[发明专利]一种超低耐摩擦系数玻璃盖板镀膜材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种超低耐摩擦系数玻璃盖板镀膜材料，该镀膜材料具有多层结构，包括依次生长于玻璃盖板基体表面的氟硅烷聚合物膜层、钇掺杂的纳米氧化钛多孔层、聚合物修饰的纳米氧化硅耐磨层；其厚度依次为1‑2μm、2‑3μm、1‑2μm，所述钇掺杂的纳米氧化钛多孔层的孔隙率为10‑15%，孔径大小为10‑20nm；所述聚合物修饰的纳米氧化硅耐磨层中的聚合物为N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸的聚合物。本发明还公开了该玻璃盖板镀膜材料的制备方法。本发明制得的镀膜材料与玻璃盖板基体具有良好的结合性能，摩擦性能优异，力学性能好。

技术领域：

本发明涉及镀膜材料领域，具体涉及一种超低耐摩擦系数玻璃盖板镀膜材料及其制备方法。

背景技术：

玻璃盖板是由玻璃制作的一种盖板，虽然在强度上比不上一些金属盖板，但是其防腐蚀性能是金属盖板远远不能相比的。随着触控屏的应用普及，玻璃盖板凭借着其优异的力学性能和光学性能成为智能手机、平板电脑、太阳能电池等产品的触控膜组的保护盖板主流产品。玻璃盖板作为智能端最重要的构成部件之一，其制造拥有巨大的市场存量以及增长潜力，是众多国家和企业争夺的焦点。触摸屏玻璃盖板的生产技术在国外的一些发达国家的技术已经非常成熟，但技术严格保密，且产品属于高尖领域的前沿技术，而我国对于玻璃盖板的研究起步较晚，缺乏规模和系统的生产线，以及专有的设备。国内缺乏成功的技术借鉴，投入生产过程中的批量化生产需要大量的资金和技术投入，并且风险性极高。玻璃盖板主要作用是保护显示屏，应具有优异的力学性能，为达到以上要求，玻璃盖板在加工过程中通常采用化学强化。

目前对玻璃盖板表面处理常为防滑和耐磨处理以及耐腐蚀处理。常用的方法就是在玻璃盖板表面进行镀膜处理。镀膜处理的方法主要有物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶凝胶法、蒸发法、磁控溅射法等。目前的镀膜技术中存在的主要问题有膜层之间以及膜层与玻璃之间的结合强度有待进一步改善，且膜层会影响玻璃盖板的透过率，膜层的力学性能也需要进一步提高。

专利(申请号：200810095635.9，申请日：2008.04.27)公开了一种高硬度低摩擦系数纳米多层调幅结构镀层及其制备方法，采用闭合磁场非平衡磁控溅射离子镀方法镀制Cr-Si-N镀层。制备时Cr靶电流的输入功率为2kW，Si靶电流的输入功率在0.3～0.7kW范围内变化，以调节镀层中的硅含量。在沉积CrN过渡层和Cr-Si-N层时通入的氩气流量为10sccm，基体直流脉冲偏压为-60V。沉积CrN过渡层和Cr-Si-N层时氮气的流量用置于Cr靶近表面的光发射谱装置进行闭环控制，以精确调变镀层的成分。镀层具有纳米多层调幅结构，从基体向外依次为Cr界面层、CrN过渡层、CrN和Si₃N₄交替排列的Cr-Si-N调幅结构层，最外层是Cr-Si-N调幅结构层。其中外层Cr-Si-N调幅结构层的调幅波长小于50nm，硬度大于20GPa，最高超过30GPa，具有优异的膜基结合强度(划痕法测定临界载荷大于85N)，和WC球之间的摩擦系数小于0.5。该镀层材料可以用于高载荷服役条件下的机械零部件，以及机械加工行业的刀具和模具。但是其镀层的耐腐蚀性能不好，且在制备过程中会产生大量的含铬废水，给环境带来了严重的污染。专利(申请号：201210479332.3，申请日：2012.12.22)公开了一种可见光减反射和防油污双功能镀膜玻璃及其制备方法，该镀膜玻璃的膜层结构按顺序排列为：玻璃基片、基层膜、过渡层膜、表面层膜；其中，基层膜为硅化合物膜，过渡层膜为硅-氟化合物膜，表面层膜为氟-硅有机化合物膜；膜层总厚度为90～140nm。基层用辊涂法、过渡层和表面层用喷涂法在玻璃上成膜；镀膜玻璃在380nm至1100nm光谱波长范围内，透射率提高2.5～3.5％；膜层硬度3.0H～4.5H；镀膜玻璃的水润湿角105°～142°。该发明的镀膜玻璃可用于电子显示玻璃面板、封装玻璃盖板、橱窗和像框、机车和轮船窗玻璃等使用玻璃的领域，防油污以及防止眩光。该膜层可有效改善玻璃盖板的耐摩擦性能，但是其成本较高。专利(申请号：201710963120.5，申请日：1017.10.17)公开了一种高硬度耐磨玻璃盖板及其制备方法，包括依次接触的玻璃基体、SiO₂层、含氢DLC层和Si掺杂的DLC层；所述Si掺杂的DLC层中Si的原子百分含量为8～14％。本发明结合含氢类金刚石的特点，设计了一种新型双层的类金刚石膜层结构，通过在DLC层中掺杂适当含量的Si，在保证高的光学透过率的条件下，提高膜层的硬度及耐摩擦性能，降低膜层的动摩擦系数。本发明还提供了一种高硬度耐磨玻璃盖板的制备方法，本发明通过磁控溅射的方法，在玻璃盖板基体表面依次镀膜，将各膜层紧密结合在一起，进一步提高产品的耐摩擦性能。但是该方法对于设备要求高，大大增加了制备成本。专利(申请号：201310108950.1，申请号：2013.03.29)公开了一种触摸屏用玻璃盖板及其制备方法，其中触摸屏用玻璃盖板采用超薄玻璃先经过化学钢化再镀一层类金刚石薄膜而制成。本发明在保证高可视性的同时提高强度与耐划伤性，而无需消费者后续贴膜处理。该方法制得的镀膜虽然能改善玻璃的耐摩擦性能，提高玻璃盖板的硬度，但是膜层与玻璃盖板基体的结合性能不佳。