CN101670743B

CN101670743B - 一种双色基板及其制备方法

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Publication number: CN101670743B
Application number: CN200810141898A
Authority: CN
Inventors: 郑程林; 郭丽芬; 赖金洪; 宫清
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: CN101670743A

Abstract

一种双色基板及其制备方法，包括基材及覆盖在基材上的膜层，所述基材上有凸出区和非凸出区，所述膜层至少为一层膜，所述凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述覆盖在凸出区与覆盖在非凸出区的膜层材料相同。所述制备方法为，对基材采用化学蚀刻、冲压、压铸成型中的一种处理方法进行处理，使基材表面形成凸出区和非凸出区，对含有凸出区和非凸出区的基材表面进行至少一次溅射处理，溅射处理使凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度不同。本发明的产品颜色选择丰富，产品颜色膜层的耐磨性、颜色膜层与基材的结合力好，且该基板的制备方法简单。

Description

一种双色基板及其制备方法

技术领域

本发明涉及本发明属于表面处理技术领域，主要涉及一种双色基板及其制备方法。

背景技术

商标、按键等是手机、数码相机、电脑等电子产品的表面配件之一，起到了重要的装饰作用。目前往往在电子产品的表面增加薄膜达到表面装饰的目的，现有技术中采用多层镀层如在基材表面溅射金属与金属氧化物层，根据光的干涉原理，控制金属氧化物层的厚度，制备了多种颜色的金属化基材。但是这种方法某个金属氧化物层的厚度只能对应一种颜色，无法一次得到表面为双色(两种颜色)的基材。

为了在电子产品的表面达到双色(两种颜色)效果，一般先采用真空电镀处理，得到第一种颜色镀层，通过帖胶纸、喷漆或印刷对相应的图形进行覆盖保护，对基材进行退镀处理，使没有覆盖保护的区域的褪去第一种颜色镀层，再对基材进行不同颜色即第二种颜色的电镀，这样在已经褪去镀层露出基材的区域得到第二种颜色镀层，除去帖胶纸、喷漆或印刷对相应的图形得到带有第一种颜色镀层的区域，这样就得到了双色基板。但该方法需要退镀、两次镀膜、覆盖保护，工艺烦琐，而且也造成成本的增加。同时产品的耐磨性、两种颜色交界处与基材的结合力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双色基板及其制备方法，该双色基板的颜色选择丰富，同时该基材的颜色膜层的耐磨性、颜色膜层与基材的结合力较好，同时该基板的制备方法简单。

本发明提供一种双色基板，包括基材及覆盖在基材上的膜层，所述基材上有凸出区和非凸出区，所述膜层至少为一层膜，所述凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述覆盖在凸出区与覆盖在非凸出区的膜层材料相同。

本发明采用了本领域公知的光的干涉原理，即当光照射到基板上时，基材或者膜层材料的反射率或者光的吸收率不同，导致光的干涉发生，从而使基板上呈现出彩色，控制膜层的厚度可以得到不同的颜色。

上述双色基板的制备方法，对基材采用化学蚀刻、冲压、压铸成型中的一种处理方法进行处理，使基材表面形成凸出区和非凸出区，对含有凸出区和非凸出区的基材表面进行至少一次溅射处理，溅射处理使凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度不同，凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述覆盖在凸出区与覆盖在非凸出区的膜层材料相同。

本发明的发明人将双色基板分为凸出区和非凸出区，进行溅射处理时，凸出区与非凸出区距离溅射所用的靶的距离即靶基距的不同，从而导致溅射材料在凸出区与非凸出区的沉积速率不同，从而凸出区的溅射膜层厚度与非凸出区的溅射膜层厚度不同，因此，凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度不同。

本发明的产品颜色选择丰富，产品颜色膜层的耐磨性、颜色膜层与基材的结合力好，且该基板的制备方法简单，一次溅射即可形成双色，制造成本大大降低。

具体实施方式

本发明的发明人经过大量实验发现，凸出区与非凸出区距离溅射所用的靶的距离即靶基距的差距越大，导致的溅射膜层的厚度差越大，两种颜色的差别越明显，越能区分出该两种颜色，当凸出区比非凸出区的凸出厚度为大于1mm时，产品表面的凹凸过于明显，不适合对表面外观要求较高的产品。当凸出区比非凸出区的凸出厚度为小于0.1mm时，导致的溅射膜层的厚度差过小，两种颜色的差别较小，不能明显区分出该两种颜色。因此，优选地，在制备该双色基板时，采用一次溅射得到凸出区与非凸出区的膜层，凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.1-1mm。

当所述膜层为一层膜，所述基材为消光材料，才能使基材与膜层之间产生光的干涉，从而得到双色基材。

当所述膜层至少为二层膜，相邻二层膜的材料的折射率不同，当控制膜层厚度与折射率，使光在整个膜层上下表面的光程差为某个颜色的波长的整数倍时，膜层即显示为该颜色。除了溅射得到的膜层，其它层的膜层可以为溅射或者电镀等常见的镀膜方法得到的膜层。

所述膜层为二层膜，该二层膜为金属层与金属氧化层、金属层与非金属氧化物层中的一种。

所述金属为钛、铝、硅、铬、不锈钢中的一种，所述金属氧化物为二氧化钛、三氧化二铝中的一种，非金属氧化物为二氧化硅。

所述基材为塑料或金属，当所述基材采用塑料时，所述塑料是本领域常见的各种塑料，如PC、ABS。当所述基材采用金属时，所用金属为本领域常见的各种金属，如铝合金、镁合金、不锈钢等。

一种双色基板的制备方法，对基材采用化学蚀刻、冲压、压铸成型中的一种处理方法进行处理，使基材表面形成凸出区和非凸出区，对含有凸出区和非凸出区的基材进行表面镀覆处理，在基材上形成膜层，含有膜层的基材的凸出区比非凸出区的凸出厚度使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色。

所述化学蚀刻、冲压、压铸成型为本领域常见的化学蚀刻、冲压、压铸成型，只要能形成边界清晰的凸出区和非凸出区即可。

本发明中仅采用本领域常见的磁控溅射作为实例对本发明的发明内容进行说明。

采用中频磁控溅射离子镀设备(深圳振恒昌实业有限公司800型)实现镀覆膜层。

根据本发明提供的制备方法，在优选情况下，为了提高膜层与基材的结合力，所述镀膜材料的制备方法还可以包括对基材进行磁控溅射离子镀之前对进行清洗和清洁活化，所述清晰为本领域公知的超声波清洗处理；所述清洗活化的方法包括，在清洗活化的条件下，用惰性气体的离子轰击所述基材。

所述镀膜工艺步骤气压为1×10^-1-2.0帕，优选为2×10^-1-1.0帕。

所述镀膜工艺采用恒功率模式，所述中频电源的功率为1-50千瓦范围内的恒定值，优选为5-30千瓦范围内的恒定值，更优选为10-20千瓦范围内的恒定值。

所述靶材可以为钛、铝、硅、铬、不锈钢等；所述氧化物可以为金属氧化物和非金属氧化物，金属氧化物可以为二氧化钛、三氧化二铝，非金属氧化物为二氧化硅。

当镀覆金属氧化物膜层时，在磁控溅射设备中通入反应气体，所述反应气体为氧气，所述氧气的流量为100-800sccm，优选为200-600sccm。

所述镀膜时间为本领域常见的镀膜时间，一般为1-100分钟；

该工艺可以根据不同金属层和金属氧化物层或者非金属氧化物层的搭配，得到多种颜色搭配的双色效果，色彩绚丽，金属质感强，结合力好。

以金属层为钛和金属氧化物层为二氧化钛为例，得到一系列颜色，如表1所示：

表1

下面通过具体实施例来对本发明进一步详细说明

实施例1

采用经过化学刻蚀并清洗过的不锈钢基材B1进行中频磁控溅射离子镀来说明本发明。

所述不锈钢基材B1的基材的凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.7mm。所述膜层为二层膜，金属钛层和二氧化钛层。所选靶材为纯度99.99％的钛靶。

将B1放入真空炉，关炉门，开启真空泵进行抽空，抽空至3.0×10^-2帕，通入氩气调整真空度为2.0帕，偏压为600伏，占空比50％，进行等离子体轰击清洗活化，时间为10分钟。

通入工作气体氩气，使真空度为3.5×10^-1帕，开启钛靶电源，电源功率为16kW，偏压为200V，占空比为50％，时间为6分钟；得到金属钛层。

通入反应气体氧气，使氩气和氧气比例为1：2.5，调整钛靶电源功率为14kW，偏压为150V，占空比为40％，时间为18分钟，得到二氧化钛层。

金属钛层在这里的作用是和二氧化硅层组成一个膜系，其主要起到消光和反射的作用。

关闭钛靶电源，关闭偏压电源，停止通入氩气和氧气，冷却10分钟出炉，产品非凸出区和凸出区颜色分别为黄色和橙色，采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区二氧化钛膜层的厚度分别为116.8nm和128.2nm，记为D1。

实施例2

采用经过刻蚀并清洗过的铝合金基材B2进行中频磁控溅射离子镀来说明本发明。

所述铝合金基材B2的凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.8mm。所述膜层为二层膜，金属钛层和二氧化硅层。所选靶材为纯度99.99％的钛靶和硅靶。

将B2放入真空炉，关炉门，开启真空泵进行抽空，抽空至3.0×10^-2帕，通入氩气调整真空度为2.0帕，偏压为600伏，占空比50％，进行等离子体轰击清洗活化，时间为10分钟。

通入工作气体氩气，使真空度为3.2×10^-1帕，开启钛靶电源，电源功率为14kW，偏压为200V，占空比为50％，时间为7分钟；得到金属钛层。

关闭钛靶电源，通入反应气体氧气，使氩气和氧气比例为1：2，开启硅靶电源，氧气和硅靶反应形成二氧化硅，功率为12kW，偏压为150V，占空比为40％，时间为44分钟，形成二氧化硅层。

关闭硅靶电源，关闭偏压电源，停止通入氩气和氧气，冷却10分钟出炉，产品非凸出区和凸出区颜色分别为橙色和紫红，采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区二氧化硅膜层的厚度分别为198.3nm和219.5nm，记为D2。

实施例3

采用经过冲压并清洗过的塑料基材B3进行中频磁控溅射离子镀来说明本发明。

所述塑料基材B3的凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.7mm，所述膜系为三氧化二铝和钛的组合。所选靶材为纯度99.99％的钛靶和铝靶。

将B3放入真空炉，关炉门，开启真空泵进行抽空，抽空至3.0×10^-2帕，通入氩气调整真空度为2.0帕，偏压为600伏，占空比50％，进行等离子体轰击清洗活化，时间为10分钟。

通入工作气体氩气，使真空度为3.5×10^-1帕，开启钛靶电源，电源功率为12kW，偏压为200V，占空比为40％，时间为8分钟；得到金属钛层。

关闭钛靶电源，通入反应气体氧气，使氩气和氧气比例为1：3，开启铝靶电源，氧气和铝靶反应形成三氧化二铝，功率为10kW，偏压为150V，占空比为30％，时间为21分钟，生成三氧化二铝层。

关闭铝靶电源，关闭偏压电源，停止通入氩气和氧气，冷却10分钟出炉，产品非凸出区和凸出区颜色分别为粉红和紫红，采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区三氧化二铝层的厚度分别为199.6nm和210.2nm，记为D3。

实施例4

实施例4为实施例1中工艺基础上仅改变二氧化钛镀膜时间为28分钟，较实施例1的反应时间18分钟时间要久，镀膜厚的基材非凸出区和凸出区颜色分别为蓝色和绿色，采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区二氧化钛层的厚度分别为176.7nm和191.8nm，记为D4。

实施例5

实施例5为实施例1中工艺基础上改变基材的凸出区比非凸出区的凸出厚度为1.05mm。采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区二氧化钛层的厚度分别为107.6nm和127.3nm，记为D5。

实施例6

实施例6为实施例1中工艺相同，不同之处在于溅射的膜层为一层膜，该层膜的成分为二氧化钛，所述的基材为钛合金。采用美国Tencor公司生产的Alpha台阶仪进行测量，非凸出区和凸出区二氧化钛层的厚度分别为118.4nm和128.1nm，记为D6。

对比例1

采用目前主要的双色装饰方法进行镀膜。

1)将清洗过的不锈钢基材进行真空电镀处理，膜层材料为碳化钛，电镀后的基材呈现黑色。

所述真空电镀黑色薄膜采用中频磁控溅射离子镀沉积碳化钛的方法实现，所选靶材为纯度99.99％的钛靶。

将金属制品放入真空炉，关炉门，开启真空泵进行抽空，抽空至3.0×10^-2帕，通入氩气调整真空度为2.0帕，偏压为600伏，占空比50％，进行等离子体轰击清洗活化，时间为10分钟。

调整氩气流量，使真空度为4.0×10^-1帕，通入反应气体乙炔，乙炔气体的初始流量为20标准毫升/分钟，开启钛靶电源，电源功率为13kW，偏压为200V，占空比为40％，采用递增方式逐步增大乙炔流量，乙炔最终流量为100标准毫升/分钟，时间为20分钟。关闭钛靶，关闭偏压，停止通入氩气和乙炔，冷却10分钟后出炉，即可得到黑色，即得到第一种颜色镀层的基材。

2)根据需要的图案对上述黑色基材的一部分通过丝网印刷分色电镀保护油墨(深圳市嘉美德表面技术有限公司)，对相应的图案部分进行保护。

3)将上述处理的基材浸入本领域公知的退镀液中，所述退渡液只要能退除掉碳化钛即可，使未保护部分的褪去碳化钛镀层，并进行清洗。

4)将基材进行不同于步骤1)颜色的真空电镀处理，使未保护部分的金属表面呈现第二种颜色镀层，第二种颜色镀层为氮化钛。

将基材放入炉内，关炉门，开启真空泵进行抽空，抽真空至5.0×10^-3帕，通入氩气，使真空度为3.0×10^-1帕，通入反应气体氮气，流量为60标准毫升/分钟，开启钛靶电源，电源功率为16kW，偏压为150V，占空比为30％，时间为25分钟。关闭钛靶，关闭偏压，停止通入氩气和氮气，冷却10分钟后出炉，即可使未保护部分呈现黄色。

5)清洗掉被保护部分表面的保护油墨，由此基材表面形成具有黑色和黄色两种不同颜色的表面镀层。

从上述实施例和对比例中可以看出，本发明的实施例所得到的产品工序很简单，镀膜工艺简单，而且通过一次镀膜就能达到两种不同颜色的效果。较现有技术中通过两次成色得到双色基板的方法，不但工艺烦琐，而且对比例1在二次镀膜时为了保护前一膜层的性能，不能采用离子轰击活化表面，导致两膜层与基材的结合力较差，同时膜层的耐磨性也较实施例膜层的耐磨性较差。相比而言，本发明所得的产品工艺简单，颜色组合丰富，色彩艳丽，性能更稳定。

性能测试

1、色度值测定：

采用SP60系列积分球式分光光度仪测试产品的色度，得到L、a、b数据。其中，L为照度分量，也可称为亮度。a、b为色度分量。

2、耐磨性测试：

使用型号为F350008的RCA纸带耐磨仪，在175克力下磨擦上述具有颜色装饰的表面至露出基体材料为止，记录橡胶轮转动的圈数。

3、结合力测定

用划格器在镀膜材料表面的镀膜上划100个1毫米×1毫米的正方形格，用美国3M公司生产的型号为600的透明胶带平整粘结在这些方格上，不留一丝空隙，然后以快速将该胶带垂直揭起，观察划痕边缘处的膜层是否有脱落。测试标准为，脱膜量在0-5％之间为5B，在5-10％之间为4B，在10-20％之间为3B，在20-30％之间为2B，在30-50％之间为1B，在50％以上为0B。

将实施例1-8所得到的镀膜材料按照上述方法进行测试，所得结果列于表2中。

表2

从表2的测试结果可以看出，根据本发明的基材产品通过不同金属和不同氧化物的组合，可以得到更多不同颜色的双色装饰组合，色彩绚丽，同时耐磨性、膜层与基材的结合力均有所提高，可广泛用于电子产品的装饰件。

Claims

1.一种双色基板，包括基材及覆盖在基材上的膜层，所述基材上有凸出区和非凸出区，所述膜层至少为一层膜，所述凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述覆盖在凸出区与覆盖在非凸出区的膜层材料相同。

2.一种权利要求1所述的双色基板，所述凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.1-1mm。

3.一种权利要求1所述的双色基板，所述膜层为一层膜，所述基材为消光材料。

4.一种权利要求1所述的双色基板，所述膜层至少为二层膜，相邻二层膜的材料的折射率不同。

5.一种权利要求4所述的双色基板，所述膜层为二层膜，该二层膜为金属层与金属氧化层、金属层与非金属氧化物层中的一种。

6.一种权利要求5所述的双色基板，所述金属为钛、铝、铬、不锈钢中的一种，所述金属氧化层的化学成分为二氧化钛、三氧化二铝中的一种，非金属氧化物层的化学成分为二氧化硅。

7.一种权利要求1所述的双色基板，所述基材为塑料或金属。

8.一种双色基板的制备方法，对基材采用化学蚀刻、冲压、压铸成型中的一种处理方法进行处理，使基材表面形成凸出区和非凸出区，对含有凸出区和非凸出区的基材表面进行至少一次溅射处理，溅射处理使凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度不同，凸出区的膜层厚度与非凸出区的膜层厚度差异使凸出区与非凸出区呈现不同的颜色，所述覆盖在凸出区与覆盖在非凸出区的膜层材料相同。

9.一种权利要求8所述的双色基板的制备方法，所述凸出区比非凸出区凸出的厚度为0.1-1mm。

10.一种权利要求8所述的双色基板的制备方法，所述膜层为一层膜，所述基材为消光材料。

11.一种权利要求8所述的双色基板的制备方法，所述膜层至少为二层膜，相邻二层膜的材料的折射率不同。

12.一种权利要求11所述的双色基板的制备方法，所述膜层为二层膜，该二层膜为金属层与金属氧化层、金属层与非金属氧化物层中的一种。

13.一种权利要求12所述的双色基板的制备方法，所述金属为钛、铝、铬、不锈钢中的一种，所述金属氧化层的化学成分为二氧化钛、三氧化二铝中的一种，金属氧化物层的化学成分为二氧化硅。