TW201304947A - 鍍膜件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種鍍膜件，包括基體、依次形成於基體上的呈白色的第一膜層及第二膜層；該第一膜層主要由Zn和O兩種元素組成；該第二膜層主要由金屬或非金屬M、O及N三種元素組成，其中M可為Al或Si。該鍍膜件呈現出純正的骨瓷般質感的外觀。本發明還提供了所述鍍膜件的製造方法。

Description

鍍膜件及其製造方法

本發明涉及一種鍍膜件及其製造方法，尤其涉及一種具有骨瓷質感的鍍膜件及其製造方法。

習知技術，通常採用噴塗、陽極處理及PVD鍍膜等技術於電子產品（如手機、PDA等）的殼體表面形成裝飾性膜層，以使殼體呈現出彩色的外觀。然而，上述殼體雖然呈現出彩色的外觀，卻不能呈現出如骨瓷般的潔白、細膩、通透、清潔等視覺或外觀效果。

傳統的骨瓷產品的製作方法係以動物骨灰（主要成分為Ca₃(PO₄)₂）、優質高嶺土及石英為基本原料，經過高溫素燒和低溫釉燒兩次燒製而成，其製作工藝複雜、成品率低、價格十分高昂，因而難以實現大批量地工業生產。此外，傳統的骨瓷產品還具有輕脆易碎的特點。

鑒於此，本發明提供一種具有骨瓷質感的鍍膜件。

另外，本發明還提供一種上述鍍膜件的製造方法。

一種鍍膜件，包括基體、依次形成於基體上的呈白色的第一膜層及第二膜層；該第一膜層主要由Zn和O兩種元素組成；該第二膜層主要由Al和Si中的任一種、O及N三種元素組成。

一種鍍膜件的製造方法，其包括如下步驟：

提供基體；

採用真空鍍膜法，以鋅靶為靶材，在該基體的表面形成一鋅層；

關閉所述鋅靶，使用氧氣對該鋅層進行熱處理製得第一膜層，該第一膜層主要由Zn和O兩種元素組成；

採用真空鍍膜法，以鋁、鋁合金、矽或矽合金為靶材，以氧氣及氮氣為反應氣體，在該第一膜層上形成第二膜層，該第二膜層主要由Al和Si中的任一種、O及N三種元素組成；

對所述第二膜層的表面進行精拋處理。

所述第一膜層呈白色，覆蓋於該第一膜層上濺射無色透明的第二膜層，該二膜層結合使該鍍膜件呈現出純正的骨瓷般質感的外觀。相較於傳統的骨瓷產品，該鍍膜件的製作方法簡單、良率較高、生產成本較低且幾乎沒有環境污染，可實現大批量地工業生產，因而可運用於3C電子產品殼體、建築裝飾件、汽車裝飾件及家居生活用品等諸多產品中。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的鍍膜件10包括基體11、依次形成於基體11上的第一膜層13及第二膜層15。該鍍膜件10可以係電子裝置外殼，亦可以係鐘錶外殼、金屬衛浴件及建築用件。

基體11的材質為金屬或非金屬，其中金屬可為不銹鋼、鋁、鋁合金、鎂或鎂合金，非金屬可為塑膠或玻璃。

所述第一膜層13主要由鋅（Zn）和氧（O）兩種元素組成，其中Zn的質量百分含量為70~78%，O的質量百分含量為22~30%。所述第一膜層13可藉由真空鍍膜並結合氧氣熱處理的方式製得。所述第一膜層13的厚度為5~10μm。所述第一膜層13的色度區域於CIE LAB表色系統的L*座標為89至93，呈白色，為鍍膜件10提供如陶瓷般的外觀顏色。

所述第二膜層15主要由金屬或非金屬元素M、O及N三種元素組成，其中M可為鋁（Al）或矽（Si）。當M為Al時，該第二膜層15中Al的質量百分含量為60~70%，O的質量百分含量為25~28%，N的質量百分含量為2~15%。當M為Si時，該第二膜層15中Si的質量百分含量為65~75%，O的質量百分含量為17~22%，N的質量百分含量為3~18%。該第二膜層15由平均粒徑為10~15nm的奈米顆粒組成，質地均勻緻密。第二膜層15的粗糙度Ra為10~30nm。

所述第二膜層15呈無色透明的類玻璃狀外觀。該第二膜層15可藉由磁控濺射、真空蒸鍍等真空鍍膜的方式形成。所述第二膜層15的厚度可為2~4μm。

所述呈白色的第一膜層13與無色透明的所述第二膜層15的結合可使所述鍍膜件10呈現骨瓷質感的外觀。從該第二膜層15一側測試鍍膜件10表面的60°角光澤度為85~100；色度區域於CIE LAB表色系統的L*座標為85至89，a*座標為-0.5至0.5，b*座標為-0.5至0.5，呈現為白色。

本發明鍍膜件10的製造方法包括以下步驟：

提供基體11，基體11的材質為金屬或非金屬，其中金屬可為不銹鋼、鋁、鋁合金、鎂或鎂合金，非金屬可為塑膠或玻璃。

將基體11進行預處理。該預處理包括分別用去離子水和無水乙醇對基體11表面進行擦拭、以及用丙酮溶液對基體11進行超聲波清洗等步驟。

對經上述處理後的基體11的表面進行電漿清洗，以進一步去除基體11表面的油污，以及改善基體11表面與後續鍍層的結合力。結合參閱圖2，提供一真空鍍膜機100，該真空鍍膜機100包括一鍍膜室20及連接於鍍膜室20的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室20抽真空。該鍍膜室20內設有轉架(未圖示)、相對設置的二第一靶材22及相對設置的二第二靶材23。轉架帶動基體11沿圓形的軌跡21公轉，且基體11在沿軌跡21公轉時亦自轉。每一第一靶材22及每一第二靶材23的兩端均設有氣源通道24，氣體經該氣源通道24進入所述鍍膜室20中。其中，所述第一靶材22為鋅靶；所述第二靶材23為鋁合金靶或矽合金靶時，其中鋁或矽的質量百分含量為85~90%。

該電漿清洗的具體操作及工藝參數可為：將基體11固定於真空鍍膜機100的鍍膜室20中的轉架上，將該鍍膜室20抽真空至8.0×10^-3Pa，然後向鍍膜室20內通入流量約為100~400sccm(標準狀態毫升/分鐘)的氬氣(純度為99.999%)，並施加-200~-400V的偏壓於基體11，對基體11的表面進行電漿清洗，清洗時間為3~20min。

採用磁控濺射鍍膜法與熱處理結合，在經電漿清洗後的基體11上形成第一膜層13。形成所述第一膜層13的步驟如下：

首先，在所述基體11上濺射一鋅層（未圖示）。濺射該鋅層的具體操作及參數為：開啟所述第一靶材22，並設定第一靶材22的功率為2~3kw；以氬氣為工作氣體，調節氬氣的流量為100~300sccm；對基體11施加-100~-200V的偏壓，並加熱所述鍍膜室20至溫度為300~500℃（即鍍膜溫度為300~500℃），濺射時間為1~2h。

然後，對上述鋅層進行熱處理。停止通入所述氬氣，並關閉所述第一靶材22，保持所述鍍膜室20的溫度不變，通入流量為80~150sccm氧氣，對該鋅層進行熱處理，熱處理的時間為20~60min。該熱處理使所述鋅層被氧化成白色的氧化鋅層，從而獲得第一膜層13。所述第一膜層13的色度區域於CIE LAB表色系統的L*座標為80至90，a*座標為-0.5至0.5，b*座標為-0.5至0.5。所述第一膜層13的厚度為5~10μm。

由於直接以鋅靶為靶材，以氧氣為反應氣體濺射獲得的Zn-O膜層，難以保證該膜層中Zn與O的原子個數比大約為1：1，如此無法使該Zn-O膜層呈現出白色。而經上述方法獲得的第一膜層13中Zn與O的原子個數比大約為1：1，如此可使Zn與O充分結合形成ZnO，進而使所述第一膜層13呈現出白色。

採用磁控濺射鍍膜法，在所述第一膜層13上濺射第二膜層15。開啟第二靶材23，並設定第二靶材23的功率為5~10kw；以氧氣及氮氣為反應氣體，調節氧氣的流量為50~200sccm、氮氣的流量為80~300sccm，以氬氣為工作氣體，調節氬氣的流量為100~300sccm。濺鍍時，對基體11施加-100~-300V的偏壓，並加熱所述鍍膜室20至溫度為20~200℃（即鍍膜溫度為20~200℃），鍍膜時間為50~80min。

提供一精拋機（圖未示），對所述第二膜層15的表面進行精拋處理，用以提高所述第二膜層15的光澤度和透明度，從而使所述鍍膜件10呈現出通透、高光澤的外觀。所述精拋機包括一布輪，將含有氧化鋁粉末的懸浮狀水溶液塗覆在該布輪上，對所述基體11的第二膜層15的表面進行精拋，精拋的時間為10~15min。經過該精拋處理後，從該第二膜層15表面的60°角光澤度為85~100。

可以理解的，所述第二膜層15還可藉由真空蒸鍍及電弧電漿鍍等真空鍍膜的方式形成。

所述第一膜層13呈白色，於該第一膜層13表面濺射無色透明的第二膜層15，所述第一膜層13與第二膜層15結合使該鍍膜件10呈現出純正的骨瓷質感的外觀。相較於傳統的骨瓷產品，該鍍膜件10的製作方法簡單、良率較高、生產成本較低且幾乎沒有環境污染，可實現大批量地工業生產，因而可運用於3C電子產品殼體、建築裝飾件、汽車裝飾件及家居生活用品等諸多產品中。

此外，相較於傳統的骨瓷產品，不銹鋼、鋁、鋁合金、鎂或鎂合金等金屬或塑膠材質的基體11可增強所述鍍膜件10的韌性，因而所述鍍膜件10還具有不易碎的特點；且當基體11的材質為鋁、鋁合金、鎂或鎂合金等輕金屬或塑膠時，所述鍍膜件10還能呈現出較傳統的骨瓷產品更為輕盈的質地。

10．．．鍍膜件

11．．．基體

13．．．第一膜層

15．．．第二膜層

100．．．鍍膜機

20．．．鍍膜室

30．．．真空泵

21．．．軌跡

22．．．第一靶材

23．．．第二靶材

24．．．氣源通道

圖1係本發明一較佳實施例鍍膜件的剖視圖；

圖2係本發明一較佳實施例真空鍍膜機的示意圖。

10．．．鍍膜件

11．．．基體

13．．．第一膜層

15．．．第二膜層

Claims (13)

1. 一種鍍膜件，包括基體，其改良在於：該鍍膜件還包括依次形成於基體上的呈白色的第一膜層及第二膜層；該第一膜層主要由Zn和O兩種元素組成；該第二膜層主要由Al和Si中的任一種、O及N三種元素組成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述第一膜層中Zn的質量百分含量為70~78%，O的質量百分含量為22~30%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述第一膜層的色度區域於CIE LAB表色系統的L*座標為89至93，a*座標為-0.5至0.5，b*座標為-0.5至0.5。
4. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中當第二膜層主要由Al、O及N三種元素組成時，其中Al的質量百分含量為60~70%，O的質量百分含量為25~28%，N的質量百分含量為2~15%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中當第二膜層主要由Si、O及N三種元素組成時，其中Si的質量百分含量為65~75%，O的質量百分含量為17~22%，N的質量百分含量為3~18%。
6. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述第二膜層由平均粒徑為10~15nm的奈米顆粒組成，第二膜層的粗糙度Ra為10~30nm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述第一膜層的厚度為5~10μm，所述第二膜層的厚度為2~4μm。
8. 如申請專利範圍第1項所述之鍍膜件，其中所述鍍膜件於該第二膜層表面的60°角光澤度為85~100，色度區域於CIE LAB表色系統的L*座標為85至89，a*座標為-0.5至0.5，b*座標為-0.5至0.5。
9. 一種鍍膜件的製造方法，其包括如下步驟：
   提供基體；
   採用真空鍍膜法，以鋅靶為靶材，在該基體的表面形成一鋅層；
   關閉所述鋅靶，使用氧氣對該鋅層進行熱處理製得第一膜層，該第一膜層主要由Zn和O兩種元素組成；
   採用真空鍍膜法，以鋁、鋁合金、矽或矽合金為靶材，以氧氣及氮氣為反應氣體，在該第一膜層上形成第二膜層，該第二膜層主要由Al和Si中的任一種、O及N三種元素組成；
   對所述第二膜層的表面進行精拋處理。
10. 如申請專利範圍第9項所述之鍍膜件的製造方法，其中形成所述鋅層的方法為：採用磁控濺射鍍膜法，設置鋅靶的功率為2~3kw，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100~300sccm，施加於基體的偏壓為-100~-300V，鍍膜溫度為20~200℃，鍍膜時間為1~2h。
11. 如申請專利範圍第9項所述之鍍膜件的製造方法，其中對所述鋅層進行熱處理待工藝參數為:氧氣的流量為80~150sccm，熱處理溫度為20~200℃，時間為20~60min。
12. 如申請專利範圍第9項所述之鍍膜件的製造方法，其中形成所述第二膜層的方法為：採用磁控濺射鍍膜法，設置鋁靶、鋁合金靶、矽靶或矽合金靶的功率為5~10kw，氧氣的流量為50~200sccm、氮氣的流量為80~300sccm，以氬氣為工作氣體，氬氣的流量為100~300sccm，施加於基體的偏壓為-100~-300V，鍍膜溫度為20~200℃，鍍膜時間為50~80min；所述鋁合金靶材中鋁的質量百分含量為85~90%，矽合金靶材中矽的質量百分含量為85~90%。
13. 如申請專利範圍第9項所述之鍍膜件的製造方法，其中所述精拋處理的方法為：提供一精拋機，所述精拋機包括一布輪，將含有氧化鋁粉末的懸浮狀水溶液塗覆在該布輪上，對所述第二膜層的表面進行精拋，精拋的時間為10~15min。