專利名稱：彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色鍍膜技術(shù)，特別涉及一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其鍍膜方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品的個(gè)性化發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品的外觀要求不斷提高。因此，電子產(chǎn)品的外觀形狀以及色彩成為吸引消費(fèi)者的重要元素。近年來(lái)，具有彩色外殼的筆記本電腦、手機(jī)、電子閱讀器、音樂(lè)播放器等時(shí)尚外觀的電子產(chǎn)品越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞?，F(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)了利用反應(yīng)式磁控濺射鍍膜方法，其主要是在金屬或者陶瓷基材上鍍制形成彩色多層膜結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的顏色層一般采用在氧化鋁中添加有二氧化硅，通過(guò)改變二氧化硅的含量控制彩色多層膜結(jié)構(gòu)的外觀色彩。然而，顏色層中添加二氧化硅后，會(huì)使得外觀顏色偏向灰色，從而使得彩色多層膜結(jié)構(gòu)的表面外觀顏色缺乏亮麗的金屬質(zhì)感，色彩艷麗飽滿效果欠佳，影響應(yīng)用該彩色多層膜結(jié)構(gòu)的電子產(chǎn)品的美感。因此，有必要提供一種可有效提高外觀顏色亮麗的金屬質(zhì)感以及色彩艷麗飽滿效果的彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其鍍膜方法。

發(fā)明內(nèi)容
下面將以具體實(shí)施例說(shuō)明一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其的鍍膜方法。一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)，包括基材、位于該基材表面的結(jié)合層以及位于該結(jié)合層表面的顏色層。該結(jié)合層為氮化鉻膜。該顏色層為摻雜有鉻原子的氧化鋁膜。其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比?！N彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，包括步驟提供基材；利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)合層；利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層，其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案的彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其鍍膜方法先在基材表面沉積氮化鉻膜作為結(jié)合層，然后再在結(jié)合層表面沉積摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層，由于該顏色層中并無(wú)添加二氧化硅，而可通過(guò)在氧化鋁膜中摻雜鉻原子使得該彩色多層膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生外觀色彩，從而避免了添加二氧化硅造成顏色層色彩灰暗的問(wèn)題，進(jìn)而使得該彩色多層膜結(jié)構(gòu)具有外觀顏色亮麗的金屬質(zhì)感以及色彩艷麗飽滿效果，增強(qiáng)了使用該彩色多層膜結(jié)構(gòu)的電子產(chǎn)品的美感。


圖1是本技術(shù)方案實(shí)施例提供的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)方案實(shí)施例提供的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法的流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本技術(shù)方案的彩色多層膜結(jié)構(gòu)及其鍍膜方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，本技術(shù)方案實(shí)施例提供的彩色多層膜結(jié)構(gòu)100，包括基材10、位于該基材10表面的結(jié)合層20以及位于該結(jié)合層20表面的顏色層30。該基材10可為各種待形成色彩的產(chǎn)品，例如電子產(chǎn)品的外殼。該基材10可以由各種材料制成，如金屬、玻璃、陶瓷、合金、玻璃陶瓷及塑料等。具體地，該基材10具有相對(duì)的第一底面101和第一表面102。對(duì)于采用金屬(例如不銹鋼)形成的基材10，還可以在該金屬基材10的第一表面102進(jìn)行預(yù)處理，例如可以在該金屬基材10的第一表面102進(jìn)行霧面處理、光面處理或者拉絲面處理等等，此時(shí)該金屬基材10的第一表面102為霧面、光面或者拉絲面，從而使得最終的彩色多層膜結(jié)構(gòu)100可獲得不同的外觀效果。該結(jié)合層20位于在該基材10的第一表面102。該結(jié)合層20具有相對(duì)的第二底面 201和第二表面202。該結(jié)合層20的第二底面201與該基材10的第一表面102相接觸。該結(jié)合層20為氮化鉻膜。該氮化鉻膜通過(guò)反應(yīng)式磁控濺鍍方法沉積形成于該基材10的第一表面102。具體地，該氮化鉻膜的化學(xué)式可表示為CrNx，其中，χ小于等于1且大于0。該結(jié)合層20用于提高基材10與顏色層30之間的附著力，避免將顏色層30直接沉積形成在基材10上時(shí)由于接觸界面處的材料的物理性能(如晶格結(jié)構(gòu)、膨脹系數(shù)等)相差較大而容易磨損脫落的問(wèn)題，從而提高彩色多層膜結(jié)構(gòu)100的穩(wěn)定性。該顏色層30位于在該結(jié)合層20的第二表面202。該顏色層30為摻雜有鉻原子的氧化鋁膜。該摻雜有鉻原子的氧化鋁膜通過(guò)反應(yīng)式磁控濺鍍方法沉積形成于該結(jié)合層20 的第二表面202。其中，該顏色層30中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比?？赏ㄟ^(guò)改變?cè)擃伾珜?0中鉻元素的質(zhì)量百分比以及改變?cè)擃伾珜?0的厚度使得該彩色多層膜結(jié)構(gòu)100呈現(xiàn)不同的外觀色彩。具體地，該摻雜有鉻原子的氧化鋁膜的化學(xué)式可表示為 A1203:Cr。請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例中的彩色多層膜結(jié)構(gòu)100的鍍膜方法包括以下步驟步驟110，提供基材。該基材10具有相對(duì)的第一底面101和第一表面102。其中，該第一表面102為待鍍膜的表面。該基材10的材質(zhì)可為金屬、玻璃、陶瓷、合金、玻璃陶瓷及塑料等。本實(shí)施例中，該基材10的材質(zhì)為不銹鋼。在該基材10表面沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)合層20前，進(jìn)一步包括對(duì)該不銹鋼基材10的第一表面102進(jìn)行預(yù)處理的步驟，例如可以在該不銹鋼基材
100 10 20 30 101 102 201 202
彩色多層膜結(jié)構(gòu)
基材
5口口 te
顏色層
面面面面
底表底表
一一二二
Αβ Αβ Αβ Αβ
^ ^ ^Ay,
510的第一表面102進(jìn)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(yīng)式磁控濺鍍方法在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)合層。利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該基材10的第一表面102沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)
合層20 ο具體地，該反應(yīng)式磁控濺鍍方法是采用反應(yīng)式磁控濺鍍裝置(圖未示)進(jìn)行的。其中，該反應(yīng)式磁控濺鍍裝置包括真空鍍膜腔體。在該基材10的第一表面102沉積形成氮化鉻膜前，先將基材10放置在該真空鍍膜腔體內(nèi)并對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理，并使真空鍍膜腔體內(nèi)維持一定的工作壓強(qiáng)。本實(shí)施例中，在沉積形成氮化鉻膜過(guò)程中，真空鍍膜腔體內(nèi)的工作壓強(qiáng)基本上維持在4. Imtorr (毫托)左右。優(yōu)選地，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理過(guò)程中，還可開(kāi)啟冷凝機(jī)對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行冷卻，以提高抽氣效率并提高排氣的潔凈度。本實(shí)施例中，該冷凝機(jī)的冷卻溫度為-135°C。此外，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理后，對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行加熱，例如可根據(jù)鍍膜要求將該真空鍍膜腔體加熱到一定溫度。然后，在反應(yīng)式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材并在鉻靶材(第一陰極)與待鍍基材 (陽(yáng)極)之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在該真空鍍膜腔體內(nèi)通入氮?dú)馀c氬氣的混合氣體，其中，氮?dú)庾鳛榉磻?yīng)性氣體，氬氣作為工作氣體。在電場(chǎng)的作用下，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊鉻靶材，濺射出大量的鉻原子，鉻原子與氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鉻化合物并沉積在待鍍基材10的第一表面102上形成氮化鉻膜作為結(jié)合層20。該氮化鉻膜的化學(xué)式可表示為CrNx，其中，χ小于等于1且大于0。該氮化鉻膜中，鉻元素與氮元素的質(zhì)量百分比主要由加在鉻靶材的功率、氮?dú)庹蓟旌蠚怏w(氮?dú)馀c氬氣)的比率決定。加在鉻靶材的功率越高，濺射出的鉻原子越多，氮?dú)庹蓟旌蠚怏w(氮?dú)馀c氬氣) 的比率越低，鉻元素在氮化鉻膜中的質(zhì)量百分比越大；反之，加在鉻靶材的功率越低，濺射出的鉻原子越少，氮?dú)庹蓟旌蠚怏w(氮?dú)馀c氬氣)的比率越高，鉻元素在氮化鉻膜中的質(zhì)量百分比越低。由于氮化鉻膜的耐磨性能直接影響彩色多層膜結(jié)構(gòu)100的耐磨性能，而氮化鉻膜的耐磨性能主要由氮化鉻膜中鉻元素的質(zhì)量百分比、氮化鉻膜的致密程度(氮化鉻化合物的沉積速率越高，其致密程度越高，該沉積速率主要取決于加在基材10的偏壓大小及鍍膜溫度)、以及氮化鉻膜的厚度(氮化鉻膜的厚度主要取決于鍍膜時(shí)間)決定。因此，需要根據(jù)客戶要求的耐磨性能控制加在鉻靶材的功率、氮?dú)庹蓟旌蠚怏w(氮?dú)馀c氬氣)的比率、加在基材10的偏壓大小、鍍膜溫度及鍍膜時(shí)間等鍍膜參數(shù)。步驟130，利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層，其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該結(jié)合層20的第二表面202沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層30。其中，該顏色層30中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。具體地，在結(jié)合層20的鍍制完成后，需要停止氮?dú)饧皻鍤獾倪M(jìn)入并關(guān)掉鉻靶材， 接著對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理，排出真空鍍膜腔體內(nèi)的氮?dú)饧捌渌麣怏w。本實(shí)施例中，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理前，還開(kāi)啟冷凝器對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行冷卻，以便于抽取真空鍍膜腔體內(nèi)的殘留氣體，提高真空鍍膜腔體上的真空度。本實(shí)施例中，該冷凝機(jī)的冷卻溫度為-135°C。并且，真空鍍膜腔體在鍍制顏色層過(guò)程中維持一定的工作壓強(qiáng)，該工作壓強(qiáng)的具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際鍍膜要求設(shè)定。優(yōu)選地，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理后， 對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行加熱，例如可根據(jù)鍍膜要求將該真空鍍膜腔體加熱到一定溫度。然后，在反應(yīng)式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材和鋁靶材，并在鉻靶材(第一陰極)、 鋁靶材(第二陰極)與待鍍基材10(陽(yáng)極)之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在該真空鍍膜腔體內(nèi)通入氧氣與氬氣的混合氣體，其中，氧氣作為反應(yīng)性氣體，氬氣作為工作氣體。在電場(chǎng)的作用下，氬氣電離成氬離子(帶正電荷)和電子，氬離子在電場(chǎng)的作用下加速轟擊鉻靶材和鋁靶材，濺射出大量的鉻原子和鋁原子，鋁原子與氧氣反應(yīng)生成氧化鋁并沉積在結(jié)合層 20的第二表面202上形成氧化鋁膜，并且鉻原子摻雜在該氧化鋁膜中，從而該摻雜有鉻原子的氧化鋁膜形成顏色層30。該摻雜有鉻原子的氧化鋁膜的化學(xué)式可表示為Al203:Cr。調(diào)整鍍膜參數(shù)使得加在鋁靶材的功率大于加在鉻靶材的功率，例如在本實(shí)施例的一個(gè)鍍膜過(guò)程中，加在鋁靶材的功率為30KW，加在鉻靶材的功率為0. 4KW，從而使得濺射出的鋁原子的質(zhì)量百分比大于鉻原子的質(zhì)量百分比，進(jìn)而得到鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比的顏色層30。當(dāng)該顏色層30中鉻元素的質(zhì)量百分比改變以及顏色層30的厚度改變時(shí)，該彩色多層膜結(jié)構(gòu)100可呈現(xiàn)不同的外觀色彩。由于該顏色層30中鉻元素的質(zhì)量百分比主要由加在鉻靶材和鋁靶材上的功率決定，而顏色層30的厚度則主要由鍍膜時(shí)間決定，因此可通過(guò)控制加在鉻靶材和鋁靶材上的功率以及鍍膜時(shí)間獲得具有不同色彩的彩色多層膜結(jié)構(gòu) 100。因此，需要根據(jù)客戶要求的耐磨性能控制加在鋁靶材與鉻靶材的功率、氧氣占混合氣體(氧氣與氬氣)的比率、加在基材的偏壓大小、鍍膜溫度及鍍膜時(shí)間等鍍膜參數(shù)。本實(shí)施例中，在沉積形成結(jié)合層20和顏色層30的過(guò)程中，均采用旋轉(zhuǎn)式鍍膜法進(jìn)行薄膜沉積，即將多個(gè)基材10分別設(shè)置在真空鍍膜腔體的圓周方向上等間距排布，該多個(gè)基材10可在圍繞真空鍍膜腔體的中心軸線公轉(zhuǎn)的同時(shí)繞自身中心軸線自轉(zhuǎn)進(jìn)行鍍膜，提高鍍膜的均勻性。本實(shí)施例中設(shè)定基材10的公轉(zhuǎn)速度為2rpm(revolution per minute,即轉(zhuǎn)每分鐘)，自轉(zhuǎn)速度為8rpm。最后，利用本發(fā)明實(shí)施例的方法以基材10采用不銹鋼材質(zhì)為例測(cè)試出10組具體的鍍膜參數(shù)，并且由該10組鍍膜參數(shù)獲得具有不同耐磨性能、具有不同顏色的彩色多層膜結(jié)構(gòu)100，具體鍍膜參數(shù)及測(cè)試結(jié)果請(qǐng)參照以下表1-1至表1-10，表中各種氣體(例如N2、 02、Ar)流量的單位均為 sccmGtandardCublic Centimeter Per Minute)，即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升每分鐘表1-1霧狀奶茶色-彩色多層膜結(jié)構(gòu)之鍍膜參數(shù)及測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)，包括基材、位于該基材表面的結(jié)合層以及位于該結(jié)合層表面的顏色層，該結(jié)合層為氮化鉻膜，該顏色層為摻雜有鉻原子的氧化鋁膜，其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮化鉻膜的化學(xué)式表示為 CrNx，其中，χ小于等于1且大于0。
3.如權(quán)利要求1所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基材的材質(zhì)為金屬，該金屬基材沉積形成有結(jié)合層的表面為霧面、光面或者拉絲面。
4.如權(quán)利要求3所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，該金屬為不銹鋼。
5.一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，包括步驟提供基材；利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)合層；利用反應(yīng)式磁控濺鍍方法在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層，其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。
6.如權(quán)利要求5所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，該基材的材質(zhì)為不銹鋼，在該基材表面沉積形成氮化鉻膜作為結(jié)合層前，進(jìn)一步包括對(duì)該不銹鋼基材的表面進(jìn)行霧面處理、光面處理或者拉絲面處理。
7.如權(quán)利要求5所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，該反應(yīng)式磁控濺射方法是利用反應(yīng)式磁控濺鍍裝置進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求7所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在該基材的表面沉積形成氮化鉻膜前，先將基材放置在反應(yīng)式磁控濺鍍裝置的真空鍍膜腔體內(nèi)并對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理，并使真空鍍膜腔體內(nèi)維持4. Imtorr的工作壓強(qiáng)。
9.如權(quán)利要求8所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理過(guò)程中，開(kāi)啟冷凝機(jī)對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行冷卻，該冷凝機(jī)的冷卻溫度為-135°C。
10.如權(quán)利要求8所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理后，對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行加熱。
11.如權(quán)利要求7所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在該基材的表面沉積形成氮化鉻膜前，在反應(yīng)式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材并在鉻靶材與待鍍基材之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在該真空鍍膜腔體內(nèi)通入氮?dú)馀c氬氣的混合氣體。
12.如權(quán)利要求7所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜前，對(duì)反應(yīng)式磁控濺鍍裝置的真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理，并使真空鍍膜腔體在鍍制顏色層過(guò)程中維持4. Imtorr的工作壓強(qiáng)。
13.如權(quán)利要求12所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理過(guò)程中，開(kāi)啟冷凝機(jī)對(duì)真空鍍膜腔體進(jìn)行冷卻，該冷凝機(jī)的冷卻溫度為-135°C。
14.如權(quán)利要求12所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行抽真空處理后，對(duì)該真空鍍膜腔體進(jìn)行加熱。
15.如權(quán)利要求7所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜前，在反應(yīng)式磁控濺鍍裝置中放置鉻靶材和鋁靶材，并在鉻靶材、鋁靶材與待鍍基材之間加一個(gè)正交磁場(chǎng)和電場(chǎng)，在該真空鍍膜腔體內(nèi)通入氧氣與氬氣的混合氣體。
16.如權(quán)利要求15所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在該結(jié)合層表面沉積形成摻雜有鉻原子的氧化鋁膜作為顏色層時(shí)，控制加在鋁靶材和鉻靶材的功率使得加在鋁靶材的功率大于加在鉻靶材的功率。
17.如權(quán)利要求8-16任意一項(xiàng)所述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法，其特征在于，在沉積形成結(jié)合層和顏色層的過(guò)程中，采用旋轉(zhuǎn)式鍍膜法進(jìn)行薄膜沉積，使基材在圍繞真空鍍膜腔體的中心軸線公轉(zhuǎn)的同時(shí)繞自身中心軸線自轉(zhuǎn)進(jìn)行鍍膜，該基材的公轉(zhuǎn)速度為2rpm， 自轉(zhuǎn)速度為8rpm。
全文摘要
一種彩色多層膜結(jié)構(gòu)，包括基材、位于該基材表面的結(jié)合層以及位于該結(jié)合層表面的顏色層。該結(jié)合層為氮化鉻膜。該顏色層為摻雜有鉻原子的氧化鋁膜。其中，該顏色層中鉻元素的質(zhì)量百分比低于鋁元素的質(zhì)量百分比。通過(guò)改變?cè)擃伾珜又秀t元素的質(zhì)量百分比可使得該彩色多層膜結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不同的外觀色彩。本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種制作上述的彩色多層膜結(jié)構(gòu)的鍍膜方法。
文檔編號(hào)C23C14/06GK102211437SQ201010143489
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者洪新欽, 王仲培, 陳杰良, 魏朝滄 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司