真空镀膜方法和真空镀膜治具与流程

本发明涉及真空镀膜技术领域，特别是涉及真空镀膜方法和真空镀膜治具。

背景技术：

真空镀膜是一种物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)制备功能薄膜的方法，其基本原理是在真空室内材料的原子在电磁场作用下从靶源离析出来打到被镀物表面上，其被广泛应用在各种元器件的表面处理上。

一般来说，元器件的外壳或者表面通常采用两种材料拼接而成，传统工艺将两种材料分开做镀膜处理后再进行结合，即首先对单一材料分别进行真空镀膜后，再将镀膜后的两种材料相拼接。这样生产的材料的外观一致性较差，不同材料间存在色差(指相联接两部件之间颜色不一致)或段差(指两部件联接时存在的台阶或缝隙现象)。而如果将两种材料结合后在进行真空镀膜处理，则容易由于两者材料对电荷的吸附和传导作用不相同而导致镀膜效果不佳。

技术实现要素：

基于此，有必要针对两种材料拼接的元器件进行真空镀膜具有外观一致性较差，存在色差，镀膜效果不佳的缺陷，提供一种真空镀膜方法和真空镀膜治具。

一种真空镀膜方法，包括：

将由第一材质组成的第一部件和由第二材质组成的第二部件拼接形成成形体，所述成形体具有第一材质部分与第二材质部分，其中，所述第一材质和所述第二材质相异；

将所述成形体固定安装在治具上，其中，所述治具包括治具底座，所述治具底座开设有容置槽，所述成形体的所述第一材质部分固定于治具底座上，所述成形体的所述第二材质部分至少部分放置于所述容置槽内；

对固定在所述治具上的所述成形体进行真空镀膜处理。

在一个实施例中，所述成形体的所述第二材质部分与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm。

在一个实施例中，所述成形体的所述第一材质部分与所述第二材质部分的连接处与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm。

在一个实施例中，所述真空镀膜处理包括：

将固定在所述治具上的所述成形体放置入真空区域内；

在真空区域内充入反应气体；

对所述成形体施加电流；

对反应原料施加电流，使得所述反应原料形成带电粒子轰击所述成形体表面并在所述成形体表面沉积形成镀膜层。

在一个实施例中，通过注塑将所述第一部件和所述第二部件拼接形成所述成形体。

在一个实施例中，通过黏胶将所述第一部件和所述第二部件黏接形成所述成形体。

在一个实施例中，所述第二材质为非金属材质。

在一个实施例中，所述第一材质为金属材质。

一种真空镀膜治具，包括：治具底座和治具压头；

所述治具底座和所述治具压头的材质均为金属材质；

所述治具压头包括压头本体和压头连接件，所述压头本体和所述压头连接件固定连接，所述压头连接件与所述治具底座活动连接，所述治具底座开设有容置槽。

在一个实施例中，还包括弹簧，所述压头连接件通过所述弹簧与所述治具底座连接。

上述真空镀膜方法和真空镀膜治具，将两种材质的部件相拼接，对拼接后的成形体进行整体镀膜，由于成形体放置在治具上，治具能够传导聚集在成形体上的多余电荷，避免电荷在成形体上聚集，避免局部放电对成形体的损坏，从而使得成形体镀膜效果更佳。

附图说明

图1为一个实施例的真空镀膜方法的流程示意图；

图2为另一个实施例的真空镀膜方法的流程示意图；

图3为另一个实施例的真空镀膜方法的流程示意图；

图4为一个实施例的真空镀膜治具与成形体的局部剖面结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种真空镀膜方法，包括：将由第一材质组成的第一部件和由第二材质组成的第二部件拼接形成成形体，所述成形体具有第一材质部分与第二材质部分，其中，所述第一材质和所述第二材质相异；将所述成形体固定安装在治具上，其中，所述治具包括治具底座，所述治具底座开设有容置槽，所述成形体的所述第一材质部分固定于治具底座上，所述成形体的所述第二材质部分至少部分放置于所述容置槽内；对固定在所述治具上的所述成形体进行真空镀膜处理。

如图1所示，其为一实施例的真空镀膜方法，包括：

步骤110，将由第一材质组成的第一部件和由第二材质组成的第二部件拼接形成合拼件，其中，所述第一材质和所述第二材质相异。

具体地，第一部件由第一材质组成，第二部件由第二材质组成，第一材质和第二材质为两种不相同的材质，即第一部件和第二部件的材质不相同。例如，第一材质和第二材质为金属、塑胶或陶瓷，且所述第一材质和所述第二材质相异。例如，第一材质为金属，第二材质为塑胶；例如，第一材质为金属，第二材质为陶瓷；又如，第一材质为陶瓷，第二材质为塑胶。第一材质和第二材质由于其材质相异，因此，两者的导电性和对电荷的吸附作用也不相同，这个性质使得后续真空镀膜步骤成为可能。例如，第一材质的导电性大于第二材质的导电性，或者说第一材质的导电性较第二材质的导电性强。

本步骤中，第一部件和第二部件拼接形成合拼件，该合拼件由第一材质和第二材质组成，通过黏胶将所述第一部件和所述第二部件黏接形成所述合拼件，例如，通过胶水将第一部件和第二部件黏合连接，形成合拼件；例如，通过注塑将所述第一部件和所述第二部件拼接形成所述合拼件，例如，第二部件为塑胶，将塑胶熔融，将熔融后的塑胶倒入模具内与第一部件连接，在塑胶冷却成型后，第二部件与第一部件合拼形成合拼件。具体的拼接方式，还可以包括压合、熔合或贴合等。

步骤130，将所述合拼件加工成预设形状的成形体，所述成形体具有第一材质部分与第二材质部分。

本步骤中，将合拼件加工成型，将合拼件加工成设计需要的形状，例如，通过数控机床对合拼件加工成预设形状的成形体。具体地，所述成形体加工后仍由第一材质和第二材质组成，即所述成形体具有第一材质部分与第二材质部分，第一材质部分与第二材质部分相拼接。例如，第一材质部分即为第一部件，第二材质部分即为第二部件。

步骤150，将所述成形体固定安装在治具上，其中，所述治具包括治具底座，所述治具底座开设有容置槽，所述成形体中的第一材质部分固定于治具底座上，所述成形体中第二材质部分至少部分放置于所述容置槽内。

具体地，该治具为导体，例如，该治具的材质为金属材质，这样该治具与成形体抵接时，能够传导该成形体上的电荷。例如，该治具接地，从而能够引导电荷。

步骤170，对固定在所述治具上的所述成形体进行真空镀膜处理。

在本实施例中，将治具和治具上的成形体放置入真空区域内进行真空镀膜处理，具体地，在真空镀膜过程中，由于治具能够很好的传导成形体上的多余电荷，使得粒子能够均匀沉积在成形体表面，进而使得镀膜效果更佳，避免了色差。

具体地，在真空镀膜处理过程中，对成形体施加电流时，由于不同材料对电荷的吸附和传导作用是不同的，而成形体是由第一材质和第二材质组成，因此，在成形体的第一材质部分和第二材质部分之间会形成微高压电场，此高压电场会导致成形体的材质被破坏，具体地，成形体的第一材质部分和第二材质部分之间产生高压电场，而高压电场在成形体的第一材质部分和第二材质部分的连接处由于较大的电场差引起局部放电，从而导致成形体局部溶解，例如，成形体中一材质为玻纤塑胶，该玻纤塑胶容易聚集电荷，且在高压电场的局部放电作用下被溶解，这样将造成成形体被损坏，且表面形成污渍，本实施例中，通过治具将成形体上的多余电荷进行引导，消除高压电场，避免电荷在成形体上聚集，避免局部放电对成形体的损坏，从而使得成形体镀膜效果更佳。且由于该成形体的第一部件和第二部件先进行拼接，再进行镀膜的，因此，镀膜层能够很好地镀在成形体表面，这样，镀膜后能够有效避免色差和段差的出现。

在一个实施例中，如图2所示，步骤170包括：

步骤171，将固定在所述治具上的所述成形体放置入真空区域内。

例如，将固定在治具上的成形体以及治具共同放置入真空区域内，例如，将治具挂在真空区域内的镀膜用支架上。

步骤173，在真空区域内充入反应气体。

在本实施例中，该反应气体用于与反应原料释放的粒子反应，并沉积在成形体表面形成镀膜层。例如，在真空区域内充入氩气，例如，在真空区域内充入氮气，又如，在真空区域内充入乙炔，例如，充入真空区域内的气体的流量为30～200sccm。

步骤175，对所述成形体施加电流。

例如，对所述成形体施加高电压大电流，例如，对所述成形体施加电压值为10～20KV，电流值为2～10A的电流，本步骤中对成形体施加的电流用于引导成形体上电荷的传导方向，例如，对成形体施加的电流用于引导成形体上电荷的向治具方向传导。

步骤177，对反应原料施加电流，使得所述反应原料形成带电粒子轰击所述成形体表面并在所述成形体表面沉积形成镀膜层。

具体地，该反应原料又称靶材或靶原，用于在加电后轰出粒子，例如，向反应原料施加功率为10～30KW的电流。这样，所述反应原料形成带电粒子与真空区域内的气体反应，并轰击至所述成形体表面，在所述成形体表面沉积形成镀膜层，从而实现对成形体表面的镀膜。

为了更好地引导电荷，使得镀膜效果更佳，在一个实施例中，所述成形体中第二材质部分与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm，例如，所述成形体中第二材质部分与所述治具底座的距离大于0mm。具体地，如图2所示，该成形体中的第二材质部分放置于治具底座的容置槽内，该容置槽具有外侧壁，例如，该容置槽具有内侧壁和外侧壁，该外侧壁为远离所述治具中部的侧壁，该外侧壁与治具底座为一体结构，即该外侧壁为治具底座的一部分，例如，所述成形体中第二材质部分与所述容置槽的外侧壁的距离小于或等于0.2mm。具体地，由于成形体中第二材质部分与容置槽的外侧壁的距离小于或等于0.2mm，两者之间的距离很小，因此，治具底座能够吸附并传导成形体中第二材质部分上的电荷，避免电荷在成形体中第二材质部分上聚集。

值得一提的是，成形体中第二材质部分与容置槽的外侧壁的距离大于零，即两者之间必须存在间隙，如果两者的间距等于零则意味着成形体中第二材质部分与容置槽的外侧壁相抵接，这样容易导致成形体中第二材质部分被刮花，或导致反应原料的粒子无法在成形体中第二材质部分沉积，此外，成形体中第二材质部分与容置槽的外侧壁的距离不宜过大，两者之间的距离过大，则导致治具底座对成形体中第二材质部分上的电荷吸附力降低，无法很好地传导电荷。因此，本实施例中，所述成形体中第二材质部分与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm并大于0mm，能够更好地传导成形体上的电荷，并使得镀膜效果更佳。

为了避免成形体上电荷聚集，造成局部放电而损坏成形体，在一个实施例中，所述成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm。例如，所述成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述治具底座朝向治具压头的一面的距离小于或等于0.2mm。

具体地，由于成形体是由第一部件和第二部件拼接而成，这样，第一部件和第二部件之间相互连接，第一部件和第二部件的连接处即为成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处，该连接处为两种相异的材质的连接处，容易由于两种材料导电性不同而形成电场差，为了更好地引导该连接处的电荷，避免电荷聚集，本实施例中，通过治具底座将该连接处聚集的电荷引导。例如，成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述容置槽的外侧壁的距离小于或等于0.2mm，例如，成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述容置槽的外侧壁的距离大于0mm。由于成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述容置槽的外侧壁的距离很小，因此，治具底座能够吸附并传导成形体中第一材质部分向第二材质部分聚集的电荷，避免电荷在连接处上的聚集，从而有效避免局部放电而损坏成形体。

值得一提的是，成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与容置槽的外侧壁的距离大于零，即两者之间必须存在间隙，如果两者的间距等于零则意味着成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与容置槽的外侧壁相抵接，这样容易导致成形体被刮花，或导致反应原料的粒子无法在成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处沉积，此外，成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与容置槽的外侧壁的距离不宜过大，两者之间的距离过大，则导致治具底座对该连接处上的电荷吸附力降低，无法很好地传导电荷。因此，本实施例中，成形体中第一材质部分与第二材质部分的连接处与所述治具底座的距离小于或等于0.2mm并大于0mm，能够更好地传导成形体中第一材质部分向第二材质部分聚集的电荷，从而有效避免局部放电而损坏成形体。

为了更好地引导成形体第二材质部分上的聚集的电荷，在一个实施例中，所述第二材质为非金属材质，所述第一材质为金属材质。在本实施例中，由于第一材质部分为金属材质，其导电性较强，第一材质部分的电荷易于向第二材质部分聚集，而第二材质部分位于容置槽内，这样，使得治具底座能够快速地将第二材质部分上的电荷吸收并引导，避免成形体的局部放电。

而另一个实施例中，第一材质为非金属材质，第二材质为与第一材质相异的非金属材质，且第一材质的导电性大于第二材质的导电性，虽然第一材质和第二材质均为非金属材质，但由于第一材质的导电性大于第二材质的的导电性，能够使得第一材质部分上的电话向第二材质部分聚集，且能够使得治具底座能够快速地将第二材质部分上的电荷吸收并引导，避免成形体的局部放电。

为了使得成形体表面镀膜效果更佳，在一个实施例中，如图3所示，步骤130之后还包括：

步骤142，对所述成形体进行打磨。

将第一部件和第二部件相互拼接并加工而成的成形体进行打磨，能够使得成形体表面更为平滑，能够有效将成形体上第一材质和第二材质的拼接处或连接处的凸起或凹陷打磨至平滑或平整，进而在后续镀膜过程中，镀膜层更为平整，使得镀膜效果更佳。

为了进一步使得成形体表面镀膜效果更佳，在一个实施例中，如图3所示，步骤142之后还包括：

步骤144，对所述成形体进行清洗并烘干。

在对成形体打磨后，将在成形体表面形成碎屑，为了消除碎屑，本步骤中，对成形体进行清洗，以消除成形体表面的碎屑和杂物，使得成形体表面更为平整，随后对成形体进行烘干，消除成形体表面清洗后残留的水分，随后进行镀膜，进而使得镀膜效果更佳。例如，所述烘干为采用20至50摄氏度的氮气吹干；进一步的，为了节能，例如，采用20至30摄氏度的氮气环绕吹干，这样，对于后续的镀膜步骤具有较好的前置作用，能够提升镀膜效果。

如图4所示，其为一实施例的一种真空镀膜治具100与成形体200的截面结构图，该真空镀膜治具100包括：治具底座110和治具压头120；所述治具底座110和所述治具压头120的材质均为金属材质；这样，有利于促使PVD空间剩余电荷快速传导至地面，从而尽量少的在含玻纤塑胶表面聚集。所述治具压头120包括压头本体121和压头连接件122，所述压头本体121和所述压头连接件122固定连接，所述压头连接件122与所述治具底座110活动连接，所述治具底座110开设有容置槽111。

例如，所述真空镀膜治具100还包括弹簧130，所述压头连接件122通过所述弹簧130与所述治具底座110连接。例如，该真空镀膜治具100接地。

在本实施例中，该治具底座110具有圆形截面，其圆形表面开设有环形的容置槽111，具体地，该治具底座110朝向压头本体121的一面开设有环形的容置槽111。该治具压头120用于压紧所述成形体200，以使成形体200固定在治具底座110上，例如，治具压头120的压头连接件122穿设于治具底座110的中部，且通过弹簧130与治具底座110连接，压头本体121在弹簧130的弹性作用下抵接于治具底座110的圆形表面，这样，当成形体200放置在治具底座110上时，压头本体121压在成形体200上，使得成形体200能够固定在治具底座110上。

具体地，本实施例中，成形体200具有环状结构，成形体200包括固定连接的第一部件210和第二部件220，例如，第一部件210具有环状结构，例如，第二部件220具有环状结构，且该第二部件220的环形结构与容置槽111的环形结构匹配，例如，第一部件210和第二部件220同心设置且相互拼接。成形体200的由第一材质组成的第一部件210抵接于治具底座110，由第二材质组成的第二部件220容置于所述容置槽111内，该第一部件210的材质为不锈钢，第二部件220的材质为玻纤塑胶。成形体200放置在治具底座110上时，压头本体121抵接于环形的第一部件210的内侧，并在弹簧130弹力作用下将第一部件210压紧在治具底座110上，而第二部件220则部分容置在容置槽111内，部分外露于容置槽111。

由于第一部件210和第二部件220的材质不相同，这样，在真空镀膜过程中，施加电流时，第一部件210和第二部件220之间将形成高压电场，且由于第一部件210为不锈钢，其导电性比玻纤塑胶的第二部件220的导电性强，因此，电荷容易从第一部件210上传导至第二部件220，则第二部件220容易聚集电荷，第一部件210和第二部件220之间的高压电场造成两者之间具有较大的电场差，这样将造成第二部件220局部放电引起第二部件220的损坏。而本实施例中的真空镀膜治具100采用金属材质制成，具有很好的导电性，能够很好地传导成形体200的电荷，避免电荷在成形体200局部聚集而引起局部放电，有效保护了成形体200，使得镀膜效果更佳。

为了更好的传导电荷，例如，该容置槽111具有侧壁，该容置槽111的侧壁与第二部件220的距离a小于或等于0.2mm并大于0mm，例如，该容置槽111远离治具底座110中部的外侧壁112与第二部件220的距离a小于或等于0.2mm并大于0mm，这样，由于治具底座110与第二部件220的距离很小，能够很好地引导成形体200的第二部件220上的电荷，有效保护第二部件220，避免第二部件220的损坏，使得镀膜效果更佳。

例如，第一部件210和第二部件220的连接处与该容置槽111的侧壁的距离b小于或等于0.2mm并大于0mm，例如，第一部件210和第二部件220的连接处与治具底座110的圆形表面的距离b小于或等于0.2mm并大于0mm，例如，该圆形表面为所述治具底座110朝向所述压头本体121的一面。

例如，第一部件210和第二部件220的连接处与该容置槽111远离治具底座110中部的外侧壁112的距离b小于或等于0.2mm并大于0mm，这样，治具底座110能够将第一部件210传导至第二部件220的电荷吸附并传导，进一步有效避免电荷在第二部件220上的聚集，进一步避免第二部件220的损坏。

在本实施例中，成形体200的第二部件220部分外露于容置槽111内，即第一部件210和第二部件220的连接处位于容置槽111之外，例如，成形体200中第二部件220与容置槽111的外侧壁112的距离为沿着平行于治具底座110的圆形表面的直线距离，例如，成形体200中第一部件210和第二部件220的连接处与容置槽111的外侧壁112的距离为沿着垂直于治具底座110的圆形表面的直线距离，例如，该圆形表面为所述治具底座110朝向所述压头本体121的一面，即如图4所示，直线距离a与直线距离b相互垂直，这样，能够使得外露于容置槽111的第一部件210和第二部件220的连接处与治具底座110的距离更小，有利于治具底座110对第一部件210传导至第二部件220的电荷的吸附。

又如，一种真空镀膜装置，其包括上述任一实施例所述真空镀膜治具，拼接结构以及加工结构，其中，所述拼接结构用于将由第一材质组成的第一部件和由第二材质组成的第二部件拼接形成合拼件，其中，所述第一材质和所述第二材质相异；所述加工结构用于将所述合拼件加工成预设形状的成形体，所述成形体具有第一材质部分与第二材质部分；所述真空镀膜治具用于固定放置所述成形体，对固定在所述治具上的成形体进行真空镀膜处理，其中，所述治具包括治具底座，所述治具底座开设有容置槽，所述成形体的所述第一材质部分固定于治具底座上，所述成形体的所述第二材质部分至少部分放置于所述容置槽内。又如，所述真空镀膜装置采用上述任一实施例所述真空镀膜方法实现；例如，所述真空镀膜治具采用上述任一实施例所述真空镀膜方法所涉及的治具装置。

以下是真空镀膜方法的一个具体实施例子：

本实施例采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)法同时对已联接在一起的两种相异的材料(以下称异种材料)进行镀膜装饰，例如，在异种材料表面镀上一层TiCxNy薄膜。

PVD沉积薄膜的一般步骤如下：

①将异种材料联接在一起，该异种材料包括不锈钢和玻纤塑胶。

例如，通过模内注塑法将异种材料联接在一起，例如，通过胶水将异种材料联接在一起。

②采用机加工将联接好的异种材料按照设计要求进行加工成型成产品。

例如，采用CNC(数控机床)将异种材料按照设计要求进行加工成型。

③基于设计要求对产品进行处理。

例如，对产品抛光打磨、清洗等。

④将清洗烘干后的产品安装到遮蔽治具上，然后挂到镀膜用支架上。

⑤对产品施加一定的高电压大电流，充入氩气等，对产品表面进行粒子轰击处理。

例如，对产品施加电压值为10-20KV，电流值为2-10A的电流，充入的氩气流量为30-200sccm。

⑥给靶材施加大功率和充入适量的氩气或氮气、乙炔等反应气体，沉积薄膜到产品表面。

例如，对靶材施加功率为10-30KW的电流。例如，该靶材为钛。

在粒子轰击处理和薄膜沉积时，因不同材料对电荷的吸附和传导是不同的，从而在异种材料间会形成微高压电场，此高压电场同时促使材料的解析。

例如，采用不锈钢和含玻纤塑胶制造产品时，因不锈钢的导电性比塑胶的高得多，同时，塑胶在PVD环境中更容易聚集剩余电荷，故对联接在一起的不锈钢和含玻纤塑胶采用PVD沉积装饰功能薄膜时，就会在不锈钢/塑胶结合处产生大的电场差引起局部放电，导致尼龙熔解，引起脏污等。因此，如图4所示，本实施例的遮蔽治具通过以下手段解决该问题：

①促使PVD空间剩余电荷尽量少的在含玻纤塑胶表面聚集和快速传导至地面，故需使用金属制作遮蔽治具100的治具底座110和治具压头120；

②为达到消除或减弱异种材料间的微电压，还需要确保治具支座110与含玻纤塑胶之间的间距a具有适合的数值，例如，0<a≦0.2mm，治具支座110顶部与不锈钢/塑胶结合处的间距b具有适合的数值，例如，0≦b≦0.2mm；

③通过治具压头120将待PVD处理的产品安装到治具支座上，利用弹簧130将治具底座110和治具压头120绑定在一起。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。