专利名称：一种在塑料材料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及在塑料材料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法。
背景技术：
塑料材料(如PC、 PMMA、 PET、 PS的板材或膜材等)表面通过蒸镀或溅镀 制备金属膜，利用其金属色泽和装饰性，已广泛用于数码视窗、家电面板、工 业或医用仪表显示屏等。但金属膜大多只具备装饰性，无法提供其它的功能(如 光电转换、耐磨抗刮、绝缘性等)。
已有高校和研究院所，采用镀膜时向真空内通入反应性气体的方式，在塑 料材料表面制备氧化物、氮化物、碳化物等化合物薄膜；但大多数仍处于初步 的实验室性能优化研究阶段，在涉及到产业面的大面积镀膜均匀性等良品产出 方面缺乏有效地手段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在塑料材料表面磁控溅 射制备化合物薄膜的方法。
本发明的在塑料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法，包括以下步骤
(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5X10—Spa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5X10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为 4.5-10.5A，预溅射靶材，所说的靶材为金属靶材Ti、 Al、 Si或Zr;
(2) 将透明塑料材料固定于镀膜机的基片架上，清洁塑料材料表面，消除表 面静电并吹去污染物；
(3) 通过气体质量流量计，控制反应性气体的流量为5-500ml/min，并将反
应气体预混均匀，进行镀膜前准备；
(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行20-9(TC、 0.5-3min的预热处理；
(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动1-20次，进行反应性磁控溅射
沉积镀膜。
本发明中，所说的塑料材料可以是PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯 酸甲酯)、PET (聚对苯二甲酸丙二醇酯)、PS (苯乙烯)、ABS (丙烯晴-丁二烯 -苯乙烯共聚物)等的板材或膜材；
本发明中，所说的反应性气体为02、 N2、 CH4和C2H2中的一种或几种； 本发明中，反应气体通过围绕靶材周边一圈的布气管上均匀分布的布气孔进入镀膜室，以保证气体分布的均匀性。与现有技术相比，本发明的有益效果是采用本发明制备方法，可以对塑料表面(尤其是光学塑料PC、 PMMA、 PET、 PS等)表面进行改性处理，使塑料材料获得电子元件、家用电器、数码产品所需的独特的光、电、化学或机械、装饰特性。
具体实施方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述。实施例1(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5Xl(^Pa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5X10、a，真空室、过渡室连续抽气，调整耙电流为4.5A， 预溅射Ti靶材；(2) 将透明PET膜材固定于镀膜机的基片架上，清洁PET膜材表面，消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制02的流量为5ml/min，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行2(TC、 3min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动20次，进行反应性磁控溅射沉 积镀膜，获得表面制有氧化钛薄膜的PET材料。所得样板透光率为85%，所得样品具有紫外吸收、表面自洁、光电转换的 功能380nm以下紫外线的透过率<2%，在夏季正午晴朗的太阳光照射下可在 3H内分解表面粘附的2%。质量浓度的罗丹明B染料溶液至无色。实施例2(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5X10^Pa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5X10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为 10.5A，预溅射A1靶材；(2) 将透明硬化PC膜材固定于镀膜机的基片架上，清洁透明硬化PC膜材 表面，消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制02的流量为500ml/min，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行90'C、 0.5min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前走动1次，进行反应性磁控溅射沉积镀膜， 获得表面制有氧化铝薄膜的硬化PC材料。所得样板透光率为72%，所得样品具有硬度高(1000g压力下三菱5H铅笔无 划痕)、耐温好、红外阻隔(800nm以上的光线透过率〈10y。)等功能。实施例3(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5Xl(^Pa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5X10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为7.5A, 预溅射Si靶材；(2) 将0.8mm的透明硬化PMMA板材固定于镀膜机的基片架上，清洁透明 硬化PMMA板材表面，消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制N2的流量为250ml/min，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行5(TC、 2min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动10次，进行反应性磁控溅射沉 积镀膜，获得表面制有氮化硅薄膜的硬化PMMA材料。所得样板透光率为35%，所得样品具有表面美观、高硬度、耐磨损、耐腐 蚀等功能使用0#钢丝绒，在500克压力下擦拭样板表面，无划伤；用10%质 量浓度的H2S04溶液、5%质量浓度的NaCl溶液浸泡48H膜层外观无变化。实施例4(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5Xl(rSpa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5 X 10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为5.5A， 预溅射Ti靶材；(2) 将透明ABS板材固定于镀膜机的基片架上，清洁透明ABS板材表面， 消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制C2H2、 CH4的流量分别为80ml/min和 150ml/min并在缓冲室将反应气体预混均匀，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行50。C、 2min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动20次，进行反应性磁控溅射沉 积镀膜，获得表面制有碳化钛薄膜的ABS材料。所得样板透光率为55%,所得样品具有表面外观、高硬度、耐腐蚀、热稳 定性好的功能使用0#钢丝绒，在500克压力下擦拭样板表面，无划伤；用10% 质量浓度的H2S04溶液、5%质量浓度的NaCl溶液浸泡48H膜层外观无变化。实施例5(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5Xl(^Pa后，通入 Ar气达到工作真空度5.5 X 10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为5.5A， 预溅射Zr靶材；(2) 将透明PET膜材固定于镀膜机的基片架上，清洁透明PET膜材表面，消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制02的流量为300ml/min，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行70。C、 1.5min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动13次，进行反应性磁控溅射沉 积镀膜，获得表面制有氧化锆薄膜的PET材料。所得样板透光率为47%，所得样品具有表面美观、硬度高、耐温好、高耐 磨、耐腐蚀等功能。 实施例6(1) 自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至《4.5X10,a后，通入 Ar气达到工作真空度5.5X 10"Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整耙电流为4.5A，预溅射Ti靶材；(2) 将透明PET材料固定于镀膜机的基片架上，清洁透明PET材料表面， 消除表面静电并吹去污染物；(3) 通过气体质量流量计，控制N2、 C2H2的流量分别为150ml/min和 150ml/min并将反应气体预混均匀，进行镀膜前准备；(4) 基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行90。C、 3min的预热处理；(5) 基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动10次，进行反应性磁控溅射沉 积镀膜，获得表面制有碳氮化钛薄膜的PET材料。所得样板透光率为27%，所得样品具有表面外观、高硬度、耐腐蚀、热稳 定性好的功能。本发明所述的方法，可突破金属镀膜层性能单一、颜色单一等限制，制得 的化合物镀膜层具有颜色可调范围大、镀膜均匀性好、具有优异的光、电、化 学、机械功能特性等优点，有利于更好地保护塑料基材，并适应电子、电器、 数码产品的新发展。以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例 子，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改 变，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1、一种在塑料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤(1)自动式连续磁控溅射镀膜机的背底真空度抽至≤4.5×10-3Pa后，通入Ar气达到工作真空度5.5×10-1Pa，真空室、过渡室连续抽气，调整靶电流为4.5-10.5A，预溅射靶材，所说的靶材为金属靶材Ti、Al、Si或Zr；(2)将透明塑料材料固定于镀膜机的基片架上，清洁塑料材料表面，消除表面静电并吹去污染物；(3)通过气体质量流量计，控制反应性气体的流量为5-500ml/min，并将反应气体预混均匀，进行镀膜前准备；(4)基片架进入镀膜机低真空厢体段，进行20-90℃、0.5-3min的预热处理；(5)基片架进入镀膜室，在靶材前往复走动1-20次，进行反应性磁控溅射沉积镀膜。
2、 根据权利要求1所述的在塑料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法，其特征在于所说的反应性气体为02、 N2、 CH4和C2H2中的一种或几种；
3、 根据权利要求1所述的在塑料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法，其 特征在于反应气体通过围绕靶材周边一圈的布气管上均匀分布的布气孔进入镀 膜室。
全文摘要
本发明公开的在塑料表面磁控溅射制备化合物薄膜的方法，采用的是反应性磁控溅射镀膜法，在塑料板材或膜材表面磁控溅射镀膜，靶材为金属靶材Ti、Al、Si或Zr。采用本发明制备方法，通过改变靶材可以对塑料表面进行改性处理，使塑料材料获得电子元件、家用电器、数码产品所需的独特的光、电、化学或机械、装饰特性。
文档编号C23C14/35GK101629279SQ20091010212
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者唐赵宝, 宋利权, 伟 彭, 赵斌通, 阮一清, 高基伟 申请人:杭州博纳特光电科技有限公司