本發(fā)明涉及薄膜材料
技術領域：
，特別是涉及深黑色金屬薄膜及其制備方法和應用。
背景技術：
：電子設備、高端裝飾等產品因外觀及性能需求，會在產品表面進行鍍膜處理。其中，采用物理氣相沉積(pvd)的真空磁控濺射鍍膜較以往化學鍍、陽極氧化、粉末涂裝等工藝，有著污染小、結晶細致、平滑光亮、內應力較小等明顯優(yōu)勢。隨著鍍膜技術的發(fā)展，人們對鍍膜要求越來越高。而傳統(tǒng)pvd黑色鍍膜技術中，主要包括離子清洗、純金屬打底，鍍顏色控制層等工序，其主要技術缺陷在于：(1)黑色鍍膜的顏色較淺，不能滿足產品性能或外觀的要求。(2)在pvd濺射沉積過程中，金屬靶與反應氣體作用，在靶表面覆蓋上一層絕緣層，即為靶中毒，導致靶面正電荷累積，進而發(fā)生擊穿形成弧光放電?；」夥烹妵乐赜绊憺R射過程的穩(wěn)定性，并造成靶材大顆?？涛g形成低能量的液滴粒子沉積在薄膜中，造成薄膜結構缺陷。靶表面覆蓋的絕緣層存在導致pvd濺射速率較低，并造成濺射過程的滯回現象，致使制備過程的重復穩(wěn)定性較差。若要制備顏色更深的黑色薄膜，就需要增加金屬碳化物中的碳含量，則反應氣體中的碳源含量需要更多，靶中毒現象更嚴重，制備過程難以穩(wěn)定進行。因此，傳統(tǒng)的pvd黑色鍍膜技術難以制備深黑色鍍膜。技術實現要素：基于此，有必要提供一種穩(wěn)定性好的深黑色金屬薄膜及其制備方法和應用。一種深黑色金屬薄膜的制備方法，在真空壓力下及溫度范圍為50℃～300℃的條件下，使用鉻靶、鈦靶或鎢靶的靶材進行磁控濺射，具體包括以下步驟：使用所述靶材轟擊處理基材；沉積金屬打底層：使用靶材在所述基材上進行磁控濺射沉積；沉積金屬碳化物過渡層：通入乙炔和/或甲烷及氬氣，采用靶材在所述金屬打底層上進行磁控濺射沉積，其中，乙炔和/或甲烷的流量：100sccm～1000sccm，氬氣的流量：100sccm～1500sccm，真空室壓強：0.1pa～1.5pa，靶材電流：10a～40a，時間：30min～90min，偏壓：-50v～-400v；沉積金屬碳氧化合物顏色層：通入氧氣、乙炔和/或甲烷及氬氣，采用靶材在所述金屬碳化物過渡層進行磁控濺射沉積，其中，氧氣的流量：10sccm～200sccm，乙炔和/或甲烷的流量：100sccm～1000sccm，氬氣的流量：100sccm～1500sccm，真空室壓強：0.1pa～1.5pa，靶材電流：10a～40a，時間：1min～15min，偏壓：-30v～-200v。該制備方法采用磁控濺射技術，在該基材上依次沉積形成金屬打底層、金屬碳化物過渡層和金屬碳氧化合物顏色層，能夠穩(wěn)定地制備深黑色金屬薄膜。在金屬碳化物過渡層的沉積過程中，通過控制乙炔或甲烷的流量、靶材電流及偏壓參數，能夠進一步提高形成膜層的致密性，并確保金屬碳化物過渡層與金屬碳氧化合物顏色層具有較好的結合力。乙炔或甲烷的流量也可以采用漸增方式增加，通過調節(jié)乙炔或甲烷氣體的流量使形成的金屬碳化物過渡層為多層結構，該膜層的致密性及與金屬碳氧化合物顏色層的結合力都會更好。在金屬碳氧化合物顏色層的沉積中，通過控制乙炔或甲烷及氧氣的氣體流量、靶材電流及偏壓參數，其有效延緩靶材的中毒狀態(tài)，能夠制備出穩(wěn)定的深黑色金屬薄膜。此外，氣體流量大小會對顏色l，a，b值產生影響；而偏壓過小會影響粒子轟擊能量導致膜層結合力偏差，過大則會造成電荷邊緣積累出現邊緣發(fā)白現象。通過對氣體流量、沉積速率(靶材電流、真空室壓強)、偏壓進行合理控制，可制備出高亮度、致密的金屬碳氧化合物顏色層。經測試該深黑色金屬薄膜具有高亮度、耐腐蝕及耐磨的優(yōu)點，能夠滿足對其性能和外觀色彩兩方面的要求。在其中一個實施例中，所述使用鉻靶、鈦靶或鎢靶的靶材進行磁控濺射前還包括清洗處理基材的步驟。在其中一個實施例中，所述使用靶材轟擊處理基材前先通入氬氣，其工藝條件如下：氬氣的流量：100sccm～1500sccm，真空室壓強：0.1pa-1.5pa，靶材電流：30a～100a，時間：2min～15min，偏壓：-300v～-1000v。通過使用靶材轟擊處理基材，以活化基材表面，提高金屬打底層與基材的結合力。同時也可以更進一步清除基材表面的殘留異物，避免了常規(guī)的高偏壓等離子體清洗過程，大大節(jié)約了處理時間。在其中一個實施例中，所述沉積金屬打底層時先通入氬氣，其工藝條件如下：氬氣的流量：100sccm～1500sccm，真空室壓強：0.1～1.5pa，靶材電流：10a～40a，時間：10min～30min，偏壓：-50v～-400v。通過對沉積過程中的偏壓及靶材電流的控制，能夠進一步提高形成膜層的致密性，同時提高后續(xù)形成的金屬碳化物過渡層及金屬碳氧化合物顏色層的附著力。在其中一個實施例中，所述真空條件下的壓力范圍為2*10-3pa～2*10-2pa。在其中一個實施例中，所述基材為鋼、鈦、鈦合金、鉻、鉻合金、鎢、鎢合金或塑料。此外，還有必要提供一種深黑色金屬薄膜。一種深黑色金屬薄膜，由上述任一項所述的深黑色金屬薄膜的制備方法制備而成，所述深黑色金屬薄膜包括基材、設在所述基材之上的金屬打底層、設在所述金屬打底層之上的金屬碳化物過渡層及設在所述金屬碳化物過渡層之上的金屬碳氧化合物顏色層。在其中一個實施例中，所述深黑色金屬薄膜的厚度是0.5μm～4.5μm。在其中一個實施例中，所述深黑色金屬薄膜的顏色范圍為：l值為25～28，a值為-0.5～0.5，b值為-1～1。本發(fā)明在金屬打底層上設有金屬碳化物過渡層及金屬碳氧化合物顏色層。其中，該金屬碳化物過渡層是由靶材與乙炔或甲烷沉積而成，該金屬碳氧化合物顏色層是由靶材與乙炔或甲烷及氧氣沉積而成。碳原子能夠充填在靶材的晶格中，使晶格更緊密堅實，有黑色的金屬光澤，進而金屬碳化物過渡層及金屬碳氧化合物顏色層的穩(wěn)定性都較好，且在金屬打底層之上形成的金屬碳化物過渡層及金屬碳氧化合物顏色層的附著力較好。此外，制備金屬碳氧化合物顏色層時，加入了氧氣，其能夠在靶材中毒臨界狀態(tài)時有效延緩靶材的中毒狀態(tài)，進而制備出穩(wěn)定的深黑色金屬薄膜。采用通用測量顏色標準cie1976(l*、a*、b*)來標定顏色，深黑色金屬薄膜l值為25-28，a值為-0.5-0.5，b值為-1-1，即為光滑致密的深黑色。因此，本發(fā)明的深黑色金屬薄膜相對于傳統(tǒng)技術的金屬薄膜顯著提高了金屬碳氧化合物顏色層、金屬碳化物過渡層及基材之間的結合力，且穩(wěn)定性較好，能夠滿足對深黑色金屬薄膜性能及外觀色彩兩方面的要求。此外，還有必要一種深黑色金屬薄膜的應用。一種深黑色金屬薄膜的應用，使用上述任一項所述的深黑色金屬薄膜鍍于電子設備或飾品。本發(fā)明的深黑色金屬薄膜能夠廣泛應用于電子設備及裝飾品領域，如鐘表、手機、平板、電腦等電子產品領域或手飾、五金飾品、不銹鋼飾品等飾品領域。附圖說明圖1為一實施方式的深黑色金屬薄膜的結構示意圖。附圖標記說明如下：10.深黑色金屬薄膜；100.基材；200.金屬打底層；300.金屬碳化物過渡層；400.金屬碳氧化合物顏色層。具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖所示的實施例為較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容的理解更加透徹全面。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的
技術領域：
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。實施例1一種深黑色金屬薄膜10的制備方法，使用鉻靶、鈦靶或鎢靶的靶材進行磁控濺射處理，依次進行以下步驟：第一步：將基材100進行清洗處理，去除基材100表面的臟污、油漬及其它殘留異物。第二步：將經檢驗清洗合格的基材100放置到真空室內，抽真空及預熱：預熱溫度根據實際需要可在50℃～300℃之間調整。可選地，該真空室的壓力范圍為2*10-3pa～2*10-2pa。進一步可選地，該真空室的壓力為0.5*10-2pa。第三步：使用所述靶材轟擊處理基材：在腔室中通入氬氣，進行靶材轟擊處理，以活化基材100表面，同時清除基材100表面的殘留異物。氬氣的流量：100sccm～1500sccm；真空室壓強：0.1～1.5pa，靶材電流：30a～100a，時間：2min～15min；偏壓：-300v～-1000v。第四步：沉積金屬打底層200：在腔室中通入氬氣，使用靶材在基材100上進行磁控濺射沉積，同時在沉積過程中對基材100施加偏壓。真空室壓強：0.1pa～1.5pa，靶材電流：10a～40a，時間：10min～30min，偏壓：-50v～-400v，氬氣的流量：100sccm～1500sccm。第五步：沉積金屬碳化物過渡層300：在腔室中通入乙炔和/或甲烷等碳源氣體及氬氣，使用靶材在金屬打底層200上進行磁控濺射沉積。可選地，乙炔和/或甲烷等碳源氣體采用漸增方式供氣，可以通過調節(jié)不同乙炔和/或甲烷等碳源氣體的分壓形成多層結構。乙炔和/或甲烷等碳源氣體的流量：500sccm，氬氣的流量：800sccm；真空室壓強：0.9pa；靶材電流：35a，時間：60min，偏壓：-100v。第六步：沉積金屬碳氧化合物顏色層400：在腔室中通入乙炔和/或甲烷等碳源氣體及氬氣，并通入氧氣，使用靶材在金屬碳化物過渡層300上進行磁控濺射沉積。氧氣的流量：100sccm；乙炔和/或甲烷等碳源氣體的流量：500sccm，氬氣的流量：800sccm；真空室壓強：0.9pa；靶材電流：35a；時間：8min；偏壓：-60v。第七步：成膜完成后出爐并進行顏色測量、外觀檢查等各項測試。本實施例制備的一種深黑色金屬薄膜10，其結構如圖1所示，該深黑色金屬薄膜10包括基材100、設在該基材100之上的金屬打底層200、設在該金屬打底層200之上的金屬碳化物過渡層300及設在該金屬碳化物過渡層300之上的金屬碳氧化合物顏色層400。在一個實施例中，該基材100的材料可以為鋼、塑料或鈦、鉻、鎢、鈦合金、鉻合金、鎢合金等硬質合金。在一個實施例中，該深黑色金屬薄膜10的厚度是0.5～4.5μm?？蛇x地，該金屬打底層200的厚度及金屬碳化物過渡層300可以根據實際需要進行控制調節(jié)。實施例2本實施例為一種深黑色金屬薄膜10，其結構和制備方法類似實施例1，區(qū)別在于：第六步中：沉積金屬碳氧化合物顏色層400：氧氣的流量：10sccm；乙炔和/或甲烷等碳源氣體的流量：100sccm；氬氣的流量：100sccm；真空室壓強：0.1pa；靶材電流：10a；時間：1min；偏壓：-30v。實施例3本實施例一種深黑色金屬薄膜10，其結構和制備方法類似實施例1，區(qū)別在于：第六步中：沉積金屬碳氧化合物顏色層400：氧氣的流量：200sccm；乙炔和/或甲烷等碳源氣體的流量：1000sccm；氬氣的流量：1500sccm；真空室壓強：1.5pa；靶材電流：40a；時間：15min；偏壓：-200v。對比例本對比例一種金屬薄膜，其結構和制備方法類似實施例1，區(qū)別在于：第六步中：沉積金屬碳氧化合物顏色層400：乙炔的流量：500sccm；氬氣的流量：800sccm；真空室壓強：1pa；靶材電流：35a；時間：8min；偏壓：-60v。對實施例1-3及對比例制得的金屬薄膜進行顏色測試：1.1顏色：采用通用的測量顏色標準cie1976(l*、a*、b*)來標定顏色，結果如表1所示：表1項目顏色實施例1l值為26.61，a值為-0.14，b值為-0.1實施例2l值為27.86，a值為0.42，b值為0.58實施例3l值為25.37，a值為-0.39，b值為-0.87對比例l值為35，a值為0.1，b值為0.8根據測量顏色標準cie1976，l值為25～28，a值為-0.5～0.5，b值為-1～1，顏色為深黑色。根據表1測得數據可知，實施例1-3制備的金屬薄膜的顏色均符合深黑色，而對比例制備的金屬薄膜的顏色不符合深黑色。以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁12