[发明专利]一种颜色可调的氧化铝陶瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种手机金属外壳装饰用具有颜色可调功能的Al₂O₃多层陶瓷涂层及其制备方法。本发明通过磁控溅射的方法，改变沉积工艺参数在金属基体表面依次沉积CrN层、CrCuInN层、TiAIN层和AI₂O₃层得到多层氧化铝陶瓷涂层。该沉积的AI₂O₃多层涂层颜色可调，其硬度为12~15GPa，摩擦系数为0.65~0.8；其具有表面光滑细腻、硬度较高、耐磨的优点，适用于电子产品金属外壳的装饰等领域。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种手机金属外壳装饰用具有颜色可调功能的Al₂O₃多层陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

表面装饰俗称表面处理，是通过物理或化学的方法在材料表面形成一层具有某种或多种特殊性质的表层。通过表面处理可以提升产品外观、质感、功能等多个方面的性能。

目前金属手机外壳基材主要以钢和铝的应用较为广泛，其中以铝为基材的手机外壳装饰大多采用阳极氧化技术，在铝和铝合金的表面生成一层Al₂O₃膜，这层Al₂O₃薄膜不仅克服了金属材料表面硬度、耐磨损性差的缺陷，还具有绚丽的外观以及绝缘性能。阳极氧化技术制备过程复杂需要如下多步工序：抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干等，成本较高；另外，封孔工序要求严格，但是脱色、掉漆情况也常有报道。另一种公开的金属手机外壳装饰工艺是微弧氧化技术，该技术通过物理放电与电化学氧化协同作用制备的手机外壳手感细腻，陶瓷质感好；但该工艺缺点明显即：外观暗哑，颜色以黑色和灰色为主，鲜艳颜色难以实现。采用物理气相沉积（PVD）技术可以在金属手机外壳表面镀覆高硬镀、高耐磨性的金属陶瓷镀层，外壳颜色常采用烤漆（喷漆）技术完成，而烤漆（喷漆）工艺对环境危害较大。综上，目前传统制备装饰用彩色Al₂O₃陶瓷涂层工艺复杂，成本高；而且涂层颜色调整主要采用染色和喷涂等这些对环境有污染的工艺实现；涂层耐磨性较差，易脱落。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种在手机金属外壳表面装饰用具有颜色可调的Al₂O₃多层涂层及其制作方法。制备的 Al₂O₃陶瓷涂层颜色可调、表面光滑细腻，既具有较好的硬度又具有良好的耐磨性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种颜色可调的氧化铝陶瓷涂层，其具体制备工艺为：

采用磁控溅射技术在金属基体上制作颜色可调的Al₂O₃陶瓷多层涂层； PVD腔体中靶材是由1个纯铬（Cr）靶、1个纯铝（Al）靶、1个纯钛（Ti）靶和1个铬-铝-钛（Cr-Cu-In）复合靶（详见图1）构成。其中Al靶安装在射频靶源上，其他三个靶材：Cr、Ti、Cr-Cu-In分别安装在直流靶源上，不同颜色的Al₂O₃陶瓷多层涂层是通过改变沉积工艺参数在金属基体表面依次沉积CrN层、CrCuInN层、TiAlN层和Al₂O₃ 层实现。

具体制备步骤如下：

步骤1：沉积CrN