专利名称：在一基体上涂涂层和形成彩色薄膜的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一基体上涂涂层和形成彩色薄膜的方法及其装置。
本发明特别可应用于在比方说用于汽车或眼镜的塑料或玻璃基体上涂涂层。
在现有技术中，在一基体上涂涂层的方法包括·把基体放在一真空盒中·把一气体引入该盒中；以及·分解该气体以便在该基体上形成至少第一薄层。
为在该盒中生成该气体，加热盒中的一固体成分如铝丝直到该成分蒸发。蒸汽然后沉积在基体上形成所需薄层。但是，该方法由于需要加热到高温(例如对于铝丝来说必须加热到1100℃的温度)而不经济。
引入盒中的气体为在压力下存储在一容器中的液相成分。该液相成分膨胀以气相引入该盒中。这一成分特别由于其毒性和密封问题很难处理。
最后，也有通过蒸发在常温和常压下为液体的成分把该气体引入该盒中的。在涂涂层过程中实际上无液体成分损失，因此该液体成分容易处理。但由液体成分蒸发得到的薄膜易损、硬度不够。
在该涂层沉积后，通常从该盒申取出基体，以便在常压下在基体上喷镀一层清漆保护层。
一般来说，在上述两步骤前先在基体上涂一层使得基体表面光滑的涂层和/或使得其后各层牢牢结合在基体上的结合层。这些优选步骤的层也是在常压下喷镀清漆得到。
因此，香水瓶的塑料塞子通常涂三层清漆结合层、用铝丝在真空下沉积而成的金属薄层以及防氧化的清漆层。
本发明的一个目的是降低上述涂涂层方法的成本并使得该方法的实施最佳化。
为此，本发明提供在一基体上涂涂层的方法，该方法包括·把该基体置于一真空盒中；·蒸发在常温常压下的液体成分成一气体；
·把该气体引入该盒中；以及·分解该气体；该方法的特征在于，把一辅助气体引入该盒中与该分解气体反应从而在该基体上生成至少一层称为薄层A的薄层。
分解气体与辅助气体反应生成的气态成分在基体上生成较硬薄层。
本发明在一基体上涂涂层的方法还可包括在形成薄层A前或后的步骤在该盒中进行的真空沉积以在基体上形成称为薄层B的另一薄层。
薄层A较硬且具有与过去使用的清漆厚层的特性相同或更好的特性。因此，取代公知光滑、结合或保护清漆层，沉积本发明薄层A允许了沉积和/或保护“有用”薄层B。
在一基体上涂涂层的本发明方法还包括以下一个或多个特征·该成分由有机和无机的基团如硅酮构成；·该辅助气体至少90％为单分子；·该辅助气体的大部分包括双氧或氩或双氮或双氢或乙炔；·该气体用生成等离子体的电装置分解；·生成薄层A与B，且在形成所述薄层之间不从盒中取出基体；·在薄层B后生成覆盖所述薄层B的薄层A，特别用于机械和/或化学保护该薄层B；·在薄层A后生成薄层B，使得所述薄层A提高基体的光滑程度和/或与薄层B的结合力；·薄层B为一金属层；·该金属层由固体成分蒸发而成；以及·该金属层由在常温常压下呈液相的有机金属成分蒸发而成。
本发明还提供一种在一基体上形成彩色薄膜的方法，在该方法中，至少折射率不同的两薄层沉积在该基体上，该方法的特征在于，这些薄层中的至少一层用本发明涂涂层方法得到。
本发明还提供一种实施上述在一基体上涂涂层的方法的装置，该装置的特征在于它包括·内装该基体的盒；·用于容纳液体成分的该盒外部的容器；
·把一气体引入该盒中的第一引入装置，包括连接该盒与容纳生成该气体的液体的气相的容器的一部分的装置；·气体分解装置；以及·引入用于与分解气体反应的辅助气体的第二引入装置。
本发明涂涂层装置还包括以下一个或多个特征·该引入装置包括调节该气体的引入流率的装置；·分解气体的装置是在盒中由气体生成等离子体的电装置；以及·该装置包括在该盒中生成真空的装置。
从以下结合示出一实施本发明方法的在基体上涂涂层的装置的附图
的例示性说明中可清楚理解本发明。
该附图示出在基体12上真空涂涂层的本发明装置10。
基体12的一部分由塑料或玻璃制成，用于但不限于用于·香水瓶塞子；·门把手；·眼镜镜片；装置10包括其中放置基体12的密封盒14。
用公知装置16在盒14内形成真空，该装置16需要时也可测量该真空。这些装置16使得盒内的气压降低到1Pa-10-2Pa(二次真空)的通常真空值。在该例中，真空生成装置16包括已知扩散泵或能生成二次真空的任何其它(涡轮分子、低温)泵。
装置10还包括把气体引入盒14中的第一引入装置18。
第一引入装置18包括与第一可调泄气阀、例如针型阀22串联的第一开关阀20，该阀22构成调节引入盒14中的气体的流率的装置。
第一引入装置18还包括作为与盒14外部容器26连接的装置的导管24。确切说，导管24连接盒14与容纳形成该气体的液体的气相的容器26的一部分。
容器用于容纳26可用加热装置30如电阻装置加热的液体成分28。
“液体成分”28指在常压常温即15℃-30℃下呈液态的一种成分。
应该指出，导管24连接盒14与容纳该气体生成成分28的气相的容器26的一部分。
该装置10还可包括把辅助气体引入该盒14中的第二引入装置32。确切说，辅助气体至少90％是单分子。
第二引入装置32包括与第二可调泄气阀、例如针型阀36串联的第二开关阀20，该阀构成调节引入盒14中、与分解气体反应的辅助气体的流率的装置。
在一变种中，该单分子气体可代之以空气。此时，开关阀34本身经空气过滤器38与自由空气连接。
装置10还包括用该气体在盒内生成等离子体的装置，该等离子体生成装置构成分解该气体的装置。在该例中，这些等离子体生成装置包括装在盒14内、与一通常为1-10kV直流高压连接的常见电晕条40。在一变种中，该电晕条可升高到例如400V的达到超高频交流电压。
以下说明由该附图所示装置实施的本发明方法的例子。应该指出，该例不对本发明范围有所限制。
为在基体12上涂涂层以生成香水瓶的塞子，在该基体12上形成由二氧化硅(SiO2)构成的第一薄层；由金属(Al)构成、覆盖第一薄层的第二薄层；以及覆盖第二薄层的(SiO2)第三薄层。
第一薄层提高该基体的光滑度和与第二薄层的结合力。第三薄层机械和/或化学保护第二金属层。
这三薄层在下述三个步骤中形成，在形成各薄层之间无需从盒14内取出基体12。
沉积第一SiO2薄层的步骤如下。把基体置于盒14内后用扩散泵16对盒14抽真空，使得盒内气压达到10-2Pa。阀20和34关闭。
与引入装置18连接的容器26中注入最好由有机和无机基团形成的成分28。在该例子中，该成分为硅酮、特别是由有机甲基基和基于硅的无机基团构成的甲基硅氧烷、例如供应商Dow Corning销售的商标为DC-200的硅酮。
该成分由加热装置30加热成气体后打开阀20在用针阀22调节流率的同时把该气体引入盒14中。容器26与真空盒连接导致甲基硅氧烷蒸发并流入盒14中。一喷嘴42使得该气体均匀分布在该盒中。
然后，分解该气体形成等离子体。通过电激励，例如把电晕条40的电压升高到3kV的高压下气体分子分解成等离子体。
打开阀34和36把双氧引入盒14中，所述双氧构成用于与分解气体即等离子体反应的辅助气体。
双氧与等离子体、更确切说与非理想配比化合物SiOy反应从而在基体12上生成理想配比化合物SiO2的第一薄层。
也可不使用双氧而使用空气或包括以下成分之一的任何辅助气体氩、双氮、双氢、乙炔，每一成分形成基于SiOx基的一薄层。
沉积金属第二薄层的第二步骤如下。
用固体成分的气态沉积成第二金属薄层，该固体成分在该例中包括设置在盒14中的铝丝44。加热所述成分44、例如用焦耳效应或用电子枪得到该成分44的气态。
也可将有机金属作为液体成分但不使用任何辅助气体，利用与第一步骤相同的步骤形成该金属层。
沉积SiO2的第三薄层的第三步骤与沉积第一层的步骤相同。
如要在如上所述沉积第三薄层前使得基体12呈彩色，则在基体12上涂包括折射率不同的至少两薄层的彩色薄膜，其中的至少一层使用与该方法第一步骤相同的步骤，但其液体成分不同。
该彩色薄膜一般包括用与该方法第一步骤相同的步骤形成的约15个薄层，用甲基硅氧烷形成的层和用异丙氧基钛形成的层交替。基体的希望的颜色决定于各层的厚度，因为某些频率的入射光被该多层薄膜吸收。
由甲基硅氧烷获得的所述堆积层的最后层形成上述第三保护层。
每次薄层沉积之间通过在盒内重新形成二次真空对该盒进行清洗。也可一边抽出盒内气体一边把惰性气体引入盒内冲洗该盒。
应该指出，本发明不限于上述实施例。
特别是可使用其它液体和气体成分。
权利要求
1.在基体(12)上涂涂层的方法，该方法包括·把该基体(12)置于真空盒(14)中；·蒸发在常温常压下的液体成分成一气体；·把该气体引入该盒(14)中；以及·分解该气体；其特征在于，把辅助气体引入该盒(14)中与该分解气体反应，从而在该基体(12)上生成至少一层称为薄层A的薄层。
2.按权利要求1所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该成分(28)由有机和无机基团、例如硅酮构成。
3.按权利要求1或2所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该辅助气体至少90％为单分子。
4.按权利要求3所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该辅助气体主要包括双氧或氩或双氮或双氢或乙炔。
5.按上述任一权利要求所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该气体用生成等离子体的电装置(40)分解。
6.按上述任一权利要求所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤在形成薄层A前或后，在基体上用真空沉积形成称为薄层B的另一薄层。
7.按权利要求6所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，形成所述薄层A与B，在每个形成薄层之间不从盒(14)中取出基体(12)。
8.按权利要求6或7所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，在薄层B后生成覆盖所述薄层B的薄层A，特别用于机械和/或化学保护该薄层B。
9.按权利要求6或7所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，在薄层A后生成薄层B，使得所述薄层A提高基体的光滑程度和/或与薄层B的结合力。
10.按权利要求6-9中任一权利要求所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，薄层B为金属层。
11.按权利要求10所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该金属层由固体成分蒸发而成。
12.按权利要求10所述的在基体(12)上涂涂层的方法，其特征在于，该金属层由在常温常压下呈液相的有机金属成分蒸发而成。
13.一种在基体(12)上形成彩色薄膜的方法，在该方法中，至少折射率不同的两薄层沉积在该基体上，其特征在于，这些薄层中的至少一层用按权利要求1-5中任一权利要求所述的涂涂层方法得到。
14.一种实施按权利要求1-12中任一权利要求所述的在基体(12)上涂涂层的方法的装置，其特征在于包括·内装该基体(12)的盒(14)；·用于容纳液体成分(28)的该盒(14)外部的桶(26)；·把气体引入该盒中的第一引入装置(18)，包括连接该盒(14)与容纳形成气体的液体的气相的该容器(26)的一部分的装置；·气体分解装置(40)；以及·引入用于与分解气体反应的辅助气体的第二引入装置(32)。
15.按权利要求14所述的涂涂层装置(10)，其特征在于，该引入装置(18，32)包括调节该气体的引入流率的装置(22，36)。
16.按权利要求14或15所述的涂涂层装置(10)，其特征在于，进一步包括在该盒(14)中生成真空的装置(16)。
17.按权利要求14-16中任一权利要求所述的涂涂层装置(10)，其特征在于，该气体分解装置为用该气体在该盒(14)内生成等离子体的电装置(40)。
全文摘要
该方法包括下列步骤把该基体(12)置于一真空盒(14)中；一液体成分在常温常压下蒸发成一气体；以及把该气体引入该盒(14)中。该气体分解后把一辅助气体引入该盒(14)中与该分解气体反应而在该基体(12)上生成至少一层薄层。本发明还涉及一种形成一彩色薄膜的方法和能实施本发明方法的一种装置(10)。
文档编号C23C16/40GK1965102SQ200580018510
公开日2007年5月16日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月6日
发明者J·杜兰德, F·劳夫雷, I·里查德特 申请人:奈伊科公司