專利名稱：一種玻璃仿金膜制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬仿金制造領(lǐng)域。
本世紀七十年代末西德、美國、瑞士、蘇聯(lián)開始研究離子鍍、到八十年代中已經(jīng)在一些金屬(不銹鋼等)的表面制造了具有仿金色的超硬鍍層TiN。我國是從八十年代初開始研究和發(fā)展這一技術(shù)的，到九十年代，這種應(yīng)用於金屬制品的仿金TiN膜已廣泛應(yīng)用於手表殼、表帶、眼鏡架、廣告、工藝品、招牌、門窗把手、家俱等。但是這一技術(shù)只能應(yīng)用於金屬，而不能應(yīng)用于玻璃等絕緣材料。雖然有人曾提出過在玻璃制品上制造金膜和其他一些色膜的方法，但用蒸發(fā)鍍真金較昂貴，而其它色膜卻又得不到金色。如美國專利2466119是用化學(xué)鍍膜法制造有色調(diào)制膜，美國專利3123490是用真空蒸發(fā)工藝制造三層彩色膜的方法，都無法得到仿金鍍層。本發(fā)明提出了一種能在玻璃、晶體、塑料等絕緣材料上制造仿金膜的制造方法，就是利用鍍鋁加多層膜的方法來獲得金色鍍層，這些材料價廉，加工方便;并且所得到的仿金色，可以達到純金(99.99%)的色度標準，起到了以假亂真的效果。
關(guān)於金的評價標準問題各種物體其光譜反射色是不同的，圖1是金、銀、銅、鋁的光譜反射率，人們就是根據(jù)這種不同的光譜反射率來判定這是什么物質(zhì)。但是對同一種物質(zhì)，因純度、表面光潔度、新舊程度等不同其反射率不完全相同，圖1中金的反射率曲線只表示新鮮純金(純度為99.99%)被高度拋光(光潔度超過
14)后的反射率，或者是在拋光玻璃表面鍍新鮮金膜時的反射率。
我們的測試表明同一成份的金，因表面光潔度不同，其反射曲線可差別很大，圖2是純金(純度為99.99%)在不同光潔度表面的反射率曲線。圖中曲線1表示新鮮光潔純金的反射率，曲線2、3表示陳舊粗糙純金表面的反射率，這種同一物體不同的反射率，反映了物體彩色的明度是不一定相等的。為了消除金的不同光潔度、新舊程度等對判斷是否是金的影響，我們采用計算或測定金的色品座標來判斷是否是金。
首先，我們在光電色差計上測定各種成份的金的色品座標，其結(jié)果見表1表1 用光電色差計測定各種純度金的色品座標值
其次我們查得一個18K金(純度75%)和14K金(純度58.5%)的國際標準ISO86541987(E)，該標準中對金的成份和編號規(guī)定如表2
表2 二種金(18K金和14K金)的化學(xué)組成
該標準對這二種金屬的色品座標規(guī)定為(見表3)表3 國際標準規(guī)定的18K金和14K金的色品座標
第三，在新鮮拋光玻璃上鍍金膜純度(99.99%)，在國際上也發(fā)表過從可見光區(qū)到中紅外的光學(xué)常數(shù)(n-jR)值，以及此計算的反射率值，它們和圖1測定的反射率曲線是吻合的。根據(jù)這些數(shù)據(jù)和色度學(xué)原理，我們計算得純金(99.99%)的色度座標為X＝0.3929，y＝0.3837由此我們得出結(jié)論1.金的標準色度座標值為X＝0.3929，Y＝0.3837，其標準反射率曲線如圖1。
2.本文所列14K金(純度58%)至純度為99.99%的金的色品座標值都可作為金的色品座標的允許散布值，我們將它畫在色品圖上(見圖3)得一個近似橢圓，此橢圓表示了金的顏色的寬容量，橢圓的大小表示了金的色品的分辨力。
玻璃仿金膜設(shè)計設(shè)計原則是1.在普通玻璃上(n＝1.52)，用鋁和常用介質(zhì)膜(如ZnS、MgF2、ZrO2、TiO2、SiO2等)設(shè)計出反射率曲線逼近圖1金的反射率曲線，設(shè)計膜系的色品座標值落在色品圖上金的色品橢圓內(nèi)，并盡量趨近X＝0.3929，Y＝0.3837;2.膜系的入射介質(zhì)可以是空氣，可以是玻璃。在入射介質(zhì)是玻璃時，需要在膜系鍍好后膠合一塊玻璃。膜系設(shè)計方法膜系的計算機輔助設(shè)計。膜系設(shè)計結(jié)果如表4和表5，表4是一個六層膜的仿金膜系，基體用K9玻璃或一般的窗玻璃，其折射ηg＝1.52，底層膜用鋁，其復(fù)折射率η-jK值見表6，表4中括號中的數(shù)值是折射率值，D表示該層膜的幾何厚度。表中G'是入射介質(zhì)，現(xiàn)在用K9玻璃(也可用窗玻璃)，在膜系鍍好后膠合這塊玻璃。表5是一個五層膜的仿金膜系，表中膜系入射介質(zhì)是空氣，所以折射率n0＝1，表中其它文字和符號的意義類似于表4。
表4 六層膜仿金膜系
表5 五層膜仿金膜系
表6 鋁的復(fù)折射率值表
玻璃仿金膜的仿金性能根據(jù)前述“關(guān)于金的評價標準”的討論。我們計算了膜系F1～F11的光譜反射率曲線，如圖4～圖14，圖中橫座標為波長(nm)，縱座標為反射率R。其中圖4～圖14表示膜系的光譜反射率，從圖4～14可見，它們都相似于圖1中金的反射率曲線，即仿金膜的明度和真金基本相同。
其次我們計算了膜系F1～F11的色品座標，其結(jié)果見表7，從表7可見這11種膜系色品達到了真金的色品允許值。
表7 膜系F1～F11的色品座標
我們用光電色差計測定了離子TiN仿金膜的4個樣品，它們的色品座標測試結(jié)果如下(見表8)，可見，我們設(shè)計的玻璃仿金膜的仿金程度優(yōu)於TiN仿金離子鍍。
表8 離子鍍TiN仿金膜的色品座標
制造工藝1.準備好玻璃;一般應(yīng)用K9光學(xué)玻璃，在要求不高時可用優(yōu)質(zhì)窗玻璃。玻璃表面拋光成光學(xué)表面。
2.選擇好膜系;膜系F1至F11在仿金的色調(diào)上略有差別，如要仿99.99%足金的色調(diào)時可選用膜系F8或F1。
3.用真空鍍膜法制造仿金膜系對膜系F1～F7，先將玻璃清洗干凈后裝入真空鍍膜機真空室，同時在真空室內(nèi)裝好膜料Al、ZnS和MgF2，抽真空至1×10-5τ。對Al、ZnS和MgF2的蒸發(fā)工藝按常規(guī)工藝操作。
膜厚的監(jiān)控方法有二種，一是石英晶控法，一是光電光度值法。在采用光電光度值法時，先在微機上計算每層膜的光度值和光譜靈敏度，從而定好監(jiān)控波長，在鍍膜時按監(jiān)控波長的計算光度值監(jiān)控每層膜的厚度。鍍膜完畢后，從真空室中取出玻璃零件，用冷膠在上面膠合一塊玻璃。
對膜系F8～F11制造工藝為將玻璃清洗干凈后裝入真空室，同時在真空室內(nèi)裝好Al、TiO2、ZrO2、MgF2，其中Al、MgF2用熱蒸發(fā)，ZrO2和TiO2用電子槍蒸發(fā)，蒸發(fā)前對基極加溫至250℃、膜厚監(jiān)控方法同膜F1～F7。
本發(fā)明優(yōu)點1.價廉。因為鍍金是價高的，而我們現(xiàn)在用鋁、氟化鎂、硫化鋅等來制造仿金、價格可便宜得多。
2.容易大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率很高。
3.可以制造各種形狀和大小的玻璃仿金零件。
實現(xiàn)發(fā)明的最好方式1.組織工業(yè)化生產(chǎn);2.開拓玻璃仿金的應(yīng)用領(lǐng)域，如將它們應(yīng)用于頭飾、服飾、室內(nèi)裝飾和工藝品等。


圖1金、銀、銅、鋁的光譜反射率。
圖2純金(純度99.99%)在不同光譜表面上的反射率曲線。圖中曲線1表示新鮮光潔度純金的反射率，曲線2，3表示陳舊粗糙表面的反射率。
圖3金的色品圖。
圖4～圖14F1～F11膜系的分光反射率曲線，圖中橫座標為波長(nm)，縱座標是反射率。
實施例今舉F4仿金膜的制造為實例。制造步驟為(1)將需要仿金的玻璃清洗干凈后裝入真空鍍膜機真空室;
(2)在真空室蒸發(fā)源處裝好鍍膜膜料Al、MgF2和ZnS。其中鋁用純度99.99%的純鋁絲，裝在鎢蛔旋蒸發(fā)源上，MgF2裝在鉬舟蒸發(fā)源上，ZnS裝在電子槍坩堝內(nèi);
(3)真空室抽真空至1×10-5τ;
(4)將三種膜料分別預(yù)熔好，接著按F4膜系鍍膜，鍍膜時Al和MgF2用電阻加熱蒸發(fā)，ZnS用電子束蒸發(fā);
(5)為了正確監(jiān)控膜系F4的制造，采用垂直光路的透射光監(jiān)控膜厚。先調(diào)整監(jiān)控片的高度與零件高度相同，調(diào)整好監(jiān)控波長，從計算機分析膜系監(jiān)控靈敏度知道，取監(jiān)控波長500nm有最高的監(jiān)控靈敏度。這時先調(diào)整未鍍膜時監(jiān)控片的起始指示值為96，則鍍膜時每層膜的正確膜厚透射率變化值如表9所示。
表9

(6)鍍膜完畢后從真空室中取出零件，用甲醇膠或光敏膠在膜層上再膠合一塊保護玻璃，這時我們從保護玻璃側(cè)觀看玻璃，玻璃呈金色。
對於F1～F11其它膜系可用類似上述工藝過程進行，其中膜系F1～F7只是走格不同，對于膜系F8～F11除走格不同外，高折射膜料不用ZnS改用ZrO2和TiO2，ZrO2和TiO2用電子束反應(yīng)蒸發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種玻璃仿金膜制造方法，其特征在于先在玻璃上蒸發(fā)一層薄鋁，然后在鋁膜上鍍多層介質(zhì)膜，獲得明度和色品座標都與真金相同的仿金膜。
2.如權(quán)利要求1所述的薄鋁層，其特征在于其厚度為60～85
，用真空鍍膜法制造。
3.如權(quán)利要求1所述的仿金膜，其特征在于在玻璃上鍍鋁膜和加四層介質(zhì)膜的五層膜結(jié)構(gòu)和鋁膜加五層介質(zhì)膜的六層結(jié)構(gòu)，并且在六層膜上膠合一塊玻璃。五層仿金膜的膜系結(jié)構(gòu)是
四層介質(zhì)膜的材料是MgF2、TiO2和Zro2;六層仿金膜的膜系結(jié)構(gòu)是
五層介質(zhì)膜材料是MgF2和ZnS。在膜層鍍制完畢以后在膜層上膠合一塊玻璃。
全文摘要
本發(fā)明為一種玻璃仿金膜制造方法，屬仿金制造領(lǐng)域。根據(jù)對13K金到純度為99.99％金的光度和色度測定，以及14K、18K金的國際標準，建立了金的評價標準。本發(fā)明按照這個標準，用光學(xué)薄膜CAD技術(shù)在玻璃上用鋁和常用介質(zhì)膜設(shè)計出金色的多層膜，并用真空鍍膜法制造了該膜系。該膜系具有真金的反射率曲線和色品坐標，可以用它來制造首飾、工藝品等。此方法價廉，易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，并且還可制造各種形狀和大小的玻璃仿金零件。
文檔編號C03C17/09GK1072665SQ9111090
公開日1993年6月2日 申請日期1991年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月25日
發(fā)明者林永昌, 盧維強, 湯順清, 萬敏利 申請人:北京理工大學(xué)