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CN102560349A - 镀膜件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镀膜件及该镀膜件的制备方法。该镀膜件包括一基体、依次形成于该基体表面的氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层及抗指纹层，该抗指纹层为氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：提供一基体；以镁铝合金靶为靶材，以氧气为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该基体的表面溅镀氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层；以镁铝合金靶为靶材，以氧气、四氟化碳气体为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该MgO-Al2O3的混合物层的表面制备一氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。该镀膜件具有良好的抗指纹功能。

Description

镀膜件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镀膜件及其制备方法，尤其涉及一种具有抗指纹功能的镀膜件及该镀膜件的制备方法。
背景技术
传统技术中，早期抗指纹化处理一般是采用在不锈钢的镀锌层上形成铬酸盐层及特殊的树脂层。该方法首先需要在不锈钢板上电镀一层锌，然后施以铬酸盐处理，最后以滚压的方式涂上一层树脂，其工艺繁锁，且需要使用铬酸盐处理，环境污染严重，成本较高。
因此，为避免污染，降低成本，人们开始研究新的抗指纹材料。目前工业上使用较多的是在基体上喷涂一层有机化学物质，如抗指纹涂料和抗指纹油等，通过加热干燥使其附着在基体上。但是这种涂层的制备工艺也较复杂，而且掺杂于抗指纹涂料和抗指纹油中的有些填料还存在游离甲醛等，不利于环保和人体健康。另外，这种有机涂层耐磨性能差，使用一段时间后容易磨损，使得基体被暴露出来，防腐蚀性能大幅下降且影响美观。此外，抗指纹油的使用会使涂层表面看起来很油腻，大大降低了视觉美感。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种较为环保的、抗指纹性能佳且效果较为持久的镀膜件。
另外，还有必要提供一种上述镀膜件的制备方法。
一种镀膜件，其包括一基体、依次形成于该基体表面的氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层及抗指纹层，该抗指纹层为氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。
一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基体；
以镁铝合金靶为靶材，以氧气为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该基体的表面溅镀氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层；
以镁铝合金靶为靶材，以氧气、四氟化碳气体为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该MgO-Al2O3的混合物层的表面制备一氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。
相较于现有技术，所述的镀膜件采用磁控溅射镀膜的方法形成一氟化镁铝氧(MgAlOxFy)的抗指纹层，得以实现较佳的抗指纹功能；通过于基体上形成MgO-Al2O3的混合物层后再通入四氟化碳气体以沉积MgAlOxFy的抗指纹层，可避免四氟化碳气体对基体的腐蚀。另外，所述的抗指纹层以磁控溅射镀膜的方法形成，相较于传统的抗指纹材料，其具有较好的耐磨性，可防止所述抗指纹层被磨损，使得所述的镀膜件的抗指纹功能更持久，外观上也更具有美感。另外，所述镀膜件及其制备方法较为环保。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的镀膜件的剖视示意图。
图2是本发明较佳实施方式的镀膜件的扫描电镜图。
图3是本发明较佳实施方式的磁控溅射镀膜机的俯视示意图。
主要元件符号说明
镀膜件              10
基体                11
MgO-Al2O3的混合物层 13
抗指纹层            15
磁控溅射镀膜机      20
镀膜室              21
镁铝合金靶          23
具体实施方式
请参阅图1，本发明一较佳实施方式的镀膜件10包括基体11、依次形成于基体11上的氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层13及抗指纹层15。
基体11的材质可为金属或非金属，该金属材料可包括不锈钢、铝、铝合金、铜、铜合金、锌等。该非金属材料可包括陶瓷、玻璃等。
MgO-Al2O3的混合物层13可以磁控溅射镀膜法形成，如中频磁控溅射镀膜法。该MgO-Al2O3的混合物层13为纳米级的非晶态结构，其厚度为500-600nm。
抗指纹层15为一氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。该抗指纹层15可以磁控溅射镀膜法形成，或以对所述MgO-Al2O3的混合物层13直接氟化的方式形成。该抗指纹层15为纳米级的非晶态结构，其厚度为200-400nm。
请参阅图2，为所述镀膜件10的扫描电镜图(放大10万倍)。可以看到，抗指纹层15的表面形成有若干均匀且密集分布的纳米级乳突结构。该纳米级乳突结构会形成众多的纳米量级的气孔，当水或油铺展在抗指纹层15的表面时，气孔被水或油封住形成气封，该气封进而“拖住”水珠或油珠，使其不与抗指纹层15表面润湿，达到抗指纹效果。
可以理解的，还可在基体11与MgO-Al2O3的混合物层13之间设置一镁铝合金层作为过渡层，以提高MgO-Al2O3的混合物层13及抗指纹层15于基体11的附着力。
对所述镀膜件10进行了水油接触角测试，结果显示，所述抗指纹层15与水油混合物的接触角在102.5-117.8°之间，证明所述镀膜件10具有良好的抗指纹功能。
本发明较佳实施方式的镀膜件10的制备方法包括如下步骤：
提供基体11，并对该基体11进行清洁前处理。该清洁前处理可包括以下步骤：
依次用去离子水及无水乙醇对基体11表面进行擦拭。
将基体11放入盛装有丙酮溶液的超声波清洗器中进行超声波清洗，以除去基体11表面的杂质和油污等。
对经上述清洁前处理后的基体11的表面进行等离子体清洗，以进一步去除基体11表面的脏污，以及改善基体11表面与后续镀层的结合力。
请参阅图3，将基体11放入一磁控溅射镀膜机20的镀膜室21中，装入镁铝合金靶23，该镁铝合金靶23中镁的质量百分含量为10-20％。抽真空该镀膜室21至本底真空度为3.0×10-5Torr，然后通入流量为300-500sccm(标准毫升每分)的工作气体氩气(纯度为99.999％)，并对基体11施加-300～-500V的偏压，使镀膜室21中产生高频电压。所述氩气在高频电压下离子化而产生高能氩气等离子体，该氩气等离子体对基体11的表面进行物理轰击，从而清除掉基体11表面的脏污，达到清洗的目的。所述等离子体清洗的时间可为5-10分钟。
所述等离子体清洗完成后，在所述镀膜室21中以磁控溅射镀膜法，如中频磁控溅射镀膜法，在基体11的表面溅镀MgO-Al2O3的混合物层13。溅镀该MgO-Al2O3的混合物层13时，加热所述镀膜室21至温度为150-240℃(即溅镀温度为150-240℃)，保持氩气的流量不变，通入流量为60-200sccm的反应气体氧气，调节基体11的偏压至-50～-300V，开启镁铝合金靶23的电源，于基体11的表面沉积MgO-Al2O3的混合物层13。所述镁铝合金靶23可由直流电源控制，其功率为5-10kW。该MgO-Al2O3的混合物层13为纳米级的非晶态结构，其厚度在500-600nm之间。沉积该MgO-Al2O3的混合物层13的时间可为20-60分钟。
沉积完所述MgO-Al2O3的混合物层13后，保持氩气的流量、基体11的偏压及镀膜室21的温度不变，降低氧气的流量至15-40sccm，向镀膜室21通入四氟化碳(CF4)气体，并使四氟化碳的流量在10-100sccm之间，将镁铝合金靶23改由射频电源控制，并使镁铝合金靶23的射频功率密度为50-100W/cm2，以产生射频电磁场使四氟化碳气体产生辉光放电及离化，此时，离化的氧及氟同时与镁铝合金靶23溅射出的粒子作用，而于所述MgO-Al2O3的混合物层13的表面沉积MgAlOxFy的抗指纹层15，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。沉积所述抗指纹层15的时间为20-60分钟。
可以理解的，可在溅镀MgO-Al2O3的混合物层13之前于基体11的表面溅镀一镁铝合金层作为过渡层，以提高MgO-Al2O3的混合物层13及抗指纹层15于基体11的附着力。
可以理解的，也可采用对MgO-Al2O3的混合物层13直接进行氟化处理的方式来制备抗指纹层15。
以下结合具体实施例对镀膜件10的制备方法及镀膜件10的抗指纹性能进行说明。各实施例中前处理均按上述揭露的方式进行，这里不再详述。
实施例1
等离子体清洗：氩气流量为500sccm，基体11的偏压为-200V，等离子体清洗的时间为8分钟；
溅镀MgO-Al2O3的混合物层13：氩气流量为330sccm，氧气流量为200sccm，基体11的偏压为-175V，镁铝合金靶23的功率为6kW，溅镀温度为150℃，溅镀时间为40分钟，MgO-Al2O3的混合物层13的厚度为600nm。
制备MgAlOxFy层以形成抗指纹层15：氩气流量为330sccm，氧气流量为20sccm，四氟化碳气体的流量为70sccm，基体11的偏压为-175V，射频电磁场的功率密度为80W/cm2，镀膜室21的温度为150℃，处理时间为40分钟，抗指纹层15的厚度为360nm。其中，MgAlOxFy中x的值为1，y的值为3。
按本实施例方法所制得的抗指纹层15与水油混合物的接触角为117.8°。
实施例2
等离子体清洗：氩气流量为500sccm，基体11的偏压为-200V，等离子体清洗的时间为9分钟；
溅镀MgO-Al2O3的混合物层13：氩气流量为460sccm，氧气流量为170sccm，基体11的偏压为-60V，镁铝合金靶23的功率为8kW，溅镀温度为220℃，溅镀时间为40分钟，MgO-Al2O3的混合物层13的厚度为530nm。
制备MgAlOxFy层以形成抗指纹层15：氩气流量为460sccm，氧气流量为40sccm，四氟化碳气体的流量为42sccm，基体11的偏压为-60V，射频电磁场的功率密度为75W/cm2，镀膜室21的温度为220℃，处理时间为40分钟，抗指纹层15的厚度为220nm。其中，MgAlOxFy中x的值为2，y的值为1。
按本实施例方法所制得的抗指纹层15与水油混合物的接触角为102.5°。
相较于现有技术，所述的镀膜件10采用磁控溅射镀膜的方法在基体11表面形成MgAlOxFy的抗指纹层15，该MgAlOxFy层表面形成的均匀且密集分布的纳米级乳突结构使得所述抗指纹层15具有较佳的抗指纹功能；通过于基体11上形成MgO-Al2O3的混合物层13后再通入四氟化碳气体以沉积MgAlOxFy形成抗指纹层15，可避免四氟化碳气体对基体11的腐蚀。另外，所述的抗指纹层15以磁控溅射镀膜的方法形成，相较于传统的抗指纹材料，其具有较好的耐磨性，可防止所述抗指纹层15被磨损，使得所述镀膜件10的抗指纹功能更持久，外观上也更具有美感。另外，所述镀膜件10及其制备方法较为环保。

Claims (10)

1.一种镀膜件，其包括一基体，其特征在于：该镀膜件还包括依次形成于基体表面的氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层及抗指纹层，该抗指纹层为氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。
2.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：所述MgO-Al2O3的混合物层为纳米级的非晶态结构，其厚度为500-600nm。
3.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：所述MgAl OxFy层为纳米级的非晶态结构，其表面形成有若干均匀分布的纳米级乳突结构。
4.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：所述抗指纹层的厚度为200-400nm。
5.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：所述抗指纹层以磁控溅射镀膜法或对所述MgO-Al2O3的混合物层直接氟化的方式形成。
6.如权利要求1所述的镀膜件，其特征在于：所述基体的材质为金属或非金属。
7.一种镀膜件的制备方法，其包括如下步骤：
提供一基体；
以镁铝合金靶为靶材，以氧气为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该基体的表面溅镀氧化镁-氧化铝(MgO-Al2O3)的混合物层；
以镁铝合金靶为靶材，以氧气、四氟化碳气体为反应气体，采用磁控溅射镀膜法在该MgO-Al2O3的混合物层表面制备一氟化镁铝氧(MgAlOxFy)层，其中0＜x＜2.5，0＜y＜5。
8.如权利要求7所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：溅镀所述MgO-Al2O3的混合物层对基体设置-50～-300V的偏压，溅镀温度为150-240℃，氧气的流量为60-200sccm，以氩气为工作气体，氩气的流量为300-500sccm，镁铝合金靶的功率为5-10kW，溅镀时间为20-60分钟。
9.如权利要求7所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：制备所述MgAlOxFy层对基体设置-50～-300V的偏压，溅镀温度为150-240℃，氧气的流量为15-40sccm，以氩气为工作气体，氩气的流量为300-500sccm，四氟化碳的流量在10-100sccm之间，镁铝合金靶由射频电源控制，其射频功率密度为50-100W/cm2，处理时间为20-60分钟。
10.如权利要求9所述的镀膜件的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括在溅镀MgO-Al2O3的混合物层前对基体进行清洁前处理及等离子体清洗的步骤。
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