一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法技术

一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，采用多弧离子镀膜技术，并采用TiAl合金作弧靶，使钛离子和铝离子均匀的充盈于真空炉内，与氮结合而生成稳定的咖啡色薄膜，过程中没有使用C2H2或C中的碳元素调色，因此镀膜颜色均匀稳定；另一方面，镀膜过程中没有O2，可以避免镀膜设备氧化的问题。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种镀制PVD膜方法，尤其涉及一种无氧镀制咖啡色PVD膜方法。
技术介绍
PVD(PhysicalVaporDeposition)，指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。PVD操作时可选取不同的金属蒸发，电离成电子态，利用电偏压将离子引领到工件上，沉积成薄膜。在离子沉积到工件前，也可与其他离子作出反应结合，生成复合式薄膜，在硬度、光亮度、摩擦系数、颜色等发生变化，满足在功能或外观上的要求。PVD镀膜能在多种材质上制备膜，颜色种类繁多，如金色、银色、咖啡色、蓝色、紫色等。由于终端客户对产品表面膜层效果需求越来越高档，PVD镀膜机作为高档表面处理的设备，应用越来越广泛。随着市场的发展，越来越多的客户需求产品表面最终膜层为PVD装饰膜层，并且颜色多样化，其中对咖啡色的需求也越来越多。目前，公知的咖啡色PVD镀膜技术多以O2与Ti结合而生成浅蓝色，再与C2H2或C等物质中的碳元素结合反应，从而做成深蓝色、咖啡色效果。现有技术咖啡色PVD膜的生成需用到碳元素，此方法所兼顾的参数繁多，碳离子分布不均会带来技术问题，使颜色不均匀，生产良品率低；另一方面，输入O2到真空炉室内，会使炉室内的钢氧化，破坏炉壁及炉内结构，造成维修困难，会增加运作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有PVD镀膜技术不能均匀成咖啡色膜、设备易氧化的问题，提供一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法。一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，包括如下步骤：1）预处理：将工件表面洗净，脱去氧化膜，放入真空炉内，抽真空，升温；2）生成基础膜层：启动Cr弧靶，在工件表面沉积Cr基础薄膜；3）生成过渡膜层：持续开启Cr弧靶，注入N2使工件表面沉积CrN薄膜；4）生成咖啡色膜层：关闭Cr弧靶，启动Ti/Al原子比为75∶25至85∶15的TiAl弧靶，并同时注入N2，加载偏压，直至工件表面沉积咖啡色TiAlN薄膜。在其中一个实施例中，所述方法还包括薄膜沉积完成后关闭TiAl弧靶及所有电源，真空炉内逐步升压及降温至65℃～75℃后，取出工件。在其中一个实施例中，所述步骤1）中预处理还包括抽真空后通入Ar将工件离子清洗20分钟。在其中一个实施例中，所述镀膜方法均采用多弧离子镀膜法。在其中一个实施例中，步骤1）中所述抽真空压强为4.0×10-3～6.0×10-3Pa。在其中一个实施例中，步骤1）中所述升温温度至200～250℃。在其中一个实施例中，步骤2）中所述Cr基础薄膜沉积时间为3～5分钟。在其中一个实施例中，步骤4）中所述N2流量为600～700sccm，通入N2时间为5～8分钟。在其中一个实施例中，步骤4）中所述偏压为-150V～-250V。在其中一个实施例中，步骤4）中所述通入N2，使炉内气压为2.5Pa，通入N2时间为4～5小时。以上所述一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，采用多弧离子镀膜技术，并采用TiAl合金作弧靶，使钛离子和铝离子均匀的充盈于真空炉内，与氮离子结合而生成稳定的咖啡色薄膜，过程中没有使用C2H2或C中的碳元素调色，因此镀膜颜色均匀稳定；另一方面，镀膜过程中没有O2，可以避免镀膜设备氧化的问题。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以更好地理解本专利技术的技术方案，并不用于限定本专利技术。一实施方式的无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，包括如下步骤：1）预处理：将工件表面洗净，脱去氧化膜，放入真空炉内，抽真空，升温；2）生成基础膜层：启动Cr弧靶，在工件表面沉积Cr基础薄膜；3）生成过渡膜层：持续开启Cr弧靶，注入N2使工件表面沉积CrN薄膜；4）生成咖啡色膜层：关闭Cr弧靶，启动Ti/Al原子比为75∶25至85∶15的TiAl弧靶，并同时注入N2，加载偏压，直至工件表面沉积咖啡色TiAlN薄膜。沉积一层Cr基础膜，能够活化铬表面，提高表面能，且能形成工件表面区的高密度缺陷，如空位、间隙原子、位错等，能够提高薄膜与工件表面的结合力。Cr基础层上沉积一层CrN薄膜，沉积过程中Cr原子与N原子成的Cr-N分子键会增加薄膜间的结合力，使薄膜能够更均匀稳定。CrN层为底层反射，使咖啡色的色彩丰富，有金属感。钛铝靶的原子比是成咖啡色膜的关键，钛铝的原子重量比影响成膜的颜色。钛铝原子比为75∶25至85∶15，钛铝原子均匀的充盈在真空炉内，在工件上形成稳定的咖啡色膜。在其中一个实施例中，所述方法还包括薄膜沉积完成后关闭TiAl弧靶及所有电源，真空炉内逐步升压及降温至65℃～75℃后，取出工件。温度太高出真空炉后易与空气中的氧发生氧化反应，影响PVD膜的质量。在其中一个实施例中，所述步骤1）中预处理还包括抽真空后通入Ar将工件离子清洗20分钟。离子清洗一方面清洁度高，另一方面，离子清洗过程中激发了工件表面的活化能，能够增加镀膜的结合力。在其中一个实施例中，所述镀膜方法均采用多弧离子镀膜法。多弧离子镀具有靶材利用率高，金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。在其中一个实施例中，步骤1）中所述抽真空压强为4.0×10-3～6.0×10-3Pa。在其中一个实施例中，步骤1）中所述升温温度至200～250℃。在其中一个实施例中，步骤2）中所述Cr基础薄膜沉积时间为3～5分钟。在其中一个实施例中，步骤4）中所述N2流量为600～700sccm，通入N2时间为5～8分钟。通入N2与铬靶离子化的Cr离子反应，生成均匀的CrN薄膜，N2流量和时间随着工件材质和镀膜面积的改变而改变。在其中一个实施例中，步骤4）中所述偏压为-150V～-250V。通过偏压来控制工件温度在合适的范围内，因而制备的薄膜晶粒细小，组织致密，良好的微观结构不仅使薄膜颜色均匀稳定，而且增加了薄膜的耐磨损性能。在其中一个实施例中，步骤4）中所述通入N2，使炉内气压为2.5Pa，通入N2时间为4～5小时。N2气体流量影响TiAlN膜的颜色深浅，可以根据需要调整N2流量。本专利技术方法可在铜合金、锌合金、不锈钢等多种材质表面镀制咖啡色PVD膜。实施例11）将工件表面洗净，脱去氧化膜，装夹上多弧离子镀膜机夹具，一同放入真空炉内，启动抽真空装置抽真空至4.0×10-3Pa，注入Ar进行20分钟离子清洗后关闭Ar；2）将炉内温度提升至200℃；3）启动Cr弧靶，使工件表面沉积Cr基础薄膜，沉积时间为3分钟；4）铬弧靶持续开启，注入N2使工件表面沉积CrN薄膜，其中N2流量为600sccm，沉积时间为8分钟；5）关闭Cr弧靶，启动TiAl弧靶，其中Ti/Al原子比为75∶25，并同时注入N2，使炉内气压为2.5Pa，加载偏压-150V，沉积时间为4小时，直至工件表面沉积咖啡色TiAlN薄膜；6）关闭TiAl弧靶及所有电源，真空炉内逐步升压及降温至65℃，取出工件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，其特征是：包括如下步骤：1）预处理：将工件表面洗净，脱去氧化膜，放入真空炉内，抽真空，升温；2）生成基础膜层：启动Cr弧靶，在工件表面沉积Cr基础薄膜；3）生成过渡膜层：持续开启Cr弧靶，注入N2使工件表面沉积CrN薄膜；4）生成咖啡色膜层：关闭Cr弧靶，启动Ti/Al原子比为75∶25至85∶15的TiAl弧靶，并同时注入N2，加载偏压，直至工件表面沉积咖啡色TiAlN薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，其特征是：包括如下步骤：
1）预处理：将工件表面洗净，脱去氧化膜，放入真空炉内，抽真空，升温；
2）生成基础膜层：启动Cr弧靶，在工件表面沉积Cr基础薄膜；
3）生成过渡膜层：持续开启Cr弧靶，注入N2使工件表面沉积CrN薄膜；
4）生成咖啡色膜层：关闭Cr弧靶，启动Ti/Al原子比为75∶25至85∶15的TiAl弧靶，并同时注入N2，加载偏压，直至工件表面沉积咖啡色TiAlN薄膜。
2.根据权利要求1所述一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，其特征是：所述方法还包括薄膜沉积完成后关闭TiAl弧靶及所有电源，真空炉内逐步升压及降温至65℃～75℃后，取出工件。
3.根据权利要求1所述一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，其特征是：所述步骤1）中预处理还包括抽真空后通入Ar将工件离子清洗20分钟。
4.根据权利要求1所述一种无氧镀制咖啡色PVD膜的方法，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎剑文，
申请(专利权)人：东莞沙头朝日五金电子制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44