本發(fā)明涉及薄膜材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及復(fù)合鍍金薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

出于人們對金本身色彩及價值的追求，在高端裝飾鍍領(lǐng)域，鍍金一直占據(jù)著很重要的范疇。其中，采用物理氣相沉積(pvd)的真空磁控濺射鍍金較以往化學(xué)鍍、陽極氧化、粉末涂裝等工藝，有著污染小、結(jié)晶細(xì)致、平滑光亮、內(nèi)應(yīng)力較小等明顯優(yōu)勢。

隨著現(xiàn)代鍍膜技術(shù)發(fā)展，人們對鍍金薄膜要求越來越高，希望在表面擁有金黃色澤的同時，薄膜在耐時效性、耐高溫性、耐磨性、耐腐蝕性方面能夠進(jìn)一步提升，得到可以長時間保持光亮色澤的鍍金薄膜。而傳統(tǒng)pvd鍍金技術(shù)，主要包括離子清洗、ti/cr純金屬打底，面層鍍金等工序，其主要技術(shù)缺陷在于：(1)離子清洗中，為保證表面吸附氣體和雜質(zhì)原子的清除，所需時間較長，表面較復(fù)雜的基材尤其明顯；(2)鍍金層與打底金屬之間結(jié)合力較差，較易磨損，且磨損后會漏出底層銀白色金屬色，觀感變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種鍍金層與打底金屬之間結(jié)合力強(qiáng)的復(fù)合鍍金薄膜。

一種復(fù)合鍍金薄膜，包括：

層疊于基材表面的金屬打底層；

層疊于所述金屬打底層之上的第一過渡層，該第一過渡層的材料為tin/ticn；

層疊于所述第一過渡層之上的第二過渡層，該第二過渡層的材料為tin/au；

層疊于所述第二過渡層之上的鍍金層。

本發(fā)明在打底金屬層和鍍金層之間設(shè)置第一過渡層tin/ticn和第二過渡層tin/au，其中，第一過渡層tin/ticn本身即為光滑致密的仿金色過渡層薄膜，且呈柱狀生長，配合第二過渡層tin/au，能夠?qū)Φ谝贿^渡層的間隙進(jìn)行填補(bǔ)，進(jìn)而有效改善鍍金層與tin/ticn之間的結(jié)合力。

由此，本發(fā)明的復(fù)合鍍金薄膜，能夠較現(xiàn)有技術(shù)顯著提高鍍金層與其余層之間的結(jié)合力，不易磨損，經(jīng)測試具有高亮度、耐溫、耐腐蝕、耐磨的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足對鍍金薄膜性能和色彩兩方面的要求。

本發(fā)明的復(fù)合鍍金薄膜能夠廣泛應(yīng)用于高端裝飾鍍領(lǐng)域，如鐘表、手機(jī)或其它電子產(chǎn)品，以及其它飾物、工藝品等。

在其中一個實(shí)施例中，所述第一過渡層的厚度為0.3～0.5μm；所述第二過渡層的厚度為0.05～0.1μm。合理控制第一過渡層和第二過渡層的厚度，能夠進(jìn)一步提高鍍金層的附著力。

在其中一個實(shí)施例中，所述金屬打底層的厚度為0.2～0.5μm；所述鍍金層的厚度為0.1～0.2μm。

在其中一個實(shí)施例中，所述金屬打底層的材料為ti。

在其中一個實(shí)施例中，所述基材為不銹鋼、鈦及其合金或其他硬質(zhì)合金(如鎂鋁合金)中的一種。

本發(fā)明還提供所述的復(fù)合鍍金薄膜的制備方法，采用磁控濺射技術(shù)依次在所述基材上沉積所述金屬打底層、第一過渡層、第二過渡層和鍍金層。

在其中一個實(shí)施例中，所述磁控濺射技術(shù)為中頻磁控濺射。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述第一過渡層的工藝條件如下：

采用ti靶，先通入n2生長tin，再加入c2h2生長ticn，n2的流量為25～35sccm、c2h2的流量為5～15sccm；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.5pa；ti靶電流：10～40a；時間：30～90min；直流偏壓：-50～-200v。

在第一過渡層的沉積中，關(guān)鍵調(diào)節(jié)在于n2、c2h2的氣流量及偏壓。氣量大小會對顏色l，a，b值產(chǎn)生影響；而偏壓過小會影響粒子轟擊能量導(dǎo)致膜層結(jié)合力偏差，過大則會造成電荷邊緣積累出現(xiàn)邊緣發(fā)白現(xiàn)象。通過對氣量、沉積速率(靶電流、真空室壓強(qiáng))、偏壓進(jìn)行合理控制，可制備出高亮度、致密的第一過渡層tin/ticn，通用的測量顏色標(biāo)準(zhǔn)cie1976(l*、a*、b*)來標(biāo)定顏色，過渡層顏色l值為80-83，a值1-3，b值30-33，本身即為光滑致密的仿金色。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述第一過渡層的工藝條件如下：

采用ti靶，先通入n2生長tin，再加入c2h2生長ticn，n2的流量為25～35sccm、c2h2的流量為5～10sccm；真空室壓強(qiáng)：0.4～0.5pa；ti靶電流：25～40a；時間：50～90min；直流偏壓：-50～-100v。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述第一過渡層時，碳源氣體采用漸增方式供氣。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述第二過渡層的工藝條件如下：

采用ti靶和au靶；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.5pa；ti靶電流：10～40a，au靶采用直流電源，電流：5～10a；時間：5～10min；直流偏壓：-50～-200v。通過合理控制所述第二過渡層的工藝，能夠進(jìn)一步提高形成膜層的致密性，同時提高鍍金層的附著力。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述第二過渡層的工藝條件如下：

采用ti靶和au靶；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.3pa；ti靶電流：10～25a，au靶采用直流電源，電流：5～8a；時間：8～10min；直流偏壓：-120～-200v。

在其中一個實(shí)施例中，所述第一過渡層或第二過渡層采用ti靶為高純度熱等靜壓ti靶材。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述金屬打底層之前，先采用ti弧靶轟擊所述基材：真空室壓強(qiáng)：0.1-0.5pa；ti弧靶電流：50～100a；時間：2～15min；偏壓：-250～-350v。

沉積金屬打底層之前，先進(jìn)行金屬ti弧靶轟擊處理，以活化基材表面，同時也可以更進(jìn)一步清除基材表面的殘留異物。規(guī)避了常規(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(shí)施例中，采用所述ti弧靶轟擊前，先進(jìn)行預(yù)熱步驟：預(yù)熱溫度控制在50～300℃，真空室壓強(qiáng)為7～9×10^-4pa。采用更低的成膜預(yù)熱溫度和真空度，能夠減少基材表面氣體吸附。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述金屬打底層的工藝條件如下：

采用ti靶；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.5pa；ti靶電流：10～40a；時間：5～10min；偏壓：-50～-200v。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述金屬打底層的工藝條件如下：

采用ti靶；真空室壓強(qiáng)：0.3～0.5pa；ti靶電流：30～40a；時間：5～6min；偏壓：-120～-200v。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述鍍金層的工藝條件如下：

采用au靶；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.5pa；au靶采用直流電源，電流：5～10a；時間：5～10min；直流偏壓：-50～-200v。

在其中一個實(shí)施例中，沉積所述鍍金層的工藝條件如下：

采用au靶；真空室壓強(qiáng)：0.1～0.3pa；au靶采用直流電源，電流：5～8a；時間：5～7min；直流偏壓：-100～-200v。

合理控制所述金屬打底層和鍍金層的工藝條件，能夠進(jìn)一步使鍍金層致密且與基材結(jié)合力強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施中的復(fù)合鍍金薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的復(fù)合鍍金薄膜及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例一種復(fù)合鍍金薄膜，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：

層疊于不銹鋼基材1表面的金屬ti打底層2，厚度為0.2～0.5μm；

層疊于金屬打底層2之上的第一過渡層3，第一過渡層3的材料為tin/ticn，厚度為0.3～0.5μm；

層疊于第一過渡層3之上的第二過渡層4，第二過渡層4的材料為tin/au，厚度為0.05～0.1μm；

層疊于第二過渡層4之上的鍍金層5，厚度為0.1～0.2μm。

上述復(fù)合鍍金薄膜的制備方法，主要采用中頻磁控濺射，包括如下步驟：

第一步：將基材1進(jìn)行前清洗處理，去除基材表面的臟污、油漬及其它殘留異物。

第二步：將經(jīng)檢驗(yàn)清洗合格的基材1放置到真空室內(nèi)，抽真空及預(yù)熱：真空室壓力抽到本地真空8.0×10^-4pa，預(yù)熱溫度根據(jù)實(shí)際需要可在50～300℃之間。

第三步：進(jìn)行金屬ti弧靶轟擊處理，以活化基材表面同時清除基材表面的殘留異物：真空室壓強(qiáng)：0.1～0.5pa，弧靶電流：50～100a，時間：2～15min，偏壓：-300v。

第四步：pvd沉積純金屬打底層：該層用高純度熱等靜壓ti靶進(jìn)行磁控濺射沉積，同時在沉積過程中對基材施加直流偏壓；真空室壓強(qiáng)：0.3pa，ti靶電流：30a，時間：6min，偏壓：-120v。

第五步：pvd沉積tin/ticn過渡層：該層以高純度熱等靜壓ti靶與c2h2、n2氣體進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射沉積，碳源氣體采用漸增方式供氣，先通入n2生長tin薄膜，再加入c2h2生長ticn薄膜，n2的流量為30sccm、c2h2的流量為10sccm；真空室壓強(qiáng)：0.4pa，ti靶電流：25a，時間：50min，偏壓：-100v。采用通用的測量顏色標(biāo)準(zhǔn)cie1976(l*、a*、b*)來標(biāo)定顏色，過渡層顏色l值為80-83，a值1-3，b值30-33，本身即為光滑致密的仿金色。

第六步：pvd沉積tin/au復(fù)合過渡層：該層以高純度熱等靜壓ti靶與au靶進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射沉積，主要解決tin/ticn過渡層在1μm以上因本生柱狀生長特性易產(chǎn)生裂紋及ticn與au結(jié)合力的問題。采用ti靶和au靶；真空室壓強(qiáng)：0.3pa；ti靶電流：25a，au靶采用直流電源：8a；時間：8min，直流偏壓：-120v。

第七步：pvd沉積面層純au：該層為鍍金顏色層，薄膜厚度因具體需要可調(diào)節(jié)。真空室壓強(qiáng)：0.3pa，au靶采用直流電源：8a，時間：7min，直流偏壓：-100v。

第八步：成膜完成后出爐顏色測量、外觀檢查及百格、震盤、酸性人工汗等各項(xiàng)測試。

實(shí)施例2

本實(shí)施例一種復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)和制備方法類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：

第五步中，pvd沉積tin/ticn過渡層：n2的流量為25sccm、c2h2的流量為5sccm，真空室壓強(qiáng)：0.1pa，ti靶電流：10a，時間：35min，偏壓：-200v。

第六步中，pvd沉積tin/au復(fù)合過渡層：真空室壓強(qiáng)：0.5pa；ti靶電流：40a，au靶采用直流電源：10a；時間：5min，直流偏壓：-50v。

實(shí)施例3

本實(shí)施例一種復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)和制備方法類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：

第五步中，pvd沉積tin/ticn過渡層：n2的流量為35sccm、c2h2的流量為10sccm，真空室壓強(qiáng)：0.5pa，ti靶電流：40a，時間：90min，偏壓：-50v。

第六步中，pvd沉積tin/au復(fù)合過渡層：真空室壓強(qiáng)：0.1pa；ti靶電流：10a，au靶采用直流電源：5a；時間：10min，直流偏壓：-200v。

實(shí)施例4

本實(shí)施例一種復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)和制備方法類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：

第四步：pvd沉積純金屬打底層：真空室壓強(qiáng)：0.5pa，ti靶電流：40a，時間：5min，偏壓：-200v。

第七步：pvd沉積面層純au：真空室壓強(qiáng)：0.1pa，au靶采用直流電源：10a，時間：5min，直流偏壓-200v。

實(shí)施例5

本實(shí)施例一種復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)和制備方法類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：

第四步：pvd沉積純金屬打底層：真空室壓強(qiáng)：0.1pa，ti靶電流：10a，時間：10min，偏壓：-50v。

第七步：pvd沉積面層純au：真空室壓強(qiáng)：0.5pa，au靶采用直流電源：5a，時間：10min，直流偏壓：-50v。

對比例

本實(shí)施例一種復(fù)合薄膜，其結(jié)構(gòu)和制備方法類似實(shí)施例1，區(qū)別在于：未設(shè)置第二過渡層4。

對實(shí)施例1-5和對比例制得的薄膜進(jìn)行性能測試：

1.1耐酸測試：ph1.6酸性人工汗中浸泡48小時；

1.2耐溫測試：48小時內(nèi)，-20℃～-160℃溫度范圍內(nèi)緩慢爬升；

1.3百格測試：刀片劃出間隔10mm印記后3m膠紙粘貼后撕下無掉膜；

1.4震盤測試：樣品與陶瓷粒在震盤機(jī)上震動48小時；

1.5顏色：檢測l，a，b值。

結(jié)果如表1所示：

表1

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。