本發(fā)明涉及鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及表面處理方法。

背景技術(shù)：

目前用于手機的陶瓷零件，如指紋識別模組上陶瓷蓋板，手機后殼陶瓷蓋板等，其表面不抗指紋，不耐臟污；或其表面通過鍍一層防指紋層(AF)，雖抗指紋，防臟污；但AF膜壽命有限，消費者在使用過程中很容易磨損掉；對于指紋識別模組上陶瓷蓋板，防指紋層(AF)一旦磨損，其表面容易臟污，會造成指紋識別出錯，影響消費者體驗。對于手機后殼陶瓷蓋板，防指紋層(AF)一旦磨損，其表面容易臟污，影響外觀。

因而，目前用于手機等電子設(shè)備部件的防指紋層仍有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種獲得的鍍層耐磨性好或者使用壽命長的表面處理方法(或稱真空蒸鍍法)。

本發(fā)明提供了一種表面處理方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)對工件進行清潔處理；(2)對步驟(1)得到的工件進行預(yù)熱處理；(3)對步驟(2)得到的工件表面進行離子束清潔；(4)通過真空蒸鍍法在步驟(3)得到的工件表面形成耐磨層；(5)通過真空蒸鍍法在步驟(4)得到的工件表面形成防指紋層。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該方法通過在工件表面底層鍍上一層耐磨層，該耐磨層材料通過電子槍產(chǎn)生的電子束加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的耐磨材料分子再通過離子源電離惰性氣體產(chǎn)生等離子體輔助推動，以更高的動能吸附在工件表面，從而產(chǎn)生更致密的耐磨層，且具有較強的附著力；接著在耐磨層表面形成防指紋層，兩者之間具有較強的結(jié)合力，由此使得工件表面形成附著力強、純度高、致密度高的膜層，可大大提高防指紋層的耐磨性和使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(1)中，所述工件為陶瓷工件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(1)中，所述清潔處理是通過超聲波清洗或擦拭進行的。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(2)中，所述預(yù)熱處理的溫度為80-120攝氏度，時間為5-15分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(3)中，所述離子束清洗是在真空設(shè)備中、惰性氣體氣氛下進行的，其中，離子源電壓為100V，電流為9-10A。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(3)中，所述離子束清洗進行的時間為5-15分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(4)中，所述真空蒸鍍法在真空度為5×10^-3至2×10^-3Pa的條件下進行，蒸發(fā)速度為1-10埃/秒，鍍膜時間為3-8分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(4)中，所述真空蒸鍍法的電子槍電壓為4-8KV，電流為150-200mA。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(4)中，所述耐磨層為二氧化硅層，所述耐磨層的厚度為10-15納米。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(5)中，所述真空蒸鍍法在真空度為5×10^-3至2×10^-3Pa的條件下進行，蒸發(fā)速度為1-10埃/秒，鍍膜時間為5-10分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(5)中，所述真空蒸鍍法的電子槍電壓為380V，電流為120-180A。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(5)中，所述防指紋層由全氟聚醚形成，所述防指紋層的厚度為15-25納米。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，步驟(3)至(5)由全氟聚醚形成80-120攝氏度下進行。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述耐磨層與所述防指紋層之間形成化學(xué)鍵合。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的表面處理方法的流程示意圖。

圖2顯示利用根據(jù)本發(fā)明實施例的表面處理方法處理后的工件的剖面示意圖。

附圖標記：

1：工件

2：耐磨層

3：防指紋層

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

本發(fā)明提供了一種表面處理方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1，該方法包括以下步驟：

S100：對工件進行清潔處理。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟中，對工件進行清潔處理的方法不受特別限制，只要能夠有效去除工件表面的灰塵、油污等雜質(zhì)即可。在本發(fā)明的一些實施例中，可以通過超聲清洗或人工擦拭的方法進行清潔處理。由此，操作簡單、方便快捷，且清潔效果理想，有利于后續(xù)步驟的進行。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該步驟采用的工件為陶瓷工件，而工件的具體種類不受特別限制，包括但不限于用于手機、平板電腦等電子設(shè)備的指紋識別模組的陶瓷蓋板、后殼陶瓷蓋板等。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的該方法特別適于在陶瓷工件表面進行鍍膜，形成的耐磨層致密度、純度均較高，在具有良好的防指紋、抗臟污性能的同時，能夠顯著提高防指紋膜的耐磨性。

S200：對步驟S100中得到的工件進行預(yù)熱處理。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該步驟可以在真空設(shè)備(如真空爐)中進行，具體地，可以將上步中經(jīng)過清潔處理的工件裝掛在真空設(shè)備內(nèi)，然后對經(jīng)過清潔處理的工件進行預(yù)熱處理。預(yù)熱處理可以使得工件內(nèi)的雜質(zhì)氣體釋放，并通過后續(xù)抽真空步驟將雜質(zhì)氣體排出，避免在鍍膜過程中釋放而影響鍍膜層的純度，影響膜層和工件的結(jié)合力及耐磨性。在本發(fā)明的實施例中，進行預(yù)熱處理的溫度選擇為80-120攝氏度，時間可以為5-15分鐘。在該溫度和時間范圍，基本可以最大可能的提高防指紋層的耐磨性和使用壽命，且不會因為溫度過高或時間過長而使得爐內(nèi)裝夾材料及工件本身排放的雜質(zhì)氣體量增加，影響后續(xù)步驟中抽真空環(huán)境，進而導(dǎo)致鍍膜層附著力變差。

S300：對步驟S200中得到的工件表面進行離子束清潔。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，離子束清潔通常需要在真空環(huán)境下進行，因此，在進行離子束清洗前，需要對真空設(shè)備進行抽真空處理，真空度可以為5×10^-3至2×10^-3Pa，抽真空的時間可以為30-40分鐘。在該真空度范圍內(nèi)，鍍膜層的純度較高，膜層的結(jié)合力較好，耐磨性較佳，且該真空度易于實現(xiàn)，容易控制，是生產(chǎn)可行的較優(yōu)的真空環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，離子束清洗通常需要在惰性氣體氛圍下進行，具體地，離子束清洗可以按照以下步驟操作：在真空設(shè)備中通入惰性氣體(包括但不限于氬氣)，在離子源兩極加上一定電壓使其電離產(chǎn)生等離子體(如Ar⁺)，離子束轟擊工件表面，起到清潔表面及活化表面化學(xué)鍵作用，使后續(xù)形成的耐磨層能牢固結(jié)合在工件表面。其中，離子源電壓可以為100V，電流可以為9-10A，離子束清洗時間可以為5-15分鐘。本發(fā)明中采用上述電壓和電流，可以實現(xiàn)較佳的清潔效果，顯著提高后續(xù)形成的耐磨層的附著力，進而提高防指紋層的耐磨性和使用壽命，如果電壓和電流過高，則可能影響離子源使用壽命并易引起生產(chǎn)突發(fā)異常。上述清洗時間也是發(fā)明人經(jīng)過大量實驗獲得的較佳的時間，在該清洗時間范圍內(nèi)，清洗效果理想，后續(xù)形成的耐磨層的附著力顯著提高，如果清洗時間過短，耐磨層的附著力相對不理想，如果清洗時間過長，影響離子源使用壽命，不利于生產(chǎn)。

S400：通過真空蒸鍍法在步驟S300中得到的工件表面形成耐磨層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該步驟中，可以在真空度為5×10^-3至2×10^-3Pa和80-120攝氏度的條件下，通過電子槍產(chǎn)生的電子束加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的耐磨材料分子再通過離子源電離惰性氣體(包括但不限于氬氣)產(chǎn)生等離子體(如Ar⁺)輔助推動，使其以更高的動能吸附在工件表面，從而產(chǎn)生更致密的耐磨層，具更強的附著力。在上述真空度條件下進行耐磨層的制備，可以獲得純度較高的耐磨層，且耐磨層與工件結(jié)合力較好；采用上述溫度可以增加耐磨材料分子的活性，增加耐磨層的結(jié)合力，獲得耐磨性和結(jié)合力都較佳的耐磨層，如果溫度過低，耐磨層與工件的結(jié)合力不理想，防指紋層的耐磨性不佳，如果溫度過高，真空設(shè)備內(nèi)裝夾材料及工件本身排放的雜質(zhì)氣體量增加，影響真空環(huán)境，會導(dǎo)致耐磨層附著力和防指紋層耐磨性變差。上述真空蒸鍍過程中，電子槍電壓可以為4-8KV，電流為150-200mA(例如電壓可以為6KV，電流可以為180mA)，采用上述電壓和電流，有利于獲得使用性能理想的耐磨層；鍍膜時間可以為3-8分鐘，形成的耐磨層厚度可以為10-15納米，該時間范圍可以獲得厚度適宜的耐磨層，該厚度范圍可以使得耐磨層具有較佳的使用性能，不會因厚度過薄而導(dǎo)致耐磨性變差，也不會因厚度過厚而造成不必要的浪費，經(jīng)濟性較好；蒸發(fā)速率可以為1-10埃/秒(例如可以為3-7埃/秒，或者3-5埃/秒)，由此可以獲得耐磨性能較優(yōu)的耐磨層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該步驟中，可以采用二氧化硅形成該耐磨層，由此，二氧化硅層與工件和后續(xù)形成的防指紋層均有良好的結(jié)合強度，且通過本發(fā)明的該方法形成的二氧化硅層具有較高的致密性，可以顯著提高防指紋層的耐磨性和使用壽命。

S500：通過真空蒸鍍法在步驟S400得到的工件表面形成防指紋層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以在真空度為5×10^-3至2×10^-3Pa和80-120攝氏度的條件下進行。在上述真空度條件下進行防指紋層的制備，可以獲得純度較高的防指紋層，且防指紋層與耐磨層結(jié)合力較好；采用上述溫度可以獲得附著力和使用性能較佳的防指紋層，如果溫度過低，防指紋層與耐磨層的結(jié)合力不理想，如果溫度過高，真空設(shè)備內(nèi)裝夾材料及工件本身排放的雜質(zhì)氣體量增加，影響真空環(huán)境，會導(dǎo)致耐磨層附著力變差。在上述真空蒸鍍過程中，蒸發(fā)速度可以為1-10埃/秒(例如可以為3-7埃/秒，或者3-5埃/秒)，該蒸發(fā)速度發(fā)內(nèi)獲得的防指紋層耐磨性能顯著提高；鍍膜時間可以為5-10分鐘，防指紋層的厚度為15-25納米，上述時間范圍可以獲得厚度合適的防指紋層，上述厚度范圍的防指紋層在具有良好的防臟污、防指紋的功能的同時，具有良好的耐磨性，不會因過薄而耐磨性較差，也不會因過厚而浪費材料；電子槍電壓可以為380V，電流可以為120-180A(例如電壓為380V，電流為150A)，在上述電流和電壓范圍內(nèi)，獲得防指紋層耐磨性和抗臟污、防指紋性能較佳。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以采用全氟聚醚形成防指紋層，由此，原料來源廣泛，成本較低，且防污、防指紋效果理想，使用性能較佳。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該步驟中形成的防指紋層可以與耐磨層形成化學(xué)鍵合及分子鏈接；形成低表面能，高水滴角的表面，使表面具絲滑的手感，抗臟污，高耐磨特性。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該方法通過在工件表面底層鍍上一層耐磨層，該耐磨層材料通過電子槍產(chǎn)生的電子束加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的耐磨材料分子再通過離子源電離惰性氣體產(chǎn)生等離子體輔助推動，以更高的動能吸附在工件表面，從而產(chǎn)生更致密的耐磨層，且具有較強的附著力；接著在耐磨層表面形成防指紋層，兩者之間具有較強的結(jié)合力，同時調(diào)節(jié)相關(guān)鍍膜參數(shù)，使得工件表面形成附著力強、純度高、致密度高的膜層，可大大提高防指紋層的耐磨性和使用壽命。經(jīng)過該方法鍍膜后的工件的剖面圖見圖2。

下面詳細描述本發(fā)明的實施例。

實施例1

制備工藝流程如下：被鍍工件(陶瓷)超聲波清洗或人工擦拭——裝掛工件(陶瓷)——真空爐內(nèi)預(yù)熱——抽真空——離子束對工件(陶瓷)表面清潔——鍍二氧化硅(SiO₂)——鍍?nèi)勖?AF)——去真空后取件——工件(陶瓷)表面油污處理。具體操作步驟如下：

1、通過超聲波對待處理工件進行清潔處理；

2、真空爐內(nèi)預(yù)熱：將經(jīng)過清潔處理的工件裝掛在真空爐內(nèi)，然后加熱至80℃、100℃或120℃，進行預(yù)熱處理；

3、抽真空：抽真空時間30-40分鐘，使爐內(nèi)真空度達2×10^-5Pa；

4、離子束對工件(陶瓷)表面清潔：在真空爐中通入惰性氣體(氬氣Ar)，在離子源兩極加上100V電壓使其電離產(chǎn)生等離子體(Ar⁺)，離子束轟擊工件(陶瓷)表面，起到清潔表面及活化表面化學(xué)鍵作用，使鍍層二氧化硅(SiO₂)能牢固結(jié)合在工件(陶瓷)表面。離子源能量設(shè)定電流10A，清潔時間5分鐘。

5、鍍二氧化硅(SiO₂)：通過電子槍產(chǎn)生的電子束加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的二氧化硅(SiO₂)分子再通過離子源電離惰性氣體(氬氣Ar)產(chǎn)生等離子體(Ar⁺)輔助推動，使其以更高的動能吸附在陶瓷表面，從而產(chǎn)生更致密的二氧化硅(SiO₂)膜層，具更強的附著力。其中，電子槍電壓為6KV，電流為180mA，鍍膜時間5分鐘，蒸發(fā)速率5埃/秒，膜層厚度12納米。

5、鍍?nèi)勖?AF)：操作方法與鍍二氧化硅類似，區(qū)別在于：電子槍電壓為380V，電流為150A，鍍膜時間8分鐘，膜層厚度20納米，蒸發(fā)速率5埃/秒。

6、去真空后將工件取出，并進行工件(陶瓷)表面油污處理。

性能測試：

選取不同數(shù)量的按照上述步驟制備獲得的工件，進行鍍膜層(防指紋層和耐磨層)耐磨實驗，具體地，將鋼絲絨裝載到摩擦磨損試驗機上，并滴加人工汗，在1Kgf的荷重條件下進行摩擦運動，分別于試驗前、摩擦運動500次和1000次時測量工件表面的水滴角，結(jié)果如表1所示。

表1

上述結(jié)果表明：隨著爐溫升高，耐磨性有增強的趨勢，但溫度太高，爐內(nèi)裝夾材料及工件本身排放的雜質(zhì)氣體量增加，影響抽真空環(huán)境，會導(dǎo)致膜層附著力變差，本發(fā)明中采用80-120攝氏度均可使得鍍膜層的耐磨性較好，相對來說設(shè)定爐溫為100攝氏度相對較佳。

實施例2

按照與實施例1相同的方法以此對工件表面進行清潔處理、預(yù)熱處理、抽真空和離子束清洗，其中，爐溫設(shè)定為100攝氏度，離子束清洗時間分別為5、10、15、20、25和30分鐘，離子束清洗后即刻測量工件經(jīng)過離子束清洗的表面的水滴角，結(jié)果見表2。

水滴角越小，表面能越高，耐磨層附著力越好，由表2結(jié)果可知，清洗時間為5-30分鐘工件表面的水滴角都很小，其中5分鐘、20分鐘清洗時間相對較理想，但清洗時間太長(20分鐘)，影響離子源使用壽命，不利于生產(chǎn)，因此，本發(fā)明中清洗時間選擇5-15分鐘。由此，既能獲得較佳的清洗效果，且不會對離子源或生產(chǎn)過程產(chǎn)生負面影響，且節(jié)約能耗。

實施例3

按照與實施例1中相同的方法對工件表面進行鍍膜處理及測定制備獲得的鍍膜層的耐磨性能，區(qū)別在于，爐溫設(shè)定為100攝氏度，蒸發(fā)速率分別為1、3、5、7或10埃/秒，測試結(jié)果見表3。

表3

由表3的結(jié)果可知，上述不同蒸發(fā)速率對耐磨性能的影響沒有明顯差異，均可獲得耐磨性較佳的鍍膜層。

實施例5：

表面處理方法：

1、通過超聲波對待處理工件進行清潔處理；

2、真空爐內(nèi)預(yù)熱：將經(jīng)過清潔處理的工件裝掛在真空爐內(nèi)，然后加熱至100℃，進行預(yù)熱處理15分鐘；

3、抽真空：抽真空時間30-40分鐘，使爐內(nèi)真空度達2×10^-5Pa；

4、離子束對工件(陶瓷)表面清潔：在真空爐中通入惰性氣體(氬氣Ar)，在離子源兩極加上100V電壓使其電離產(chǎn)生等離子體(Ar⁺)，離子束轟擊工件(陶瓷)表面，起到清潔表面及活化表面化學(xué)鍵作用，使鍍層二氧化硅(SiO₂)能牢固結(jié)合在工件(陶瓷)表面。離子源能量設(shè)定電流10A，清潔時間5分鐘。

5、鍍二氧化硅(SiO₂)：通過電子槍產(chǎn)生的電子束加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)后的二氧化硅(SiO₂)分子再通過離子源電離惰性氣體(氬氣Ar)產(chǎn)生等離子體(Ar⁺)輔助推動，使其以更高的動能吸附在陶瓷表面，從而產(chǎn)生更致密的二氧化硅(SiO₂)膜層，具更強的附著力。其中，電子槍電壓為6KV，電流為180mA，鍍膜時間5分鐘，蒸發(fā)速率5埃/秒，膜層厚度12納米。

5、鍍?nèi)勖?AF)：操作方法與鍍二氧化硅類似，區(qū)別在于：電子槍電壓為380V，電流為150A，鍍膜時間8分鐘，膜層厚度20納米，蒸發(fā)速率5埃/秒。

6、去真空后將工件取出，并進行工件(陶瓷)表面油污處理。

實施例6

按照實施例5的方法對工件進行表面處理，區(qū)別在于：采用人工擦拭對工件進行清潔，預(yù)熱溫度為100攝氏度，預(yù)熱時間為10分鐘，抽真空至3×10^-5Pa，離子清洗采用的電流為9.5A，離子清洗時間為10分鐘，鍍二氧化硅的溫度為100攝氏度，采用的電壓為8kV，電流為200mA，鍍膜時間為5分鐘，蒸發(fā)速度為1埃每秒，二氧化硅層厚度為10納米，鍍防指紋層的溫度為100攝氏度，時間為10分鐘，蒸發(fā)速度為1埃每秒，采用的電壓為380V，電流為180A，防指紋層厚度為15納米。

實施例7

按照實施例5的方法對工件進行表面處理，區(qū)別在于：預(yù)熱溫度為120攝氏度，預(yù)熱時間為5分鐘，抽真空至5×10^-5Pa，離子清洗采用的電流為9A，離子清洗時間為15分鐘，鍍二氧化硅的溫度為120攝氏度，采用的電壓為4kV，電流為150mA，鍍膜時間為3分鐘，蒸發(fā)速度為10埃每秒，二氧化硅層厚度為15納米，鍍防指紋層的溫度為120攝氏度，時間為5分鐘，蒸發(fā)速度為10埃每秒，采用的電壓為380V，電流為120A，防指紋層厚度為25納米。

實施例8

按照實施例1中的方法對實施例5-7中得到的經(jīng)過表面處理的工件進行性能測試，區(qū)別在于載荷為300gf，實驗結(jié)果表明，未對該表面處理方法進行改進前，處理后的工件在摩擦運動1000次和1500次后水滴角分別達到86和74度，摩擦運動1500次后防指紋層可認為失效，本發(fā)明實施例5-7中得到的工件在摩擦運動1000次、1500次和2000次后水滴角分別為96.5、84和72.5度，耐磨性顯著提高。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。