[發明專利]一種工件表面的PVD雙色拉絲處理方法

有效

• 申請號: 201410017751.4
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103882395A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 張棟;汪愛英;柯培玲;孫麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/58
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 單英

技術領域

本發明屬于表面處理技術領域，尤其涉及一種工件表面的PVD雙色拉絲處理方法。?

背景技術

隨著人們生活水平的提高，家居、家電以及汽車、電子等消費類產品行業得到迅猛發展，與此同時人們對產品的外觀也提出了多樣化的需求，外觀不僅成為產品在市場上能否熱銷的必備要素，而且使得各類產品的附加值大大提高。目前，具有仿古雙色外觀的產品在國內外均逐年盛行，尤其在高端產品市場受到追捧。?

產品的仿古表面處理主要采用的工藝為：在產品表面電鍍黃銅、紫銅、或青銅等后進行化學氧化而形成黑褐色氧化皮膜，再利用拉絲技術破壞部分黑褐色氧化皮膜，露出新鮮的銅表面，從而形成雙色。?

在產品表面進行電鍍雖然可獲得高防腐、高耐磨且裝飾性強的鍍層，但是電鍍工藝存在公認的缺點：產出大量含有害化學物質的廢水，嚴重污染環境，因此亟需改進。為此，采用物理氣相沉積（PVD）技術替代電鍍技術制備雙色膜。PVD技術是一種無毒、環保、零排放、環境友好的表面處理技術，是利用某種物理過程，如物質的熱蒸發、離化或受到能量粒子轟擊時物質表面的原子濺射等現象，實現原子從源物質到待沉積位置的可控轉移過程，其最大特點是：薄膜是在真空條件，以及原子、分子尺度沉積得到的，因此致密性更高、缺陷更少、性能更優。?

采用PVD鍍膜技術在產品表面制備雙色膜的處理過程稱為PVD雙色拉絲處理，具體為：首先在工件表面采用PVD技術先后沉積底層膜與表層黑色膜，再利用拉絲技術破壞黑色膜，露出底層膜，從而形成雙色。?

PVD雙色拉絲處理中，表層黑色膜的選擇至關重要，一方面需要與底層膜具有優異的結合力，另一方面要求在拉絲過程中容易與底層膜相分層。目前，通常選用的表層黑色膜為金屬碳化物，例如TiC、TiCN、CrN、ZrC等，該類物質具有高硬度、脆性大的特點，但是作為PVD雙色拉絲處理中的表層黑色膜時，常常存在以下問題：?

（1）拉絲力度較小時無法破壞該表層黑色膜，加大拉絲力度時又容易同時破壞底層膜與表層黑色膜而露出工件基底；?

（2）利用PVD技術沉積該表層黑色膜時，經常是通過調整碳源氣體以及氮氣流量來調節該黑色膜黑度，但是在實際操作中，往往存在流量控制不穩定、爐腔內氣體分布不均勻的問題，因此容易導致同爐不同位置處得到的沉積薄膜以及不同爐的沉積薄膜之間產生較大顏色差異，顏色的一致性不易控制；另外，對于黑度較高的產品，需要高氣體流量進行沉積，容易引起靶中毒；?

（3）該黑色硬質薄膜結構不穩定，加熱或紫外光輻照后容易發生變色。?

因此，表層黑色薄膜的制備是PVD技術在雙色拉絲表面處理能否成功應用的關鍵之一，而采用金屬碳化物薄膜作為表層黑色膜時拉絲工藝不穩定、控制困難，產品合格率低。?

申請號為201210269744.4的中國發明專利申請公開了一種金屬件雙色拉絲干式鍍膜方法，其中采用PVD鍍膜技術制備雙色薄膜；但是，其中仍然采用傳統的金屬碳化物，如CrC、TiC等作為黑色膜層，因此仍然沒有解決上述問題。?

發明內容

本發明的技術目的是針對PVD雙色拉絲處理中，采用金屬碳化物作為黑色膜的不足，提供一種工件表面PVD雙色拉絲處理的新方法，?

本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為：一種工件表面的PVD雙色拉絲處理方法，其特征是：首先，采用PVD技術在工件表面沉積底層膜；然后，采用磁控濺射方法，以石墨為靶材，在底層膜表面濺射沉積類石墨層作為黑色膜；最后，進行拉絲處理，得到雙色膜。?

所述的底層膜材料不限，包括Ti、Zr、Cu等純金屬，TiN、ZrN等金屬氮化物，以及TiCN等金屬碳氮化合物與金屬氧化物等。?

采用PVD技術在工件表面沉積底層膜，包括但不限于磁控濺射、多弧離子鍍等方法。?

所述的類石墨層為非晶碳結構，主要成分由SP2雜化態的石墨相組成，具有類似石墨的性能特征，因此稱為“類石墨層”。?

所述的磁控濺射沉積類石墨層的具體過程為：將表面沉積底層膜的工件置于磁控濺射裝置的真空腔室內，通入Ar氣，開啟磁控濺射源，以石墨為靶材，向工件施加脈沖負偏壓，濺射石墨靶材沉積類石墨層。作為優先，所述的脈沖負偏壓為-30V～-150V；進一步優選，所述的脈沖負偏壓為-30V～-70V。?

通過調節沉積時間能夠調整所述類石墨層的厚度，從而對所述黑色膜的黑度進行調整。?