鈦層的厚度為100_200nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，還包括金屬鉻層，所述金屬鉻層位于所述金屬鋯層與所述氮化鈦層之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，所述金屬鉻層的厚度為100_120nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，還包括氧化鋯層，所述氧化鋯層鍍覆在所述氮化鈦層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PVD復(fù)合膜層，其特征在于，所述氧化鋯層的厚度為50_100nm。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的PVD復(fù)合膜層的制備方法，其特征在于，包括: 清洗基體表面； 在清洗后的所述基體表面鍍金屬鋯層； 在所述金屬鋯層上鍍氮化 鈦層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的PVD復(fù)合膜層的制備方法，其特征在于，在所述的在清洗后的所述基體表面鍍金屬鋯層之后，在所述的在所述金屬鋯層上鍍氮化鈦層之前，所述制備方法還包括鍍所述金屬鉻層的步驟，在所述金屬鋯層上鍍所述金屬鉻層，在所述金屬鉻層上鍍所述氮化鈦層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的PVD復(fù)合膜層的制備方法，其特征在于，在所述的在所述金屬鋯層上鍍氮化鈦層之后，所述制備方法還包括鍍所述氧化鋯層的步驟。
【文檔編號】C23C14/06GK103436843SQ201310430773
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】庾杰仁 申請人:佛山市偉盛利得鍍膜有限公司