本发明专利技术涉及一种在塑料衬底上沉积金属或硬质装饰膜的方法。该方法采用射频磁控溅射技术在塑料衬底材料表面制备金属或硬质装饰膜，制备的装饰膜与基底具有良好的结合力。所说的塑料衬底材料包括ＡＢＳ塑料（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯的三元共聚物）、ＰＭＭＡ有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、ＰＥ塑料（聚乙烯）和ＰＰ塑料（聚丙烯）等。所述的金属装饰膜包括铬、镍、钛、钨、铝、金、银、铱或合金等，硬质装饰膜包括金属氮化物、碳化合物、氧化物和金刚石等。该方法操作简单、无污染、成本低廉，制备的薄膜附着力良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的制备方法，属于装饰材料
技术介绍
塑料是一种价格低廉、化学稳定性能好、耐腐蚀性能好、刚性和可加工性好的轻质 材料。基于以上优势，在很多领域金属材料已经逐渐被塑料所替代。但是，与金属材料相比 塑料表面一般都不具有金属光泽，使得塑料制品的装饰性能不太尽如人意。为了改善塑料 制品的这种局限性，人们做了许多工作对塑料表面进行改性。通过在塑料制品表面覆盖一 层金属膜或者硬质膜既可以提高塑料制品的表面耐磨性能，又能改善塑料制品的外观，提 高其观赏性能。目前一般采用酸处理或者单体处理等方法使塑料表面呈现凹凸状况，同时 在表面附着极性基团，使塑料表面具有导电性，从而可以采用湿法电镀的方法在塑料表面 沉积金属膜。这种方法必须对塑料表面进行改性，工艺较复杂、能耗高、同时还有很强的污 染性。另外，干镀法(溅射法、气相法等)也是目前发展起来的一种较为简单的在塑料表面 沉积金属膜的方法。干镀法不要求塑料表面必须导电，而且不会产生污染废气物，薄膜厚度 容易控制。但是干镀法也有一些不足，例如薄膜附着力和耐磨性不是很好。为了解决干镀法 存在的一些问题，人们将塑料表面改性的方法引入到了干镀法。中国公开专利CN 1504499A 公开了一种采用芳烃类化合物、油脂、醇类和氧化剂进行表面改性，然后经1000V电火花处 理，再经丙烯酸聚氨酯涂敷过镀层，最后经干镀法制备金属膜的方法。该法提高了金属膜的 附着力，但是工序还是比较复杂，不利于工业生产。美国专利3801368公开了一种首先溅射 塑料材料表面以掺入金、钼等材料，然后再电镀金属膜的方法。中国专利CN 1481448A公开 了一种首先采用等离子体处理塑料表面，接着使用有机溶液浸泡塑料，然后采用钯(Pd)做 催化剂进行无电镀制备金属膜方法。而氮化物、碳化合物、氧化物和金刚石等硬质膜不能采 用湿法电镀的方法来制备，只能采用干镀法制备。本专利技术从提高塑料制品品味的角度出发，提出了应用射频磁控溅射技术在塑料表 面沉积金属或硬质装饰膜的方法。该法首先使用氮、氩、氧、氦气其中的一种或数种等离子 体对塑料表面进行预轰击前处理，然后沉积金属或硬质装饰膜，两个步骤可以连续进行，简 化了沉积工艺，大幅提高了生产效率，所制备的金属膜附着力好。旨在简化现有金属膜沉积 工艺，同时提出在塑料表面沉积硬质膜的方法。
技术实现思路
本专利技术征对当前在塑料表面制备金属膜的工艺较复杂，提出了采用氮、氩、氧、氦 气其中的一种或数种等离子体对塑料表面进行预轰击前处理，然后使用射频磁控溅射技术 沉积金属或硬质装饰膜的方法。本专利技术所针对的塑料衬底材料包括ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元 共聚物)、PMMA有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE塑料(聚乙烯)和PP塑料(聚丙烯) 等；所针对的金属装饰膜包括铬、镍、钛、钨、铝、不锈钢、硬质合金以及金、银、铱、钼、铑等贵3金属；硬质装饰膜包括氮化钛、氮铝钛、氮化钨、氮化钨钛、碳化钨、碳化钛、碳氮化钛、碳化 硅、类金刚石、钨类金刚石、氮化铝、氮化硅、氧化铝、一氧化钛、二氧化钛等，以及EMI膜、抗 静电膜、防幅射膜等。所针对的金属装饰膜呈光亮金属色，硬质装饰膜呈金黄色、黑色、蓝色、银灰色、灰黑色等。本专利技术所使用的铬、镍和钛等金属靶材相对密度高于90%，所采用的氮化钛、碳化 钛、碳氮化钛等陶瓷靶材相对密度高于90%，靶材纯度均不低于95%。本专利技术首先采用去离子水、无水乙醇等超声清洗塑料衬底，氮、氩、氧、氦气其中 的一种或数种等离子体对塑料表面进行预轰击前处理，以提高金属及硬质装饰膜的附着 力；等离子体处理条件为工作气体为氮气、氩气、氧气、氦气或其混合气体，流量为0.1 200sccm(标准毫升每分钟)，工作压强为0. 1 IOOPa,处理时间0. 1 20分钟。本专利技术中塑料衬底经等离子体轰击处理后直接传递到溅射室沉积金属或者硬质 装饰膜；处理后的衬底不暴露大气，可以提高薄膜的附着力。本专利技术中射频磁控溅射过程中工作气体为氩气、氮气、氦气、乙炔、甲烷或其中两 种或多种的混合气体，气体流量为0. 1 200SCCm(标准毫升每分钟)，工作压强为0. 1 IOPa,衬底温度为低温或室温或低于80°C。薄膜制备过程中，根据膜层厚度以及镀制前后过程分别施加不同强度的偏压，以 提高金属及硬质装饰膜与塑料的结合力，从而防止脱膜。附图说明附图为等离子体处理和磁控溅射系统示意图，其中1、样品传递装置；2、样品库； 3、等离子体处理腔体；4、高真空插板阀；5、样品；6、挡板；7、溅射室；8、磁控靶枪；9、等离 子体处理器。具体实施例方式实施例1 塑料衬底清洗和等离子体处理方法将ABS、PMMA、PE和PP等塑料衬底放入去离子水或无水乙醇中进行超声清洗，清洗 后的塑料衬底经干燥后放入到等离子体处理腔体内的样品库上，然后将腔体内抽真空至真 空度高于6X 10_3Pa，将样品库上的塑料衬底用磁力传递杆取出放置于等离子体处理器上， 接着往腔体内通入流量为20 IOOsccm的高纯氩气、氮气或其混合气体，调节腔体内压强 为3 10Pa，给等离子体发生器施加功率为lOW/cm2的射频电源，处理时间控制为3 10 分钟。处理后的塑料衬底通过样品传递装置直接传送到溅射室进行金属或硬质膜的沉积。实施例2 =PMMA塑料衬底上射频磁控溅射制备金属装饰膜溅射用铬、镍或钛金属靶纯度为99%，相对密度为 0. 98，将铬、镍或钛靶材正确 安装于靶枪中，抽真空至溅射室本底真空度高于2. OX 10_4Pa，以经实施例1处理后的PMMA 塑料为衬底，衬底不加热(用水冷控制在室温)，往溅射室内通入一定量的氩气，调节溅射 室内压强为0. 2 5Pa，射频溅射功率调节为20W/cm2，沉积时间控制为10 60分钟，所制 备的金属膜呈亮银白金属光泽。实施例3 =ABS塑料衬底上射频磁控溅射制备硬质装饰膜 溅射用钛、氮化钛、碳化钛或碳氮化钛靶材纯度为99%，相对密度为 0. 96，将靶 材正确安装与靶枪中，抽真空至溅射室本底真空度高于2. OX 10_4Pa，以经实施例1处理后 的ABS塑料衬底为衬底，衬底不加热(用水冷控制在室温)，往溅射室内通入一定量的氩气、 氦气、氮气、乙炔、甲烷或其混合气体，调节溅射室内压强为0. 5 8Pa，射频溅射功率调节 为15W/cm2，沉积时间控制为5 80分钟，所制备的硬质膜呈金黄色、黑色、蓝色或银灰色。权利要求，其特征在于该方法采用射频或中高频磁控溅射技术制备装饰膜。2.权利要求1所述的在塑料衬底上沉积金属或硬质装饰膜的方法，其特征在于所征 对的塑料衬底材料包括ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物)、PMMA有机玻 璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE塑料(聚乙烯)和PP塑料(聚丙烯)等。3.权利要求1所述的在塑料衬底上沉积金属或硬质装饰膜的方法，其特征在于所针 对的金属装饰膜包括铬、镍、钛、钨、铝、不锈钢、硬质合金以及金、银、铱、钼、铑等贵金属；硬 质装饰膜包括氮化钛、氮铝钛、氮化钨、氮化钨钛、碳化钨、碳化钛、碳氮化钛、碳化硅、类金 刚石、钨类金刚石、氮化铝、氮化硅、氧化铝、一氧化钛、二氧化钛等，以及EMI膜、抗静电膜、 防幅射膜等。4.权利要求1或2或3所述的在塑料衬底上沉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在塑料衬底上沉积金属或硬质装饰膜的方法，其特征在于：该方法采用射频或中高频磁控溅射技术制备装饰膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹永革，黄常刚，王美丽，邓种华，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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