一種帶顏色的藍(lán)寶石基材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及藍(lán)寶石加工領(lǐng)域，具體涉及一種帶顏色的藍(lán)寶石基材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于藍(lán)寶石材料硬度高、透光率高，具備良好的物理、化學(xué)和光學(xué)性能，已廣泛應(yīng)用于手機、平板電腦等電子設(shè)備領(lǐng)域。但由于藍(lán)寶石本身無色透明，在充分利用其高硬度等物理、化學(xué)性能的同時，為了實現(xiàn)外觀顏色的多樣性，目前普遍通過使用絲印不同顏色的油墨來得到不同外觀顏色的藍(lán)寶石材料。但油墨的顆粒普遍都較粗，很難得到平整光滑的印刷面，同時因油墨本身顆粒及環(huán)境中塵埃粒子的影響，在印刷的過程中很容易產(chǎn)生砂眼或顆粒狀不良，導(dǎo)致良率低下；且油墨與寶石的結(jié)合力在高溫高濕的使用環(huán)境下容易變差，隨著使用時間的增長，容易出現(xiàn)油墨脫落的問題。
[0003]專利CN200880129778.5中公開一種制造顏色受控的藍(lán)寶石的方法，包括:使金屬材料蒸發(fā)，用電子束或高頻波輻射所述蒸發(fā)的金屬材料，從而將所述蒸發(fā)的金屬材料加工成等離子體狀態(tài)，然后通過從所述等離子體中提取金屬離子并使所述金屬離子加速而將所述金屬離子注入藍(lán)寶石(步驟I);以及在氧氣氣氛中或空氣中，將所述注入了金屬等離子體離子的藍(lán)寶石進(jìn)行熱處理(步驟2)。根據(jù)本發(fā)明的制造藍(lán)寶石的方法，通過注入可引起藍(lán)寶石光學(xué)帶隙變化的離子，可以制造可顯示各種顏色的藍(lán)寶石；通過在氧氣氣氛下進(jìn)行熱處理，可以制造不能被輻射損傷且能顯示均勻顏色的藍(lán)寶石。另外，根據(jù)本發(fā)明，通過重復(fù)進(jìn)行上述步驟，可以制造不能被輻射損傷且能顯示均勻顏色的藍(lán)寶石。但該專利是在制備藍(lán)寶石的過程中對藍(lán)寶石本身的顏色進(jìn)行調(diào)控，該方法所使用的設(shè)備昂貴，且制備和調(diào)控過程相當(dāng)復(fù)雜；更為重要的，本領(lǐng)域技術(shù)人員并不能通過這種方法獲取一定顏色和性能要求的藍(lán)寶石。
[0004]因此，本領(lǐng)域需要發(fā)明一種新的帶顏色的藍(lán)寶石基材及其制備方法，以代替現(xiàn)有技術(shù)中的絲印方法，并解決由絲印帶來的藍(lán)寶石色彩面的表面平整度差、產(chǎn)品良率低、可靠性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種帶顏色的藍(lán)寶石基材，包括藍(lán)寶石基體以及位于藍(lán)寶石基體外表面上從里到外依次設(shè)置的第一層、第二層和第三層，所述第一層為二氧化硅層，第二層為金屬膜層，第三層為二氧化硅層。
[0006]本發(fā)明采用鍍膜的方法得到一種表面光滑的、不含圖案但帶顏色的藍(lán)寶石基材。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中絲印帶來的藍(lán)寶石色彩面的表面平整度差、產(chǎn)品良率低、可靠性差的冋題。
[0007]本發(fā)明中，藍(lán)寶石基材表面所呈現(xiàn)的不同顏色通過采用不同材質(zhì)和厚度的金屬膜層來實現(xiàn)。本發(fā)明中使用光學(xué)透性和理化特性與藍(lán)寶石基材較為接近的二氧化硅作為本發(fā)明中的第一層和第三層。本發(fā)明中，設(shè)置第一層二氧化硅的目的是使得金屬膜層與藍(lán)寶石基體的結(jié)合力更強，設(shè)置第三層的目的是在不影響藍(lán)寶石的特性的前提下起到對金屬膜層的保護(hù)作用。
[0008]本發(fā)明中涉及的金屬膜層一般是不透光的，通過其反射的色澤相應(yīng)獲取一種帶顏色的藍(lán)寶石基材。但當(dāng)金屬膜層為淺色膜層且該層夠薄時，所述金屬膜層也可以具備一定的透光性。
[0009]在一種具體的實施方式中，所述第一層的厚度為3?50nm，第二層的厚度為150?300nm，第三層的厚度為40?200nm。優(yōu)選地，所述第一層的厚度為5?10nm，第二層的厚度為150?250nm，第三層的厚度為40?60nm。
[0010]本發(fā)明中，第一層過渡層二氧化硅的厚度不能太小，厚度太小則可能電鍍不均勻，影響藍(lán)寶石與金屬膜層的結(jié)合效果，而所述第一層的厚度太厚則會導(dǎo)致所述藍(lán)寶石基材的成本增加，因而第一層的厚度優(yōu)選為5?20nm，更優(yōu)選在5?10nm。所述第二層金屬膜層的厚度太小可能導(dǎo)致電鍍不均勻，也可能會導(dǎo)致達(dá)不到所需的金屬光澤和顏色，而金屬膜層的厚度一般也不會太高，一般在150?250nm即可。而一定厚度的第三層保護(hù)層二氧化硅可以使得在在不影響藍(lán)寶石的光學(xué)特性和物理特性的前提下保護(hù)所述金屬膜層。
[0011]在一種具體的實施方式中，所述金屬膜層包含一層或多層金屬子膜層，所述金屬子膜層中的金屬各自獨立地選自純金屬和金屬合金。
[0012]所述金屬子膜層的厚度可以相同也可以不同，通過調(diào)整各金屬子膜層的厚度以及各金屬子膜層中的金屬材質(zhì)，可以得到不同需要的藍(lán)寶石基材，例如不同顏色需要，或不同光學(xué)性能、光澤性和耐磨性等性能需要。本發(fā)明中，所述純金屬和金屬合金的靶材均可以通過商購獲取，例如純金屬的鋁靶材為鋁含量在99.99%以上的金屬鋁，所述金屬合金靶材中的合金的組分及各種金屬含量的配比也均可以通過不同的顏色和性能需要來選用。
[0013]在一種具體的實施方式中，金屬膜層中的所述金屬選自鋁、鈦、鈮和鋯。
[0014]在一種具體的實施方式中，本發(fā)明所述藍(lán)寶石基體為藍(lán)寶石基片，且所述第一層、第二層和第三層均設(shè)置在所述基片的平面上。
[0015]本發(fā)明中，所述藍(lán)寶石基體也可以為除基片以外的其它形狀，例如藍(lán)寶石立方體或帶曲面的藍(lán)寶石晶塊，所述第一層、第二層和第三層可以設(shè)置在藍(lán)寶石基體的平面上，也可以設(shè)置在其曲面上。但因為對藍(lán)寶石平面的鍍膜可以更均勻，產(chǎn)品的性能更穩(wěn)定，因而優(yōu)選將所述第一層、第二層和第三層設(shè)置在藍(lán)寶石基體的平面上。
[0016]在一種具體的實施方式中，所述第一層和第三層均為使用硅板為靶材且使用磁控濺射法電鍍后經(jīng)氧化得到。
[0017]在一種具體的實施方式中，所述金屬膜層為使用磁控濺射電鍍得到的或使用蒸發(fā)鍍膜得到的金屬膜層，優(yōu)選使用磁控濺射電鍍得到金屬膜層。本發(fā)明中，使用蒸發(fā)鍍膜也可以得到所述金屬膜層，但其對藍(lán)寶石基材的附著力不如使用磁控濺射電鍍，因而使用磁控濺射電鍍所得的帶顏色的藍(lán)寶石基材產(chǎn)品的效果更好。
[0018]本發(fā)明還提供一種所述藍(lán)寶石基材的制備方法，所述方法為磁控濺射電鍍，且包括如下步驟:
[0019]步驟A，使用洗劑清潔藍(lán)寶石基體；
[0020]步驟B，將清洗干凈的藍(lán)寶石裝在夾具上，然后將所述夾具裝載至鍍膜設(shè)備的鍍膜架上，鍍膜架位于鍍膜機的腔體中；
[0021]步驟C，對腔體抽真空，且對所述藍(lán)寶石進(jìn)行加熱預(yù)處理，預(yù)熱溫度為100?140°C，時間為 10 ?240min ；
[0022]步驟D，步驟C所得的藍(lán)寶石進(jìn)行進(jìn)一步的真空處理，且步驟D中腔體內(nèi)的真空度比步驟C中腔體內(nèi)的真空度高；
[0023]步驟E，步驟D所得的藍(lán)寶石在含靶材的腔體中進(jìn)行預(yù)處理，包括向腔體中充入氬氣，并啟用離子源對藍(lán)寶石及靶材進(jìn)行表面清潔；
[0024]步驟F，磁控濺射鍍膜:包括對所述藍(lán)寶石先后鍍上所述第一層、第二層和第三層；
[0025]步驟G，冷卻降溫得到帶顏色的藍(lán)寶石基材產(chǎn)品。
[0026]優(yōu)選地，步驟C中預(yù)熱溫度為110?130°C，時間為20?40min。步驟G為自然冷卻降溫。
[0027]本發(fā)明中所述磁控濺射電鍍機可以通過商購獲取，且其至少包含有腔體和鍍膜架。
[0028]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果至少包括:
[0029]1、本發(fā)明中采用鍍金屬膜的方式，由于金屬膜層與藍(lán)寶石基材是以原子的方式結(jié)合，相比傳統(tǒng)的絲印方式來說，具有更好的結(jié)合力與平整度，產(chǎn)品可靠性也更高，不會出現(xiàn)膜層脫落的情況。同時本發(fā)明中電鍍膜層的厚度為納米級，相比絲印油墨的微米級來說，更容易實現(xiàn)色彩層的薄型化。另外，從外觀而言，金屬的光澤度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過油墨。
[0030]2、在生產(chǎn)制程上，本發(fā)明優(yōu)選采用局部真空(鍍膜機