一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法技术

本发明专利技术属于银饰品表面处理技术领域，具体涉及一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法。本发明专利技术所述改善银饰品稳定性的方法，是基于原子层沉积法，以三甲基铝和水为反应源，对银饰表面进行Al2O3薄膜的沉积镀膜，以赋予银饰高硬度和强化学惰性，改善银饰品的稳定性；并通过对镀膜银饰的色差、耐划擦、和抗变色性能之间的交互关系的研究，获得了镀膜的最佳厚度值，以获得最佳的薄膜透明度和耐划擦、抗变色性能，解决了现有技术中镀膜方法无法同时满足银饰品的光泽质感和耐划擦、抗变色性能的问题。

A Method of Improving the Stability of Silver Jewelry by Coating Based on Atomic Layer Deposition

The invention belongs to the technical field of surface treatment of silver jewelry, in particular to a method for improving the stability of silver jewelry by coating based on atomic layer deposition method. The method of improving the stability of silver jewelry is based on atomic layer deposition method, using trimethylaluminium and water as reaction source, to deposit Al2O3 film on the surface of silver jewelry, in order to endow silver jewelry with high hardness and strong chemical inertia and improve the stability of silver jewelry; and through the study of the interaction between the color difference, scratch resistance and anti-discoloration performance of silver jewelry coated, the method is obtained. The optimum thickness of the film was obtained to obtain the best transparency, scratch resistance and anti-discoloration performance of the film. The problem that the coating method in the existing technology can not meet the gloss and texture of silver jewelry, scratch resistance and anti-discoloration performance at the same time was solved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法
本专利技术属于银饰品表面处理
，具体涉及一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法。
技术介绍
银饰品是一种以金属银打造的饰品，具有质地光滑、富有光泽、易造型的特点，受到市场的广泛青睐，据统计，925银饰全球年用银量超过五千吨。但是，银在大气中特别是硫存在情况下极易发生自然失泽导致外观劣化，并且遭受不耐划擦和易变色问题的困扰。925镀膜银饰的市场化应用具体的要求主要包括：为保持925银饰原有的金属质感，要求银饰镀膜前后的色差≤2.5；且要求镀膜银饰在浓度为0.05mol/L的硫化钠溶液中，静态腐蚀30min，无明显变色现象。现有技术中，用于防止银饰品失泽的方法包括给银产品上清漆的方式，但是由于干涉或其它光学变化，银产品上的涂层厚度变化会导致银饰品的颜色变化，会破坏饰品的视觉效果。由于具有层层自组装的特点，利用原子层沉积（ALD）在925银饰表面沉积超薄Al2O3薄膜可赋予银饰高硬度和强化学惰性。然而，现有利用原子层沉积法对银饰品进行镀膜的方法中，鉴于需要平衡考虑镀膜银饰的色差、耐划擦和抗变色性能之间的交互影响，尚未找到适合的镀膜方式，在保留银饰品光泽质感的同时，有效保证银饰品的耐划擦和抗变色性能。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，以解决现有技术中镀膜方法无法同时满足银饰品的光泽质感和耐划擦、抗变色性能的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，包括基于原子层沉积法在银饰品沉积合成超薄Al2O3薄膜的步骤，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为>0-40nm。优选的，所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为10-30.5nm。更优的，所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为24.8nm。具体的，所述原子层沉积法以三甲基铝和水为反应源进行Al2O3薄膜的沉积合成。具体的，所述原子层沉积法的反应温度为200℃。具体的，所述原子层沉积法具体包括如下步骤：（1）打开反应室，将待沉积的银饰样品放置在样品架上，关闭反应室，并进行抽真空处理；（2）开启加热模式，加热至设定温度；（3）设定如下执行参数：TMA脉冲时间1s，TMA浸泡时间3s，TMA净化时间70s，H2O脉冲时间1s，H2O净化时间70s，设定载气流量70sccm，生长温度200℃；并执行程序进行原子层沉积；（4）上述沉积程序结束后，排气并取出样品，即得。优选的，所述方法还包括采用乙醇和丙酮对所述银饰品表面进行清洗的步骤。更优的，所述清洗步骤在超声波条件下进行。更优的，还包括将清洗后的银饰品以高纯氮气吹干的步骤。本专利技术还公开了由所述基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法制得的银饰品。本专利技术所述改善银饰品稳定性的方法，是基于原子层沉积法，以三甲基铝和水为反应源，对银饰表面进行Al2O3薄膜的沉积镀膜，以赋予银饰高硬度和强化学惰性，改善银饰品的稳定性；并通过对镀膜银饰的色差、耐划擦、和抗变色性能之间的交互关系的研究，获得了镀膜的最佳厚度值，以获得最佳的薄膜透明度和耐划擦、抗变色性能，解决了现有技术中镀膜方法无法同时满足银饰品的光泽质感和耐划擦、抗变色性能的问题。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中，图1为实验例1中厚度30nm薄膜的元素组成和物相结构，其中，（a）为X射线光电子能谱，（b）为X射线衍射谱图；图2为本专利技术实验例2中不同厚度薄膜的光透射率和镀膜样品色差的比较，其中，（a）为不同厚度五种薄膜在可见光区的透射光谱，（b）为镀膜银片的色差；图3为本专利技术实施例3中银片样品静态腐蚀30min后的光学显微镜照片，其中，（a）为未镀膜银片，（b）为镀膜厚度为10nm的银片，（c）为镀膜厚度为15nm的银片；图4为本专利技术厚度为100nm的薄膜和925银的力学性能，其中，（a）为纳米硬度，（b）为弹性模量；图5为本专利技术Al2O3薄膜厚度对镀膜925银片综合性能的作用机理；图6为本专利技术ALD设备的结构示意图；图中附图标记表示为：1-外室，2-内室，3-加热器，4-托盘架，5-内腔盖。具体实施方式如图6所示的ALD设备结构图，本专利技术下述实施例中进行原子层沉积法操作的ALD设备包括外室1、内室2，以及设置于所述外室1和内室2之间的加热器3，所述内室2内部设置有放置待沉积样品的托盘架4，并通过内腔盖5与所述内室2的扣合实现密封。所述加热器3用于将所述内室2加热至设定温度。实施例1本实施例所述基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，包括如下步骤：（1）取925银片材（10mm*10mm*2mm）为基底，按照常规方法，采用乙醇和丙酮进行超声波清洗基底表面，随后用高纯氮气吹干，备用；（2）采用如图6所示的ALD设备，以三甲基铝（TMA）和水为反应源，控制反应温度为200℃进行沉积合成超薄Al2O3薄膜：打开反应室，将待沉积的银饰样品放置在样品架上，关闭反应室，并进行抽真空处理；开启加热模式，加热至设定温度200℃；设定如下执行参数：TMA脉冲时间1s，TMA浸泡时间3s，TMA净化时间70s，H2O脉冲时间1s，H2O净化时间70s，设定载气流量70sccm，生长温度200℃；并执行程序进行原子层沉积；上述沉积程序结束后，排气并取出样品，，通过椭偏仪控制所述超薄Al2O3薄膜的厚度为11.6nm，即得。实施例2本实施例所述基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，包括如下步骤：（1）取925银片材（10mm*10mm*2mm）为基底，按照常规方法，采用乙醇和丙酮进行超声波清洗基底表面，随后用高纯氮气吹干，备用；（2）采用如图6所示的ALD设备，以三甲基铝（TMA）和水为反应源，控制反应温度为200℃进行沉积合成超薄Al2O3薄膜：打开反应室，将待沉积的银饰样品放置在样品架上，关闭反应室，并进行抽真空处理；开启加热模式，加热至设定温度200℃；设定如下执行参数：TMA脉冲时间1s，TMA浸泡时间3s，TMA净化时间70s，H2O脉冲时间1s，H2O净化时间70s，设定载气流量70sccm，生长温度200℃；并执行程序进行原子层沉积；上述沉积程序结束后，排气并取出样品，，通过椭偏仪控制所述超薄Al2O3薄膜的厚度为15.5nm，即得。实施例3本实施例所述基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，包括如下步骤：（1）取925银片材（10mm*10mm*2mm）为基底，按照常规方法，采用乙醇和丙酮进行超声波清洗基底表面，随后用高纯氮气吹干，备用；（2）采用如图6所示的ALD设备，以三甲基铝（TMA）和水为反应源，控制反应温度为200℃进行沉积合成超薄Al2O3薄膜：打开反应室，将待沉积的银饰样品放置在样品架上，关闭反应室，并进行抽真空处理；开启加热模式，加热至设定温度200℃；设定如下执行参数：TMA脉冲时间1s，TMA浸泡时间3s，TMA净化时间70s，H2O脉冲时间1s，H2O净化时间70s，设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，包括基于原子层沉积法在银饰品沉积合成超薄Al2O3薄膜的步骤，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为>0‑40nm。

【技术特征摘要】
1.一种基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，包括基于原子层沉积法在银饰品沉积合成超薄Al2O3薄膜的步骤，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为>0-40nm。2.根据权利要求1所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为10-30.5nm。3.根据权利要求2所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，控制所述Al2O3薄膜的厚度d为24.8nm。4.根据权利要求1-3任一项所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，所述原子层沉积法以三甲基铝和水为反应源进行Al2O3薄膜的沉积合成。5.根据权利要求4所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，所述原子层沉积法的反应温度为200℃。6.根据权利要求4或5所述的基于原子层沉积法进行镀膜改善银饰品稳定性的方法，其特征在于，所述原子层沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翔，黄健康，马一杰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11