帶ip黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件，該工藝首先向鍍膜室中通入工作氣體氬氣，采用中頻磁控濺射的方法在金屬基件表表面濺鍍鉻硅膜層，然后在中頻濺射過程中濺射形成的鉻硅層電離出的離子與乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅。采用中頻磁控鍍膜方式，消除了普通直流反應磁控濺射中的陽極消失現象，從而使濺射過程得以穩定進行。鉻硅膜層使工件表面覆蓋鉻硅混合物，膜層致密均勻，結合力強，保證了產品的耐磨性。中頻濺射過程中鉻硅電離出的離子與反應氣體乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，這兩種物質呈黑色即IP黑膜層，這種膜層色澤光亮，且耐磨性能強。
【專利說明】
帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件
技術領域
[0001]本發明涉及磁控濺射微納米膜的技術領域，尤其涉及一種帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件。
【背景技術】
[0002]磁控濺射是指物體以離子撞擊時，被濺射飛散出來，濺射飛散的物體附著于目標基體上而制成薄膜，如日光燈的電極被濺射出而附著于周圍所形成濺鍍現象。要制作這一濺射薄膜，至少需要有裝置薄膜的基板及保持真空狀況的道具(內部機構)，這種道具即為一制作空間，并使用真空栗將該制作空間內的氣體抽出。
[0003]在中頻反應濺射中，當靶上所加的電壓處于負半周時，靶面被正離子濺射;而在正半周時，等離子體中的電子被加速到靶面，中和了靶面上積累的正電荷，從而抑制了打火。但在確定的工作場強下，頻率越高，等離子體中正離子被加速的時間越短，正電場從外電場吸收的能量越少，轟擊靶的正離子能量越低，靶的濺射速率也降低。由于濺射電壓的頻率范圍處于10?SOKHz范圍，因此又叫中頻濺射’]中頻濺射常用于濺射兩個靶，通常為并排的兩個靶，尺寸和外形全部相同，因此這兩個靶常稱為孿生靶。孿生靶在濺射室中懸浮安裝，在濺射過程中，兩個靶周期性輪流作為陰極與陽極，既抑制了打火，而且由于消除了普通直流反應磁控濺射中的陽極消失現象，從而使濺射過程得以穩定進行。

【發明內容】

[0004]針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種耐高低溫、耐腐蝕性強的帶IP
黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件。
[0005]為了達到上述目的，本發明一種帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝，包括以下工藝步驟:
鉻硅靶中頻濺射
向鍍膜室中通入流量為80SCCm的工作氣體氬氣，以鉻硅混合物作為靶材，采用中頻磁控濺射的方法在金屬基件表表面濺鍍鉻硅膜層，濺射時，鍍膜室壓強為2.5 X 10—.5X10一1 Pa，鉻硅靶材使用電壓為100?150V、電流為20A的射頻電源，濺射電壓的頻率范圍處于10?80KHz范圍，占空比為50%?60%，濺射時間為8?15min;
反應成膜
向鍍膜室同時通入保護氣體氬氣與反應氣體乙炔，乙炔的初始流量為20SCCm?40SCCm，在中頻濺射過程中濺射形成的鉻硅層電離出的離子與乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，反應過程中，鍍膜室壓強為3.5 X 10—1 Pa，中頻電源的電流值為20A，氬氣流量為SOsccm，乙炔的流量在反應的進行過程中不斷增大，中頻電源的電壓值逐漸變小，占空比逐漸變小，最終在金屬基件表面形成致密的IP黑膜層。
[0006]其中，在反應成膜的步驟中，乙炔的初始流量具體為30sccm，在反應過程中乙炔流量經過六輪變速提速;第一輪提速時間為6min，乙炔流量為每5s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至102sccm;第二輪提速時間為1min，乙炔流量為每1s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至162sccm;第三輪提速時間為1min，乙炔流量為每20s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至192sccm;第四輪提速時間為1min，乙炔流量為每30s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至212sccm;第五輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每45s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至225sccm;第六輪提速時間為20min，乙炔流量為每60s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至245sccm;最后在乙炔流量為245sccm，其他條件不變的狀態下繼續反應5min得到IP黑膜層。
[0007]其中，在鉻硅靶中頻濺射的步驟之前還包括氬離子的清洗的步驟，鍍膜室真空度在1.3?1.8 Pa，電源電壓為450?650V，占空比為50%?80%，向鍍膜室中通入工作氣體氬氣，氬氣流量為350?450SCCm，使氬氣在高電壓下電離于金屬基件表面，放電產生輝光以清洗金屬基件表面，清洗時間為6?I Omin。
[0008]其中，在氬離子的清洗的步驟和鉻硅靶中頻濺射的步驟之間還包括步驟鉻/鈦離子轟擊的步驟，鍍膜室真空度為1.0X10—1?1.8X10—1 Pa，電源電壓為200?300V，占空比為50%?70%，弧源電流為65A的環境中，達到弧源在真空條件下用低電壓高電流放電使氬氣與鉻/鈦靶材電離的效果，氬離子與鉻/鈦離子轟擊經氬離子清洗后的金屬基件表面以去掉表面的氧化膜與污染層，同時金屬基件表面覆蓋一層金屬鉻/鈦。
[0009]其中，所述金屬基件為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。
[0010]本發明還公開了一種帶IP黑膜層的金屬基件，包括基件本體、具有耐磨性的過渡膜層以及有光澤并耐腐蝕的IP黑膜層，所述過渡膜層為鉻硅鍍層，所述IP黑膜層包括鉻硅混合物與乙炔反應生成的碳化鉻層以及碳化硅層，所述鉻硅鍍層均勻覆蓋在基件本體的外表面，所述碳化鉻層與碳化硅層均形成與鉻硅鍍層的外表面，且碳化鉻層中的碳化鉻與碳化硅層中的碳化硅均勻分布。
[0011]其中，所述基件本體的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層，所述轟擊膜層為金屬鉻層，所述金屬鉻層覆蓋在基件本體與過渡膜層之間，所述金屬鉻層上的金屬鉻均勻濺射在基件本體的外表面。
[0012]其中，所述基件本體的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層，所述轟擊膜層為金屬鈦層，所述金屬鈦層覆蓋在基件本體與過渡膜層之間，所述金屬鈦層上的金屬鈦均勻濺射在基件本體的外表面。
[0013]其中，所述轟擊膜層為銀白色，厚度為0.1?0.3μπι;所述過渡膜層為鋼灰色，厚度為
0.2-0.4μπι;所述IP黑膜層為黑色，厚度為0.1?0.3μπι。
[0014]其中，所述基件本體為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。
[0015]本發明的有益效果是:
與現有技術相比，本發明的帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝，采用中頻磁控鍍膜方式，消除了普通直流反應磁控濺射中的陽極消失現象，從而使濺射過程得以穩定進行。鉻硅膜層使工件表面覆蓋鉻硅混合物，膜層致密均勻，結合力強，保證了產品的耐磨性。中頻濺射過程中鉻硅電離出的離子與反應氣體乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，這兩種物質呈黑色即IP黑膜層，這種膜層色澤光亮，且耐磨性能強。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝的流程圖；
圖2為本發明帶IP黑膜層金屬基件的剖視圖。
[0017]主要元件符號說明如下:
10、基件本體11、轟擊膜層
12、過渡膜層13、IP黑膜層。
【具體實施方式】
[0018]為了更清楚地表述本發明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。
[0019]參閱圖1，本發明一種帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝，包括以下工藝步驟:
51、氬離子的清洗
鍍膜室真空度在1.3-1.8 Pa，電源電壓為450?650V，占空比為50%?80%，向鍍膜室中通入工作氣體氬氣，氬氣流量為350?450sccm，使氬氣在高電壓下電離于金屬基件表面，放電產生輝光以清洗金屬基件表面，清洗時間為6?I Omin;
52、絡/欽尚子轟擊
鍍膜室真空度為1.0X 10—1?1.8 X 10—1 Pa，電源電壓為200~300V，占空比為50%?70%，弧源電流為65A的環境中，達到弧源在真空條件下用低電壓高電流放電使氬氣與鉻/鈦靶材電離的效果，氬離子與鉻/鈦離子轟擊經氬離子清洗后的金屬基件表面以去掉表面的氧化膜與污染層，同時金屬基件表面覆蓋一層金屬鉻/鈦；
53、鉻硅靶中頻濺射
向鍍膜室中通入工作氣體氬氣，以鉻硅混合物作為靶材，采用中頻磁控濺射的方法在金屬基件表表面濺鍍鉻硅膜層，濺射時，鍍膜室壓強為2.5 X 10—1W.5 X 10—1 Pa，鉻硅靶材使用電壓為100?150V、電流為20A的射頻電源，氬氣流量為80SCCm，濺射電壓的頻率范圍處于10?80KHz范圍，占空比為50%?60%，濺射時間為8?15min;
54、反應成膜
向鍍膜室同時通入保護氣體氬氣與反應氣體乙炔，乙炔的初始流量為20sCCm?40sCCm，在中頻濺射過程中濺射形成的鉻硅層電離出的離子與乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，反應過程中，鍍膜室壓強為3.5 X 10—1 Pa，中頻電源的電流值為20A，氬氣流量為SOsccm，乙炔的流量在反應的進行過程中不斷增大，中頻電源的電壓值逐漸變小，占空比逐漸變小，最終在金屬基件表面形成致密的IP黑膜層13。
[0020]在本實施例中，在反應成膜的步驟中，乙炔的初始流量具體為30SCCm，在反應過程中乙炔流量經過六輪變速提速;第一輪提速時間為6min，乙炔流量為每5s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至102SCCm;第二輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每1s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至162sccm;第三輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每20s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至192sccm;第四輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每30s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至212sccm;第五輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每45s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至225sccm;第六輪提速時間為20min，乙炔流量為每60s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至245sccm;最后在乙炔流量為245sccm，其他條件不變的狀態下繼續反應5min得到IP黑膜層13。
[0021]
在本實施例中，金屬基件為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。
[0022]本發明還公開了一種帶IP黑膜層的金屬基件，包括基件本體10、具有耐磨性的過渡膜層12以及有光澤并耐腐蝕的IP黑膜層13，過渡膜層12為鉻硅鍍層，IP黑膜層13包括鉻硅混合物與乙炔反應生成的碳化鉻層以及碳化硅層，鉻硅鍍層均勻覆蓋在基件本體10的外表面，碳化鉻層與碳化硅層均形成與鉻硅鍍層的外表面，且碳化鉻層中的碳化鉻與碳化硅層中的碳化硅均勻分布。
[0023]相較于現有技術，本發明的帶IP黑膜層13的金屬基件，采用中頻磁控鍍膜方式，消除了普通直流反應磁控濺射中的陽極消失現象，從而使濺射過程得以穩定進行。鉻硅膜層使工件表面覆蓋鉻硅混合物，膜層致密均勻，結合力強，保證了產品的耐磨性。中頻濺射過程中鉻硅電離出的離子與反應氣體乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，這兩種物質呈黑色即IP黑膜層13，這種膜層色澤光亮，且耐磨性能強。
[0024]在本實施例中，基件本體10的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層U，轟擊膜層11為金屬鉻層，金屬鉻層覆蓋在基件本體10與過渡膜層12之間，金屬鉻層上的金屬鉻均勻濺射在基件本體10的外表面。
[0025]在本實施例中，基件本體10的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層U，轟擊膜層11為金屬鈦層，金屬鈦層覆蓋在基件本體10與過渡膜層12之間，金屬鈦層上的金屬鈦均勻濺射在基件本體10的外表面。
[0026]在本實施例中，轟擊膜層11為銀白色，厚度為0.1?0.3μπι;過渡膜層12為鋼灰色，厚度為0.2-0.4μπι; IP黑膜層13為黑色，厚度為0.1-0.3μπι。
[0027]在本實施例中，基件本體10為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。
[0028]以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝，其特征在于，包括以下工藝步驟:鉻硅靶中頻濺射向鍍膜室中通入流量為80SCCm的工作氣體氬氣，以鉻硅混合物作為靶材，采用中頻磁控濺射的方法在金屬基件表表面濺鍍鉻硅膜層，濺射時，鍍膜室壓強為2.5 X 10—1?3.5X10一1 Pa，鉻硅靶材使用電壓為100?150V、電流為20A的射頻電源，濺射電壓的頻率范圍處于10?80KHz范圍，占空比為50%?60%，濺射時間為8?15min;反應成膜向鍍膜室同時通入保護氣體氬氣與反應氣體乙炔，乙炔的初始流量為20 sc cm?40 sc cm，在中頻濺射過程中濺射形成的鉻硅層電離出的離子與乙炔電離出的碳離子發生反應生成碳化鉻與碳化硅，反應過程中，鍍膜室壓強為3.5X10—1 Pa，中頻電源的電流值為20A，氬氣流量為80SCCm，乙炔的流量在反應的進行過程中不斷增大，中頻電源的電壓值逐漸變小，占空比逐漸變小，最終在金屬基件表面形成致密的IP黑膜層。2.根據權利要求1所述的帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件，其特征在于，在反應成膜的步驟中，乙炔的初始流量具體為30SCCm，在反應過程中乙炔流量經過六輪變速提速;第一輪提速時間為6min，乙炔流量為每5s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至102sccm;第二輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每1s增加lsccm，此時的中頻電壓值為90V，占空比為50%，乙炔流量升至162sccm;第三輪提速時間為lOmin，乙炔流量為每20s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至192sccm;第四輪提速時間為1min，乙炔流量為每30s增加lsccm，此時的中頻電壓值為80V，占空比為40%，乙炔流量升至212SCCm;第五輪提速時間為1min，乙炔流量為每45s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至225sccm;第六輪提速時間為20min，乙炔流量為每60s增加lsccm，此時的中頻電壓值為70V，占空比為30%，乙炔流量升至245sccm;最后在乙炔流量為245sccm，其他條件不變的狀態下繼續反應5min得到IP黑膜層。3.根據權利要求1所述的帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件，其特征在于，在鉻硅靶中頻濺射的步驟之前還包括氬離子的清洗的步驟，該步驟具體為:鍍膜室真空度在1.3?1.8 Pa，電源電壓為450?650V，占空比為50%?80%，向鍍膜室中通入工作氣體氬氣，氬氣流量為350?450SCCm，使氬氣在高電壓下電離于金屬基件表面，放電產生輝光以清洗金屬基件表面，清洗時間為6?I Omin。4.根據權利要求3所述的帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件，其特征在于，在氬離子的清洗的步驟和鉻硅靶中頻濺射的步驟之間還包括鉻/鈦離子轟擊的步驟，該步驟具體為:鍍膜室真空度為1.0 X 10—Il.8 X 10—1 Pa，電源電壓為200?300V，占空比為50%?70%，弧源電流為65A的環境中，達到弧源在真空條件下用低電壓高電流放電使氬氣與鉻/鈦靶材電離的效果，氬離子與鉻/鈦離子轟擊經氬離子清洗后的金屬基件表面以去掉表面的氧化膜與污染層，同時金屬基件表面覆蓋一層金屬鉻/鈦。5.根據權利要求1所述的帶IP黑膜層金屬基件的生產工藝及其金屬基件，其特征在于，所述金屬基件為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。6.—種帶IP黑膜層的金屬基件，其特征在于，包括基件本體、具有耐磨性的過渡膜層以及有光澤并耐腐蝕的IP黑膜層，所述過渡膜層為鉻硅鍍層，所述IP黑膜層包括鉻硅混合物與乙炔反應生成的碳化鉻層以及碳化硅層，所述鉻硅鍍層均勻覆蓋在基件本體的外表面，所述碳化鉻層與碳化硅層均形成與鉻硅鍍層的外表面，且碳化鉻層中的碳化鉻與碳化硅層中的碳化硅均勻分布。7.根據權利要求6所述的帶IP黑膜層的金屬基件，其特征在于，所述基件本體的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層，所述轟擊膜層為金屬鉻層，所述金屬鉻層覆蓋在基件本體與過渡膜層之間，所述金屬鉻層上的金屬鉻均勻濺射在基件本體的外表面。8.根據權利要求6所述的帶IP黑膜層的金屬基件，其特征在于，所述基件本體的外表面為經過氬離子清洗的光滑表面，該金屬基件還包括具有強附著力的轟擊膜層，所述轟擊膜層為金屬鈦層，所述金屬鈦層覆蓋在基件本體與過渡膜層之間，所述金屬鈦層上的金屬鈦均勻濺射在基件本體的外表面。9.根據權利要求7或8所述的帶IP黑膜層的金屬基件，其特征在于，所述轟擊膜層為銀白色，厚度為0.1?0.3μπι;所述過渡膜層為鋼灰色，厚度為0.2?0.4μπι;所述IP黑膜層為黑色，厚度為0.1?0.3μπι。10.根據權利要求6所述的帶IP黑膜層的金屬基件，其特征在于，所述基件本體為手表金屬外殼、五金外殼或者金屬首飾中的一種。
【文檔編號】C23C14/16GK105861986SQ201610193799
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】程海濤
【申請人】程海濤