本發(fā)明涉及濺射法的鍍覆領(lǐng)域，具體涉及一種非平面基底材料的真空鍍膜方法。

背景技術(shù)：

磁控濺射法是一種重要的物理氣相沉積鍍膜方法，可以用來實(shí)現(xiàn)金屬、導(dǎo)體和半導(dǎo)體表面鍍膜制備，而且在理論上還可以適用于絕緣體等更加廣泛類型的材料鍍膜。自從20世紀(jì)70年代發(fā)明問世以來，一直在各種材料表面鍍膜領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

磁控濺射鍍膜技術(shù)主要是在真空環(huán)境下，由高壓電場激發(fā)出的高能電子轟擊靶材，使靶材濺射出中性原子，進(jìn)而在電磁場的綜合作用下，逐漸沉積到基材表面，形成鍍膜。磁控濺射法鍍膜的突出特點(diǎn)是工作環(huán)境溫度低，工作效率高損傷小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

采用磁控濺射法進(jìn)行鍍膜，具有操作設(shè)備簡單、技術(shù)控制穩(wěn)定、鍍膜表面積大和表面附著力強(qiáng)等明顯優(yōu)點(diǎn)，針對平面基體材料具有優(yōu)秀的鍍膜效果。但是對于非平面基體材料，例如曲面、球面、柱面等非平面基體材料的鍍膜效果就不甚理想。

中國專利CN200910091529.8公開了一種真空離子鍍膜方法。該發(fā)明方法結(jié)合了點(diǎn)電弧和柱弧鍍膜的優(yōu)點(diǎn)，提高了鍍膜層在工件上的附著力。但是采用該專利方法容易得到厚度不均勻的鍍膜。

因此，需要一種以磁控濺射法為技術(shù)核心，針對非平面基底材料進(jìn)行優(yōu)質(zhì)鍍膜的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，提供一種非平面基底材料的真空鍍膜方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種非平面基底材料的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

步驟S1，使用流速為1m/s～50m/s、口部直徑為2mm～10mm的加壓水槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行清洗2次～3次，每次清洗15min～30min，清洗潔凈后采用金屬噴槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行涂布操作，得到涂布后的非平面基底材料；

步驟S2，將步驟S1得到的涂布后的非平面基底材料移至真空鍍膜機(jī)中，將靶材固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動；

步驟S3，將真空鍍膜機(jī)抽取真空度至5×10^-5Pa～8×10^-5Pa，調(diào)節(jié)溫度為20℃～30℃，依次啟動高壓直流電源和環(huán)形磁場，使產(chǎn)生的高能電子轟擊靶材，形成濺射原子，進(jìn)行磁控濺射，均勻的沉積在涂布后的非平面基底材料表面形成鍍膜。

進(jìn)一步地，步驟S1中，非平面基底材料的外觀形狀為：圓柱形、球形、具有對稱中心的旋轉(zhuǎn)體中的任一種。

進(jìn)一步地，步驟S1中，涂布操作時(shí)涂布的金屬為：純金或者純銀，平均涂布厚度為5nm～20nm。

進(jìn)一步地，步驟S1中，涂布后的非平面基底材料的表面平整度不大于0.2μm。

進(jìn)一步地，步驟S2中，公轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為：100s～120s。

進(jìn)一步地，步驟S2中，自轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為：20s～40s。

進(jìn)一步地，步驟S3中，高壓直流電場的電場強(qiáng)度為：1.0×10⁵伏特/米～1.8×10⁵伏特/米。

進(jìn)一步地，步驟S3中，環(huán)形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：1×10^-3特斯拉～20×10^-3特斯拉。

進(jìn)一步地，步驟S3中，磁控濺射的功率密度為：0.5W/cm²～30W/cm²。

進(jìn)一步地，步驟S3中，鍍膜的平均厚度為：20nm～100nm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.本發(fā)明主要利用磁控濺射技術(shù)對非平面基體材料進(jìn)行鍍膜，將靶材

固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)

運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的

非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作效率高，并且鍍膜厚度均勻可控，

鍍膜表面光澤度好，形成的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠；

2.本發(fā)明通過磁控濺射法進(jìn)行鍍膜，體現(xiàn)出技術(shù)領(lǐng)先性，而且對于產(chǎn)

品工藝參數(shù)做到了全程監(jiān)控，產(chǎn)品附加值高，經(jīng)濟(jì)效益獨(dú)處；

3.本發(fā)明通過磁控濺射技術(shù)可以平穩(wěn)高效的完成對各種類型的非平面

型基材的鍍膜處理，對于工件無特殊要求，具有廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

一種非平面基底材料的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

步驟S1，使用流速為1m/s、口部直徑為2mm的加壓水槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行清洗2次，每次清洗15min，清洗潔凈后采用金屬噴槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行涂布操作，得到涂布后的非平面基底材料；其中，非平面基底材料的外觀形狀為圓柱形；涂布操作時(shí)涂布的金屬為純金，平均涂布厚度為5nm；涂布后的非平面基底材料的表面平整度為0.2μm；

步驟S2，將步驟S1得到的涂布后的非平面基底材料移至真空鍍膜機(jī)中，將靶材固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動；其中，公轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為100s；自轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為20s；

步驟S3，將真空鍍膜機(jī)抽取真空度至5×10^-5Pa，調(diào)節(jié)溫度為20℃，依次啟動高壓直流電源和環(huán)形磁場，使產(chǎn)生的高能電子轟擊靶材，形成濺射原子，進(jìn)行磁控濺射，均勻的沉積在涂布后的非平面基底材料表面形成平均厚度為：20nm的鍍膜；其中，高壓直流電場的電場強(qiáng)度為1.0×10⁵伏特/米；環(huán)形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1×10^-3特斯拉；磁控濺射的功率密度為0.5W/cm²。

實(shí)施例2

一種非平面基底材料的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

步驟S1，使用流速為50m/s、口部直徑為10mm的加壓水槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行清洗3次，每次清洗30min，清洗潔凈后采用金屬噴槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行涂布操作，得到涂布后的非平面基底材料；其中，非平面基底材料的外觀形狀為球形；涂布操作時(shí)涂布的金屬為純銀，平均涂布厚度為20nm；涂布后的非平面基底材料的表面平整度為0.15μm；

步驟S2，將步驟S1得到的涂布后的非平面基底材料移至真空鍍膜機(jī)中，將靶材固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動；其中，公轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為120s；自轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為40s；

步驟S3，將真空鍍膜機(jī)抽取真空度至8×10^-5Pa，調(diào)節(jié)溫度為30℃，依次啟動高壓直流電源和環(huán)形磁場，使產(chǎn)生的高能電子轟擊靶材，形成濺射原子，進(jìn)行磁控濺射，均勻的沉積在涂布后的非平面基底材料表面形成平均厚度為100nm的鍍膜；其中，高壓直流電場的電場強(qiáng)度為1.8×10⁵伏特/米；環(huán)形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為20×10^-3特斯拉；磁控濺射的功率密度為30W/cm²。

實(shí)施例3

一種非平面基底材料的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

步驟S1，使用流速為26m/s、口部直徑為6mm的加壓水槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行清洗2次，每次清洗22min，清洗潔凈后采用金屬噴槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行涂布操作，得到涂布后的非平面基底材料；其中，非平面基底材料的外觀形狀為具有對稱中心的旋轉(zhuǎn)體；涂布操作時(shí)涂布的金屬為純金，平均涂布厚度為13nm；涂布后的非平面基底材料的表面平整度為0.1μm；

步驟S2，將步驟S1得到的涂布后的非平面基底材料移至真空鍍膜機(jī)中，將靶材固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動；其中，公轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為110s；自轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為30s；

步驟S3，將真空鍍膜機(jī)抽取真空度至6.5×10^-5Pa，調(diào)節(jié)溫度為25℃，依次啟動高壓直流電源和環(huán)形磁場，使產(chǎn)生的高能電子轟擊靶材，形成濺射原子，進(jìn)行磁控濺射，均勻的沉積在涂布后的非平面基底材料表面形成平均厚度為60nm的鍍膜；其中，高壓直流電場的電場強(qiáng)度為1.4×10⁵伏特/米；環(huán)形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為10×10^-3特斯拉；磁控濺射的功率密度為15W/cm²。

實(shí)施例4

一種非平面基底材料的真空鍍膜方法，包括以下步驟：

步驟S1，使用流速為40m/s、口部直徑為4mm的加壓水槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行清洗3次，每次清洗20min，清洗潔凈后采用金屬噴槍對非平面基底材料的表面進(jìn)行涂布操作，得到涂布后的非平面基底材料；其中，非平面基底材料的外觀形狀為具有對稱中心的旋轉(zhuǎn)體；涂布操作時(shí)涂布的金屬為純銀，平均涂布厚度為10nm；涂布后的非平面基底材料的表面平整度為0.1μm；

步驟S2，將步驟S1得到的涂布后的非平面基底材料移至真空鍍膜機(jī)中，將靶材固定為圓心，使涂布后的非平面基底材料環(huán)繞靶材做平面圓周公轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時(shí)以涂布后的非平面基底材料對稱中心為軸心使涂布后的非平面基底材料自轉(zhuǎn)運(yùn)動；其中，公轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為120s；自轉(zhuǎn)運(yùn)動的周期為35s；

步驟S3，將真空鍍膜機(jī)抽取真空度至7×10^-5Pa，調(diào)節(jié)溫度為28℃，依次啟動高壓直流電源和環(huán)形磁場，使產(chǎn)生的高能電子轟擊靶材，形成濺射原子，進(jìn)行磁控濺射，均勻的沉積在涂布后的非平面基底材料表面形成平均厚度為40nm的鍍膜；其中，高壓直流電場的電場強(qiáng)度為1.5×10⁵伏特/米；環(huán)形磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為12×10^-3特斯拉；磁控濺射的功率密度為13W/cm²。

實(shí)驗(yàn)例1

對采用實(shí)施例1～4非平面基底材料的真空鍍膜方法制得的鍍膜的性能進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表1所示。

其中，膜基結(jié)合強(qiáng)度采用劃痕法進(jìn)行測試；耐磨法采用摩擦系數(shù)進(jìn)行衡量；鍍層顯微硬度采用維氏硬度測試方法進(jìn)行測試；鍍膜耐蝕性采用中性鹽霧實(shí)驗(yàn)法測試，測試中性鹽霧腐蝕10h后鍍膜的變化情況；彈性模量采用連續(xù)剛度方法進(jìn)行測試。

表1采用非平面基底材料的真空鍍膜方法制得的鍍膜的性能測試結(jié)果

結(jié)果：采用實(shí)施例1～實(shí)施例4非平面基底材料的真空鍍膜方法制得的鍍膜的膜基結(jié)合強(qiáng)度高、耐磨性好、鍍層顯微硬度高、鍍膜耐蝕性好、彈性模量高。

結(jié)論：本申請采用的非平面基底材料的真空鍍膜方法針對非平面基底材料具有優(yōu)秀的鍍膜效果，形成的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，體現(xiàn)了技術(shù)的領(lǐng)先性，并且對工件無特殊要求，具有廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。