[发明专利]一种PVD超黑涂层

说明书

技术领域

本发明涉及PVD真空离子镀膜领域，特别涉及溅射、等离子电弧镀膜机的改进后形成的超黑涂层。

背景技术

PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。PVD的方法也就是经由直接的传质将所需体沉积的物理材料传递至基体表面。

PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。相对于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。近十多年来，真空离子镀技术的发展是最快的，它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。

随着人们环保意识的提高，PVD镀膜技术越来越受到重视，其中的各种镀膜技术都有得到广泛的应用。

等离子电弧(俗称电弧、多弧)沉积是指在一定的真空条件下，在靶材表面(所需要沉积的材料)产生弧光放电，从而引起靶材的物态变化，同时喷射出靶材原子、离子、熔融颗粒；优点：沉积离子的蒸发速率高、溅射的能量高；缺点：膜层较为粗糙；在制备金属碳化物涂层，由于靶材表面中毒，弧光不稳，甚至灭弧。

溅射沉积是指在一定的真空条件下在靶材表面产生辉光放电，同时产生高能离子或中性原子来碰撞靶材，通过动能的传递导致某些物料从靶材表面溅射出来；优点：沉积的颗粒主要以原子为主，沉积的涂层较光滑；缺点：结合牢度较电弧差。

气体离子源的应用也越来越受到较多的关注；气体离子源具有方向性，在其表面产生高密度的气体的等离子体；可以作为离子轰击工件清洗使用；也可以涂层沉积源来使用，例如可以用来制作DLC涂层；或者作为反应气体的离化源，作辅助沉积使用。

本发明中的涂层颜色以LAB来定义。该颜色定义标准为CIE1976年制定。CIE LAB色空间是基于一种颜色不能同时既是蓝又是黄这个理论而建立。所以，单一数值可用于描述红/绿色及黄/蓝色特徽。当一种颜色用CIE L*a*b*时，L*表示明度值；a*表示红/绿及b*表示黄/蓝值(见下表)。本发明颜色使用X-Rite SP60测量。

溅射沉积是涂层行业应用非常广泛的技术，特别是在3C电子装饰涂层上的应用更为广泛，在现行的技术条件下，溅射是制作黑色金属膜层首选方案(如图1所示)；传统溅射制备PVD黑膜基本膜层结构图在基体10上沉积一层金属膜层20，可以沉积的金属有Ti、Cr、或者SUS316等，再沉积第二层金属的碳化物的黑膜层作为表层30；在调节膜层的黑度，必须降低金属跟非金属的比例，靶材表面的化合物比例也在增高，溅射速率就明显低于反应速率，也就是行业俗称的中毒现象。靶材表面的电阻值也会越来越大(甚至绝缘)，造成辉光不稳(或者辉光发电终止)，使得溅射沉积无法进行；故现有的技术条件下为了防止靶材中毒情辉光不稳的情况发生，只能硬性降低金属化合物的比例，制作出来的黑色膜层颜色的黑度始终较浅，难以达到各大3C公司研发钟爱的钢琴黑的深度；另外传统溅射沉积能量较低，形成的整体膜层40较为疏松，导致整体膜层40与基体10的结合力差；单纯的提高沉积温度虽然能有所改善，但是对镀膜的基体10的材料、形状、厚度等就有了较多的局限性，不利于大规模工业化应用。

发明内容

本发明的目的是利用一种改进后的PVD镀膜机实现一种PVD超黑涂层制备。本发明采用的技术方案如下所述。

一种PVD超黑涂层，在基体上依次有如下膜层：

厚度为0.05-0.15um的金属膜层；

厚度为0.05-0.15um的磁控溅射复合层；

厚度为0.10-0.20um的衔接底层涂层；

厚度为0.20-1.00um的金属化合物过渡层；

厚度为0.20-0.50um的化合面层。

其中，所述的基体为金属材料，如铁、铁合金、铝、铝合金、锌、锌合金、不锈钢或铜等材质。

其中，所述的金属膜层采用Ti、Cr、不锈钢等材料中的一种或几种。

本发明的优点在于所述的PVD超黑涂层的颜色黑度深，L值可以达到26，膜层结合力高，表面光洁度高，膜层致密性高，适合大批量量产。

附图说明

图1是现有技术中制备的黑色涂层的示意图；

图2是本发明实施例中制备的PVD超黑涂层的示意图；