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CN107365965B - Pvd辉光氧化装饰性镀膜方法 - Google Patents

Pvd辉光氧化装饰性镀膜方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，包括：提供目标色的a*值区间和b*值区间；采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，使其颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的10％，a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的90％，使b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的10％，b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的90％；采用辉光氧化法在基色膜层之上进行氧化反应，控制辉光放电过程以及氧化反应的进行，以使形成的氧化膜层的颜色的a*值落入目标色的a*值区间，使形成的氧化膜层的颜色的b*值落入至目标色的b*值区间。本发明产品膜层颜色均匀，工艺简单。

Description

PVD辉光氧化装饰性镀膜方法
技术领域
本发明涉及镀膜方法，尤其涉及一种PVD辉光氧化装饰性镀膜方法。
背景技术
PVD(Physical Vapor Deposition物理气相沉积)装饰镀颜色复杂多样，对于采用多弧离子镀PVD设备生产的某些颜色(如金黄色、玫瑰色、咖啡色等)，需要加入N2与C2H2或CH4、O2参加沉积反应，其成色工艺不稳定，存在产品阴阳色大，同炉产品间颜色差异大，良品率极低等问题，因此经常需多次返工处理，造成生产效率低下，设备生产负荷增加，动力能源消耗增加，生产成本上升，生产期加长，难以快速满足客户订单需求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种成色稳定，颜色均匀，成品率高，工艺简单的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法。
本发明提供的技术方案为：
一种PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，包括：
步骤一、提供目标色的a*值区间和b*值区间；
步骤二、采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，并且使所述基色膜层的颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的10％，且所述基色膜层的颜色的a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的90％，使所述基色膜层的颜色的b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的10％，且所述基色膜层的颜色的b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的90％；
步骤三、采用辉光氧化法在所述基色膜层之上进行氧化反应，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，以使形成的氧化膜层的颜色的a*值落入所述目标色的a*值区间，使形成的氧化膜层的颜色的b*值落入至所述目标色的b*值区间。
优选的是，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤一中，所述目标色的a*值大于0，b*值大于0。
优选的是，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述待加工表面为金属表面。
优选的是，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤二中，采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，并且使所述基色膜层的颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的20％，且所述基色膜层的颜色的a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的50％，使所述基色膜层的颜色的b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的60％，且所述基色膜层的颜色的b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的80％。
优选的是，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤三中，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，其具有过程为：控制参与辉光放电过程的氧气量，控制真空度为1.0×100～2.0×100Pa，偏压为500V～600V，控制辉光时间。
优选的是，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤一中，采用分光测色仪将目标色量化。
本发明所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法采用PVD法加工基色膜层，再利用辉光氧化法在基色膜层之上进行氧化反应，使最终形成的氧化膜层具有目标色。该方法产品膜层不同面和不同部位颜色均匀，同炉次产品颜色差异较小，有效地改善产品阴阳色，颜色不均匀的现象；同时有效地改善了膜层抗化学实验防腐性能，达到了传统PVD镀膜法达不到的防腐效果；工艺简单，不同炉次工艺参数差异小，工艺稳定性高，实际操作较容易控制；良品率较高，生产效率高，降低了设备产能负荷，达到节能降耗，缩短生产周期，快速达成客户的需求，有效节约人工、动力能源、材料成本，设备负荷减少，故障率下降。
附图说明
图1为本发明所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，包括：
步骤一、提供目标色的a*值区间和b*值区间；
步骤二、采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，并且使所述基色膜层的颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的10％，且所述基色膜层的颜色的a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的90％，使所述基色膜层的颜色的b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的10％，且所述基色膜层的颜色的b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的90％；
步骤三、采用辉光氧化法在所述基色膜层之上进行氧化反应，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，以使形成的氧化膜层的颜色的a*值落入所述目标色的a*值区间，使形成的氧化膜层的颜色的b*值落入至所述目标色的b*值区间。
本发明先将目标色量化，并用a*值和b*值表示，之后采用PVD法加工出具有一定颜色的基色膜层，并且使基色膜层的颜色的a*值和b*值符合所设定的条件；之后，利用辉光氧化法在基色膜层之上进行氧化反应，即氧气辉光放电，与基色膜层发生氧化反应，并生成氧化膜层，该氧化膜层即具有所需要的目标色。在氧化过程中，膜层的颜色得到正向加深，最终形成了产品的目标色。其中，辉光氧化法指非电弧沉积氧化法，指通入的氧气在加载高偏压时，产生氧气电离辉光放电，进而氧化基色膜层，从而形成氧化膜层。
举例来说，当基色膜层的颜色的a*值达到目标色a*值区间的下限值的10％，步骤三中，在控制氧化反应进行时，只要保证氧化膜层的a*值达到目标色a*值区间的下限值，就符合要求；而当基色膜层的颜色的a*值为目标色a*值区间的上限值的90％，步骤三中，在控制氧化反应进行时，只要保证氧化膜层的a*值为目标色a*值区间的上限值，就符合要求。
本发明所得到的产品膜层不同面和不同部位颜色均匀，同炉次产品颜色差异较小，有效地改善产品阴阳色，颜色不均匀的现象；同时有效地改善了膜层抗化学实验防腐性能，达到了传统PVD镀膜法达不到的防腐效果；工艺简单，不同炉次工艺参数差异小，工艺稳定性高，实际操作较容易控制；良品率较高，生产效率高，降低了设备产能负荷，达到节能降耗，缩短生产周期，快速达成客户的需求，有效节约人工、动力能源、材料成本，设备负荷减少，故障率下降。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤一中，所述目标色的a*值大于0，b*值大于0。
进一步地，本发明适用于制作传统工艺难以制作的a*值和b*值相对较高的颜色膜层。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述待加工表面为金属表面。
本发明适用于对装饰镀产品，如卫浴、钟表等五金产品进行加工。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤二中，采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，并且使所述基色膜层的颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的20％，且所述基色膜层的颜色的a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的50％，使所述基色膜层的颜色的b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的60％，且所述基色膜层的颜色的b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的80％。
当基色膜层的颜色的a*值和b*值按照上述比例设定时，后续辉光氧化步骤更容易形成所需要的目标色，有助于简化工艺，降低后续步骤的难度。如基色膜层的颜色的a*值过小(比如低于目标色a*值区间的下限值的20％)，则容易导致后续步骤中的工艺参数的设定难度加大，影响工艺稳定性；如基色膜层的颜色的a*值过大(比如高于目标色a*值区间的上限值的50％)，也容易影响工艺稳定性。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤三中，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，其具有过程为：控制参与辉光放电过程的氧气量，控制真空度为1.0×100～2.0×100Pa，偏压为500V～600V，控制辉光时间。
通过控制辉光放电过程以及氧化反应的进行，即具体控制氧气量、真空度、偏压大小以及辉光时间，正向加深基色膜层的颜色，以使最终形成的氧化膜层获得目标色。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤二中，所述基色膜层的颜色的a*值为目标色的a*值的30％。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤二中，所述基色膜层的颜色的b*值为目标色的b*值的70％。
在一个优选的实施例中，所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法中，所述步骤一中，采用分光测色仪将目标色量化。
为了进一步说明本发明的技术方案，现提供以下实施例。
实施例一
在一种金属表面镀TiCN薄膜，该膜的颜色为黄橙色，其色度要求：a*值为3.60～6.18、b*值为32.90～37.28。
采用本发明方法加工上述产品，包括以下步骤：
首先采用多弧离子镀膜机制膜，在金属表面沉积一层膜：靶材为Ti，N2用量：260SCCM，CH4用量12SCCM：沉积6min，形成基色膜层，采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝1.12，b*值＝23.36；
然后在基色膜层上面辉光氧化一层膜：O2用量：320SCCM，真空1.0×100Pa，偏压500V，辉光2min，形成氧化膜层，得到黄橙色膜层产品。采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝3.71、b*值＝33.28，颜色达到目标色，达到颜色区间下限，合格。
抗化学实验：取浓度为18N的氢氧化钠溶液，在所制备膜层表面的实验部位滴5滴，静置16小时后，用水冲洗干净，观察实验部位的情况。发现实验部位并无腐蚀现象。
本实施例在基色膜层之上进行了辉光氧化反应，进而在基色膜层上形成了氧化膜层，该氧化膜层具有良好抗化学试剂腐蚀性，起到保护工件的作用。
实施例二
在一种金属表面镀TiCN薄膜，该膜的颜色要求同实施例一，其加工方法也同实施例二，仅将实施例二辉光时间由2min增加为4min，偏压由500V增加为600V，真空度达到2.0×100Pa，形成氧化膜层，得到黄橙色膜层产品。采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝6.05、b*值＝37.10，颜色达到目标色，且达到颜色区间上限，合格。
抗化学实验：取浓度为18N的氢氧化钠溶液，在所制备膜层表面的实验部位滴5滴，静置16小时后，用水冲洗干净，观察实验部位的情况。发现实验部位并无腐蚀现象。
实施例三
在一种金属表面镀ZrCN薄膜，该膜的颜色为一种玫瑰金色，其色度要求：a*值为3.5～5.5、b*值为25.0～28.0。
首先采用本发明方法加工上述产品，包括以下步骤：
采用多弧离子镀膜机制膜，在金属表面沉积一层膜：靶材为Zr，N2用量：180SCCM，CH4用量：13SCCM：沉积6min，形成基色膜层，该膜层的色度指标a*值＝1.09，b*值＝18.53；
然后在基色膜层上面辉光氧化一层膜：O2用量：320SCCM，真空1.0×100Pa，偏压500V，辉光2min，形成氧化膜层，得到玫瑰金色膜层产品。采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝3.57、b*值＝25.34，颜色达到目标色，达到颜色区间下限，合格。
抗化学实验：取浓度为18N的氢氧化钠溶液，在所制备膜层表面的实验部位滴5滴，静置16小时后，用水冲洗干净，观察实验部位的情况。发现实验部位并无腐蚀现象。
实施例四
在一种金属表面镀ZrN薄膜，该膜的颜色为轻金色，其色度要求：a*值为0.46～0.96、b*值为12.00～18.00。传统镀该颜色膜工艺中气体加入量为：Ar流量：12SCCM、N2用量：180SCCM。
采用本发明方法加工上述产品，包括以下步骤：
首先采用多弧离子镀膜机制膜，在金属表面沉积一层膜：靶材为Zr，Ar流量：12SCCM、N2用量：180SCCM，沉积6.0min，形成基色膜层，采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝0.59，b*值＝13.81；
然后在基色膜层上面辉光氧化一层膜：O2用量：330SCCM，真空1.2×100Pa，偏压500V，辉光1min，形成氧化膜层，得到仿镍色膜层产品。采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝0.71、b*值＝14.52，颜色达到目标色区间，合格。
抗化学实验：取浓度为18N的氢氧化钠溶液，在所制备膜层表面的实验部位滴5滴，静置16小时后，用水冲洗干净，观察实验部位的情况。发现实验部位并无腐蚀现象。
实施例五
在一种金属表面镀TiN薄膜，该膜的颜色为亮镍色，其色度要求：a*值为0.53～0.88、b*值为6.98～9.25。传统镀该颜色膜工艺中气体加入量为：Ar流量：12SCCM、N2用量：120SCCM。
采用本发明方法加工上述产品，包括以下步骤：
首先采用多弧离子镀膜机制膜，在金属表面沉积一层膜：靶材为Ti，Ar流量：12SCCM、N2用量：110SCCM，沉积6.0min，形成基色膜层膜层，采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝0.61，b*值＝7.34；
然后在基色膜层上面辉光氧化一层膜：O2用量：330SCCM，真空1.2×100Pa，偏压500V，辉光1min，形成氧化膜层，得到亮镍色膜层产品。采用分光测色仪对产品进行测量，得到a*值＝0.69、b*值＝7.86，颜色达到目标色区间，合格。
抗化学实验：取浓度为18N的氢氧化钠溶液，在所制备膜层表面的实验部位滴5滴，静置16小时后，用水冲洗干净，观察实验部位的情况。发现实验部位并无腐蚀现象。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同区间所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，其特征在于，包括：
步骤一、提供目标色的a*值区间和b*值区间；
步骤二、采用PVD法在待加工表面上沉积形成一层具有一定颜色的基色膜层，并且使所述基色膜层的颜色的a*值至少达到目标色的a*值区间的下限值的20％，且所述基色膜层的颜色的a*值不超过目标色的a*值区间的上限值的50％，使所述基色膜层的颜色的b*值至少达到目标色的b*值区间的下限值的60％，且所述基色膜层的颜色的b*值不超过目标色的b*值区间的上限值的80％；所述PVD法为多弧离子镀法；
步骤三、采用辉光氧化法在所述基色膜层之上进行氧化反应，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，以使形成的氧化膜层的颜色的a*值落入所述目标色的a*值区间，使形成的氧化膜层的颜色的b*值落入至所述目标色的b*值区间。
2.如权利要求1所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，其特征在于，所述步骤一中，所述目标色的a*值大于0，b*值大于0。
3.如权利要求2所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，其特征在于，所述待加工表面为金属表面。
4.如权利要求1所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，其特征在于，所述步骤三中，控制辉光放电过程以及所述氧化反应的进行，其具有过程为：控制参与辉光放电过程的氧气量，控制真空度为1.0×100～2.0×100Pa，偏压为500V～600V，控制辉光时间。
5.如权利要求1所述的PVD辉光氧化装饰性镀膜方法，其特征在于，所述步骤一中，采用分光测色仪将目标色量化。
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