专利名称：一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种稿台玻璃表面氧化铝保护膜的制备方法。
背景技术：
稿台玻璃广泛用于影印机、投影仪、扫描器等设备的扫描窗口，要求透光性高，耐 磨性好。蓝宝石(透明a-氧化铝单晶)是具有高透光性、高耐磨性的典型材料，然而，用 纯粹的蓝宝石制备稿台玻璃成本过高，难以接受。现在广泛应用的稿台玻璃的主要成分为 二氧化硅，它的透光性好，但是硬度低，耐磨性差。由于影印机、投影仪、扫描器等设备的扫 描窗口与稿件、商品等频繁接触摩擦，容易产生划痕，造成扫描窗口模糊不清，信号透过率 下降，使得扫描仪器的工作效率下降，甚至无法使用，若频繁更换稿台玻璃或使设备仅仅因 为扫描窗口单一部件的报废而造成整机报废，使用成本高，而且浪费资源。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有稿台玻璃硬度低、耐磨性差，导致使用寿命短、使用 成本高的问题，本发明提供了一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法。
本发明一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法是通过以下步骤实现的一、 将稿台玻璃用超声波清洗50 80min，然后将稿台玻璃置于过滤阴极电弧沉积设备真空仓 内的样品台上；二、将真空仓内抽真空至1. OX 10—6 9. 9X 10—6Torr后通入氩气，控制氩气 流量为18 24cmVmin，当真空仓内压强达到8. 0X10—5 1. 0X10—4Torr时，将样品台转 至离子清洗位置，对稿台玻璃表面进行离子清洗10 20min，然后关闭氩气，再将样品台转 至沉积位置；三、继续对真空仓进行抽真空，当真空度达到1. OX 10—6 9. 9X 10—6Torr时， 再将样品台加热至400 IOO(TC，然后通入氧气，氧气流量控制在50 70cmVmin，然后调 入扫描波形，设置沉积参数为弧电流为100 130A，基底偏压为-300V，扫描时长为2 8min ;四、当真空仓内真空度为4.0X10—4 7.0X10—4Torr时，开启装置，开始对铝靶施加 电压起弧，向稿台玻璃表面沉积镀膜；本次镀膜结束后将氧气流量调至3 4cmVmin ;五、 将样品台转至离子清洗位置，然后通入氩气，氩气流量控制在15 20cmVmin，当真空仓内 压强为8. OX 10—5 1. OX 10—4Torr时，对样品台施加-500V -800V的电压，进行反溅，反 溅时间控制在1 4min ;六、重复操作步骤四和步骤五10 30次，即在稿台玻璃表面得到 蓝宝石保护膜。 本发明在稿台玻璃表面得到蓝宝石保护膜的纳米显微硬度为14.89
16. 03GPa(维氏硬度1489 1603kg/mm2)，硬度高，蓝宝石保护膜经受压力为9. 8N的橡皮
摩擦头摩擦40次(20个来回)后，无擦痕等损伤迹象，耐磨性好。在使用过程中不会因与
稿件或商品的接触而出现划痕，使稿台玻璃的信号透过率下降，工作效率降低。 本发明的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的厚度为4 9iim，透光性好，对670
690nm波段的扫描信号的光学透过率在80 %以上。 本发明的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜在提高稿台玻璃耐磨性的同时，能够保证稿
3台玻璃的扫描信号通过率，延长了稿台玻璃的使用寿命，降低了使用成本。
图1是具体实施方式
一的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的傅立叶变换红外光谱测 试曲线图；图2是具体实施方式
二十一的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的光学透过率曲线 图。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法是通过以下 步骤实现的一、将稿台玻璃用超声波清洗50 80min，然后将稿台玻璃置于过滤阴极电弧 沉积设备真空仓内的样品台上；二、将真空仓内抽真空至1. 0X10—6 9. 9X10—6Torr后通 入氩气，控制氩气流量为18 24cmVmin，当真空仓内压强达到8. OX 10—5 1. OX 10—4Torr 时，将样品台转至离子清洗位置，对稿台玻璃表面进行离子清洗10 20min，然后关闭氩 气，再将样品台转至沉积位置；三、继续对真空仓进行抽真空，当真空度达到1.0X10—6 9. 9X 10—6Torr时，再将样品台加热至400 IOO(TC ，然后通入氧气，氧气流量控制在50 70cmVmin，然后调入扫描波形，设置沉积参数为弧电流为100 130A，基底偏压为-300V, 扫描时长为2 8min ;四、当真空仓内真空度为4. 0 X 10—4 7. 0 X 10—4Torr时，开启装置，开 始对铝靶施加电压起弧，向稿台玻璃表面沉积镀膜；本次镀膜结束后将氧气流量调至3 4cmVmin ;五、将样品台转至离子清洗位置，然后通入氩气，氩气流量控制在15 20cm3/ min，当真空仓内压强为8. OX 10—5 1. OX 10—4Torr时，对样品台施加-500V -800V的电 压，进行反溅，反溅时间控制在1 4min ;六、重复操作步骤四和步骤五10 30次，即在稿 台玻璃表面得到蓝宝石保护膜。 本实施方式步骤一中超声波清洗的目的是去除稿台玻璃表面的污染物，如油渍、 灰尘等。 本实施方式在稿台玻璃表面得到的蓝宝石保护膜的纳米显微硬度为14.89 16. 03GPa(维氏硬度1489 1603kg/mm2)，硬度高，耐磨性好。本实施方式的稿台玻璃表面 蓝宝石保护膜的厚度为4 9 ii m，透光性好，对670 690nm的扫描信号波段的光学透过率 在80%以上。 本实施方式采用Spectrum One B型FT-IR光谱仪对稿台玻璃表面蓝宝石保护膜 进行傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试，测试结果如图l所示，图中可见，本实施方式在稿 台玻璃表面的保护膜的只要成分为a-氧化铝，属三方晶系，得到了蓝宝石保护膜。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中将稿台玻璃用 超声波清洗的具体方法为首先将稿台玻璃用丙酮超声波清洗20min，再用无水酒精超声 波清洗20min，最后用去离子水超声波清洗20min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相 同。 本实施方式中丙酮与无水酒精均为分析纯的市售产品。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中将真空仓内抽真空至2. OX 10—6 6X 10—6Torr后通入氩气。其它步骤及参数与具体实施方式
一或二 相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是步骤二中将真空仓 内抽真空至4. OX 10—6Torr后通入氩气。其它步骤及参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
一至四不同的是步骤二中当真空仓 内压强达到8. 5X10—5 9. 5X10—5Torr时，将样品台转至离子清洗位置。其它步骤及参数 与具体实施方式
一至四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
一至四不同的是步骤二中当真空仓 内压强达到9X 10—5T0rr时，将样品台转至离子清洗位置。其它步骤及参数与具体实施方式
一至四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
一至六不同的是步骤三中当真空度 达到2. OX 10—6 6. OX 10—6Torr时，再将样品台加热至500 800°C 。其它步骤及参数与具体实施方式
一至六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
一至六不同的是步骤三中当真空度 达到4. OX 10—6Torr时，再将样品台加热至600°C 。其它步骤及参数与具体实施方式
一至六 相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一至八不同的是步骤三中氧气流量 控制在55 65cmVmin。其它步骤及参数与具体实施方式
一至八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一至八不同的是步骤三中氧气流量 控制在60cmVmin。其它步骤及参数与具体实施方式
一至八相同。
具体实施方式
十一 本实施方式与具体实施方式
一至十不同的是步骤三中设置沉 积参数为弧电流为110 125A，基底偏压为_30(^，扫描时长为3 6min。其它步骤及参 数与具体实施方式
一至十相同。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
一至十不同的是步骤三中设置沉 积参数为弧电流为120A，基底偏压为-300V，扫描时长为4min。其它步骤及参数与具体实 施方式一至十相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
一至十二不同的是步骤四中当真 空仓内真空度为5. OX 10—4 6. 8X 10—4Torr时，开启装置。其它步骤及参数与具体实施方 式一至十二相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一至十二不同的是步骤四中当真 空仓内真空度为6. 5X 10—4Torr时，开启装置。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十二相 同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
一至十四不同的是步骤五中氩气
流量控制在16 19cmVmin。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一至十四不同的是步骤五中氩气
流量控制在18cmVmin。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十四相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一至十六不同的是步骤五中当真
空仓内压强为8. 5X10—5 9. 5X10—5Torr时，对样品台施加-550V -700V的电压。其它
步骤及参数与具体实施方式
一至十六相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
一至十六不同的是步骤五中当真空仓内压强为9. OX 10—5Torr时，对样品台施加-600V的电压。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十六相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
一至十八不同的是步骤六中重复
操作步骤四和步骤五12 25次。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十八相同。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
一至十八不同的是步骤六中重复
操作步骤四和步骤五18次。其它步骤及参数与具体实施方式
一至十八相同。
具体实施方式
二i^一 本实施方式稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法是
通过以下步骤实现的一、将稿台玻璃首先将稿台玻璃用丙酮超声波清洗20min，再用
无水酒精超声波清洗20min，最后用去离子水超声波清洗20min，将稿台玻璃表面清洗
干净，然后将稿台玻璃置于过滤阴极电弧沉积设备真空仓内的样品台上；二、将真空仓内抽真空至4.0X10—STorr后通入氩气，控制氩气流量为21cmVmin，当真空仓内压强达到9. 0X10—5T0rr时，将样品台转至离子清洗位置，对稿台玻璃表面进行离子清洗15min，然后关闭氩气，再将样品台转至沉积位置；三、继续对真空仓进行抽真空，当真空度达到4. 0 X 10—6Torr时，再将样品台加热至600°C ，然后通入氧气，氧气流量控制在60cm3/min，然后调入扫描波形，设置沉积参数为弧电流为120A，基底偏压为300V，扫描时长为4min;四、当真空仓内真空度为6. 5X10—4Torr时，开启装置，开始对铝靶施加电压起弧，向稿台玻璃表面沉积镀膜；本次镀膜结束后将氧气流量调至3cmVmin ;五、将样品台转至离子清洗位置，然后通入氩气，氩气流量控制在18cmVmin，当真空仓内压强为9. OX 10—5Torr时，对样品台施加-600V的电压，进行反溅，反溅时间控制在3 4min ;六、重复操作步骤四和步骤五12次，在稿台玻璃表面得到蓝宝石保护膜。 本实施方式得到的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的厚度为4ii m，用630 730nm波段的扫描信号以45°角度入射本实施方式得到的表面有蓝宝石保护膜的稿台玻璃，进行光学透过率的测试，测试结果如图2所示。由图2可见，本实施方式的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的光学透过率在83% 89%之间，具有很好的透光性，满足稿台玻璃高透光率的要求。 本实施方式采用Nano-Indenter XP型纳米压痕仪对稿台玻璃表面蓝宝石保护膜进行显微硬度测定，结果显示本实施方式的稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的纳米显微硬度为15. 3GPa，硬度高；本实施方式的蓝宝石保护膜经受压力为9. 8N的橡皮摩擦头摩擦40次(20个来回)后，无擦痕等损伤迹象，耐磨性好。
权利要求
一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在于稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法是通过以下步骤实现的一、将稿台玻璃用超声波清洗50～80min，然后将稿台玻璃置于过滤阴极电弧沉积设备真空仓内的样品台上；二、将真空仓内抽真空至1.0×10-6～9.9×10-6Torr后通入氩气，控制氩气流量为18～24cm3/min，当真空仓内压强达到8.0×10-5～1.0×10-4Torr时，将样品台转至离子清洗位置，对稿台玻璃表面进行离子清洗10～20min，然后关闭氩气，再将样品台转至沉积位置；三、继续对真空仓进行抽真空，当真空度达到1.0×10-6～9.9×10-6Torr时，再将样品台加热至400～1000℃，然后通入氧气，氧气流量控制在50～70cm3/min，然后调入扫描波形，设置沉积参数为弧电流为100～130A，基底偏压为-300V，扫描时长为2～8min；四、当真空仓内真空度为4.0×10-4～7.0×10-4Torr时，开启装置，开始对铝靶施加电压起弧，向稿台玻璃表面沉积镀膜；本次镀膜结束后将氧气流量调至3～4cm3/min；五、将样品台转至离子清洗位置，然后通入氩气，氩气流量控制在15～20cm3/min，当真空仓内压强为8.0×10-5～1.0×10-4Torr时，对样品台施加-500V～-800V的电压，进行反溅，反溅时间控制在1～4min；六、重复操作步骤四和步骤五10～30次，即在稿台玻璃表面得到蓝宝石保护膜。
2. 根据权利要求l所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在 于步骤一中将稿台玻璃用超声波清洗的具体方法为首先将稿台玻璃用丙酮超声波清洗 20min，再用无水酒精超声波清洗20min，最后用去离子水超声波清洗20min。
3. 根据权利要求1或2所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在 于步骤二中将真空仓内抽真空至2. 0X 10—6 6X 10—6Torr后通入氩气。
4. 根据权利要求3所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在于步 骤二中当真空仓内压强达到8. 5X 10—5 9. 5X 10—5Torr时，将样品台转至离子清洗位置。
5. 根据权利要求1、2或4所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征 在于步骤三中氧气流量控制在55 65cm3/min。
6. 根据权利要求1、2或4所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征 在于步骤三中氧气流量控制在60cm3/min。
7. 根据权利要求5所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在于步 骤三中设置沉积参数为弧电流为110 125A，基底偏压为_30(^，扫描时长为3 6min。
8. 根据权利要求1、2、4或7所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特 征在于步骤四中当真空仓内真空度为5. 0X 10—4 6. 8X 10—4Torr时，开启装置。
9. 根据权利要求1、2、4或7所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特 征在于步骤四中当真空仓内真空度为6. 5X 10—4Torr时，开启装置
10. 根据权利要求8所述的一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，其特征在于 步骤五中将步骤四得到稿台玻璃重复操作步骤三和步骤四12 25次。
全文摘要
一种稿台玻璃表面蓝宝石保护膜的制备方法，它涉及一种稿台玻璃表面氧化铝保护膜的制备方法。本发明解决了现有稿台玻璃硬度低、耐磨性差，导致使用寿命短、使用成本高的问题。本发明方法超声清洗稿台玻璃，然后置于样品台上；然后抽真空后通氩气，再对稿台玻璃进行离子清洗，再将样品台转至沉积位置；继续抽真空，再通入氧气，设置沉积参数，开启装置，进行镀膜；然后再反溅即得。本发明的蓝宝石保护膜的纳米显微硬度为14.89～16.03GPa，670～690nm波段的扫描信号的光学透过率在80％以上。本发明蓝宝石保护膜在提高稿台玻璃硬度、耐磨性的同时，保证扫描信号透过率，延长了稿台玻璃的使用寿命，降低了使用成本。
文档编号C03C17/22GK101734864SQ20091031139
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者左洪波, 张小朋, 朱嘉琦, 王冬峣, 韩杰才 申请人:哈尔滨工业大学