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一种3C 铝制件表面处理的PVD 真空镀膜工艺
申请号	CN201911133009.9	申请日	2019-11-19	公开(公告)号	CN112899625B	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	昆山市恒鼎新材料有限公司;			发明人	请求不公布姓名;
摘要	本发明提供一种3C 铝制件表面处理的PVD 真空镀膜工艺，包含以下步骤：将铝制件清洗后放入真空室内加热烘干，随后向真空室内通入氩气，对铝制件进行离子清洗；离子清洗后，关闭氩气、辅助偏压，调整真空室的真空度；向真空室内通入氩气使真空度维持在10‑1 Pa数量级的动态平衡压强；依次为铝制件镀上Cr 基层镀层、CrN第一过渡层、CrSiN第二过渡层和Cr第三过渡层；完成铝制件表面处理，此时铝制件的颜色为银色；换真空室，采用中频电源作为溅射电源，以多弧离子镀或真空平面磁控溅射镀工艺为铝制件镀上颜色层。本发明采用物理气相沉积原理对铝制件表面处理，该工艺过制程短，生产无污染，环保安全，且能耗水耗低，良品率高。
权利要求	1.一种3C 铝制件表面处理的PVD 真空镀膜工艺，其特征在于，包含以下步骤：步骤1、将铝制件清洗后放入真空室内加热烘干，随后向真空室内通入氩气使其内真空‑1 度达到(5.0‑8.0)×10 Pa，对铝制件进行离子清洗； ‑3 步骤2、离子清洗后，关闭氩气、辅助偏压，调整真空室的真空度至(1.0‑3.0)×10 Pa； ‑1 再次向真空室内通入氩气使真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强；采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，依次为铝制件镀上Cr基层镀层、CrN第一过渡层、CrSiN第二过渡层和Cr第三过渡层；完成铝制件表面处理，此时铝制件的颜色为银色；其中，第一过渡层CrN层数为1‑4层，单层的时间控制在10‑30min，铬靶靶电流为20‑ 40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为100‑150℃；第二过渡层CrSiN层数为1‑3层，单层的时间控制在10‑30min，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑ 600V，硅靶靶电流为10‑30A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为 100‑150℃；基层镀膜Cr镀膜过程中，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，镀膜时间为 10‑30min，辅助偏压电压为50‑100V，真空室温度为100‑150℃；第三镀层Cr层时间为15‑ 35min，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为 100‑150℃；步骤3、随后换真空室，采用中频电源作为溅射电源，以多弧离子镀或者真空平面磁控溅射镀的方式，为铝制件镀上颜色层；以TiN颜色镀层将铝制件镀成金色，TiN层数控制在5‑ 20层，单层时间控制在5‑10min；其中钛靶靶电流20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，氮气流量为10‑100SCCM；或以TiC黑色镀层将铝制件镀成黑色，TiC层数为10‑30层，单层时间控制在5‑10min；其中钛靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，碳氢气体流量为20‑200SCCM。 2.根据权利要求1所述的3C铝制件表面处理的PVD 真空镀膜工艺，其特征在于，步骤1中‑3 铝制件清洗后的烘干条件为：真空度为(3.0‑6.0)×10 Pa，加热温度为100‑200℃，加热时间为30‑60min；离子清洗的条件为：辅助偏压电压为200‑600V，离子清洗时间为20‑60min。
说明书全文	一种3C 铝制件表面处理的PVD 真空镀膜工艺技术领域 [0001] 本发明涉及真空镀膜技术领域，具体涉及一种3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺。背景技术 [0002] 现有技术中的型材CNC加工3C铝制件和压铸加工3C铝制件，其表面处理模式主要以阳极氧化及无镍盐封孔为主，再进行表面涂装，而阳极氧化及涂装表面处理在生产过程中需要添加大量的酸性、碱性化学品和染色剂、油漆等涂装化学品，工艺制程长，需控制的参数多，对环境污染大，能耗水耗高。发明内容 [0003] 为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，。 [0004] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案： [0005] 一种3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，其特征在于，包含以下步骤： [0006] 步骤1、将铝制件清洗后放入真空室内加热烘干，随后向真空室内通入氩气使其内‑1真空度达到(5.0‑8.0)10 Pa，对铝制件进行离子清洗；通入氩气的目的在于使真空室内通电后能够形成等离子体， [0007] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气、辅助偏压，调整真空室的真空度至(1.0‑3.0)10‑3 Pa； [0008] 再次向真空室内通入氩气使真空度维持在10‑1Pa数量级的动态平衡压强，以保证粒子的自由程适中，所带的能量不会因自由程变短而减小； [0009] 采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，使粒子的能量变强、聚拢，进而提高整个真空室内产品膜层质量的均匀性；溅射电源采用中频电源，使粒子在等离子体内充分被离化，提高溅射的效率；依次为铝制件镀上Cr基层镀层、CrN第一过渡层、CrSiN第二过渡层和Cr第三过渡层； [0010] 其中Cr基层镀层用于改善铝制件的表面性能，减少不同产品之间的差异性；CrN第一过渡层用于增加膜层的硬度，提高膜层的耐磨性能；CrSiN第二过渡层用于降低膜层的摩擦系数并提升膜层的致密性，提升膜层的耐腐蚀性；Cr第三过渡层用于为后续镀颜色层做准备，同时增加膜层厚度； [0011] 完成铝制件表面处理，此时铝制件的颜色为银色； [0012] 步骤3、随后换真空室，采用中频电源作为溅射电源，以多弧离子镀或者真空平面磁控溅射镀的方式，为铝制件镀上颜色层。 [0013] 进一步地，步骤1中铝制件清洗后的烘干条件为：真空度为(3.0‑6.0)10‑3Pa，加热温度为100‑200℃，加热时间为30‑60min；离子清洗的条件为：辅助偏压电压为200‑600V，离子清洗时间为20‑60min。 [0014] 进一步地，步骤2中基层镀膜Cr镀膜过程中，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，镀膜时间为10‑30min，辅助偏压电压为50‑100V，真空室温度为100‑150℃。 [0015] 进一步地，步骤2中第一过渡层CrN层数为1‑4层，单层的时间控制在10‑30min，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为100‑150℃。 [0016] 进一步地，步骤2中第二过渡层CrSiN层数为1‑3层，单层的时间控制在10‑30min，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，硅靶靶电流为10‑30A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为100‑150℃。 [0017] 进一步地，步骤2中第三镀层Cr层时间为15‑35min，铬靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，真空室温度为100‑150℃。 [0018] 进一步地，步骤3中以TiC黑色镀层将铝制件镀成黑色，TiC层数为10‑30层，单层时间控制在5‑10min；其中钛靶靶电流为20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，碳氢气体流量为20‑200SCCM。 [0019] 进一步地，步骤3中以TiN颜色镀层将铝制件镀成金色，TiN层数控制在5‑20层，单层时间控制在5‑10min；其中钛靶靶电流20‑40A，靶电压为300‑600V，辅助偏压电压为10‑100V，氮气流量为10‑100SCCM。 [0020] 进一步地，步骤3中采用硅靶+钛(或锆或铌)靶为铝制件镀上渐变颜色层，硅靶+钛(或锆或铌)靶层数控制在5‑20层，单层时间控制在5‑30min；预先向真空室内通入氧气，使靶材与氧气反应形成氧化物以实现不同颜色的镀膜，氧气量为20‑200SCCM，控制硅靶和钛(或锆或铌)靶的靶电流15‑40A，辅助偏压电压为0‑20V。 [0021] 与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明的一种3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，采用物理气相沉积(即PVD)的原理，以真空平面磁控溅射镀膜的方式对铝制件进行表面处理，该工艺过程制程短，原材料以惰性气体和固体金属靶材为主，生产过程无污染，环保安全，且能耗水耗低，良品率高。附图说明 [0022] 图1为本发明实施例的剖面结构示意图。 [0023] 图中：1—铝制件、2—基层镀层、3—第一过渡层、4—第二过渡层、5—第三过渡层、6—颜色层。具体实施方式 [0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的多个实施例和附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0025] 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。 [0026] 实施例1： [0027] 一种银色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0028] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为310‑3Pa的真空室内烘干，烘干温度‑1为200℃，时间为30min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到810 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为200V，离子清洗时间为60min； [0029] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到1.010‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0030] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为40A，靶电压为300V，镀膜时间为30min，辅助偏压电压为50V，真空室温度为150℃； [0031] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层为单层，单层镀膜时间为30min，铬靶靶电流为20A，铬靶靶电压600V，辅助偏压电压为10V，真空室温度为150℃； [0032] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层数为3层，单层镀膜时间为10min，铬靶靶电流为40A，铬靶靶电压为300V，硅靶靶电流为30A，硅靶靶电压为300，辅助偏压电压为100V，真空室温度为100℃； [0033] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为15min，铬靶靶电流为40A，铬靶电压为300V，辅助偏压电压为100V，真空室温度为100℃； [0034] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色。 [0035] 实施例2： [0036] 一种黑色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0037] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为5.510‑3Pa的真空室内烘干，烘干温‑1度为120℃，时间为55min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到5.810 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为500V，离子清洗时间为28min； [0038] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到2.810‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0039] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为25A，靶电压为483V，镀膜时间为16min，辅助偏压电压为90V，真空室温度为120℃； [0040] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层数为4层，单层镀膜时间为16min，铬靶靶电流为38A，铬靶靶电压350V，辅助偏压电压为80V，真空室温度为120℃； [0041] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层数为3层，单层镀膜时间为16min，铬靶靶电流为38A，铬靶靶电压为350V，硅靶靶电流为28A，硅靶靶电压为350，辅助偏压电压为80V，真空室温度为120℃； [0042] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为32min，铬靶靶电流为25A，铬靶电压为483V，辅助偏压电压为30V，真空室温度为142℃； [0043] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色,； [0044] 步骤3、随后换真空室，采用真空平面磁控溅射镀工艺，中频电源作为溅射电源，以TiC镀层为黑色颜色层6将铝制件1镀色成黑色；TiC层数为10层，单层镀膜时间为10min，钛靶靶电流为20A，靶电压为600V，辅助偏压电压为20V，碳氢气体流量为200SCCM，即形成如图1所示的铝制件1镀层结构。 [0045] 实施例3 [0046] 一种黑色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0047] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为610‑3Pa的真空室内烘干，烘干温度‑1为100℃，时间为60min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到510 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为600V，离子清洗时间为20min； [0048] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到310‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0049] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为20A，靶电压为600V，镀膜时间为10min，辅助偏压电压为100V，真空室温度为100℃； [0050] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层数为4层，单层镀膜时间为10min，铬靶靶电流为40A，铬靶靶电压300V，辅助偏压电压为100V，真空室温度为100℃； [0051] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层为单层，单层镀膜时间为30min，铬靶靶电流为20A，铬靶靶电压为600V，硅靶靶电流为10A，硅靶靶电压为600，辅助偏压电压为10V，真空室温度为150℃； [0052] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为35min，铬靶靶电流为20A，铬靶电压为600V，辅助偏压电压为10V，真空室温度为150℃； [0053] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色； [0054] 步骤3、随后换真空室，采用多弧离子镀工艺，中频电源作为溅射电源，以TiC镀层为黑色颜色层6将铝制件1镀色成黑色；TiC层数为30层，单层镀膜时间为5min，钛靶靶电流为40A，靶电压为300V，辅助偏压电压为90V，碳氢气体流量为20SCCM。 [0055] 实施例4 [0056] 一种金色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0057] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为3.510‑3Pa的真空室内烘干，烘干温‑1度为180℃，时间为35min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到7.510 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为240V，离子清洗时间为53min； [0058] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到1.210‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0059] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为38A，靶电压为341V，镀膜时间为28min，辅助偏压电压为58V，真空室温度为146℃； [0060] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层单层，单层镀膜时间为28min，铬靶靶电流为25A，铬靶靶电压500V，辅助偏压电压为23V，真空室温度为146℃； [0061] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层数为2层，单层镀膜时间为25min，铬靶靶电流为28A，铬靶靶电压为460V，硅靶靶电流为18A，硅靶靶电压为460，辅助偏压电压为40V，真空室温度为135℃； [0062] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为18min，铬靶靶电流为38A，铬靶电压为341V，辅助偏压电压为90V，真空室温度为110℃； [0063] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色； [0064] 步骤3、随后换真空室，采用真空平面磁控溅射镀工艺，中频电源作为溅射电源，以TiN颜色镀层为颜色层6将铝制件1镀成金色，TiN层数为5层，单层时间控制在10min；其中钛靶靶电流20A，靶电压为600V，辅助偏压电压为10V，氮气流量为100SCCM。 [0065] 实施例5 [0066] 一种金色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0067] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为410‑3Pa的真空室内烘干，烘干温度‑1为170℃，时间为40min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到710 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为300V，离子清洗时间为48min； [0068] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到1.610‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0069] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为34A，靶电压为375V，镀膜时间为25min，辅助偏压电压为67V，真空室温度为135℃； [0070] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层数为2层，单层镀膜时间为25min，铬靶靶电流为28A，铬靶靶电压460V，辅助偏压电压为40V，真空室温度为135℃； [0071] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层为单层，单层镀膜时间为28min，铬靶靶电流为25A，铬靶靶电压为500V，硅靶靶电流为16A，硅靶靶电压为500，辅助偏压电压为23V，真空室温度为146℃； [0072] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为22min，铬靶靶电流为34A，铬靶电压为375V，辅助偏压电压为79V，真空室温度为120℃； [0073] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色； [0074] 步骤3、随后换真空室，采用多弧离子镀工艺，中频电源作为溅射电源，以TiN颜色镀层为颜色层6将铝制件1镀成金色，TiN层数为20层，单层时间控制在5min；其中钛靶靶电流40A，靶电压为300V，辅助偏压电压为100V，氮气流量为10SCCM。 [0075] 实施例6 [0076] 一种渐变色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0077] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为4.510‑3Pa的真空室内烘干，烘干温‑1度为150℃，时间为45min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到6.710 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为360V，离子清洗时间为42min； [0078] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到1.910‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0079] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为30A，靶电压为400V，镀膜时间为20min，辅助偏压电压为74V，真空室温度为130℃； [0080] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层数为3层，单层镀膜时间为20min，铬靶靶电流为30A，铬靶靶电压421V，辅助偏压电压为57V，真空室温度为130℃； [0081] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层数为2层，单层镀膜时间为20min，铬靶靶电流为30A，铬靶靶电压为421V，硅靶靶电流为20A，硅靶靶电压为430，辅助偏压电压为57V，真空室温度为130℃； [0082] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为27min，铬靶靶电流为30A，铬靶电压为400V，辅助偏压电压为65V，真空室温度为128℃； [0083] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色； [0084] 步骤3、随后换真空室，采用真空平面磁控溅射镀工艺，中频电源作为溅射电源，采用硅靶+钛(或锆或铌)靶为铝制件1镀上渐变颜色层6，硅靶+钛(或锆或铌)靶层数为5层，单层时间控制在30min；预先向真空室内通入氧气，氧气量为20SCCM，控制硅靶和钛(或锆或铌)靶的靶电流40A，辅助偏压电压为1V。 [0085] 实施例7 [0086] 一种渐变色3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，包含以下步骤： [0087] 步骤1、将铝制件1清洗进炉后，放入真空度为510‑3Pa的真空室内烘干，烘干温度‑1为140℃，时间为50min；随后向真空室内通入氩气使其真空度达到6.210 Pa，对铝制件1进行离子清洗，离子清洗的辅助偏压电压为400V，离子清洗时间为35min； [0088] 步骤2、离子清洗后，关闭氩气和辅助偏压，抽真空至真空室的真空度达到2.310‑3 ‑1 Pa；通入氩气使真空室真空度维持在10 Pa数量级的动态平衡压强，采用真空平面磁控溅射镀膜工艺，溅射电源采用中频电源，为铝制件1镀膜； [0089] 首先，基层镀层2Cr层，其中铬靶靶电流为28A，靶电压为438V，镀膜时间为18min，辅助偏压电压为80V，真空室温度为127℃； [0090] 其次，第一过渡层3CrN层，CrN层数为3层，单层镀膜时间为18min，铬靶靶电流为34A，铬靶靶电压398V，辅助偏压电压为62V，真空室温度为127℃； [0091] 再次，第二过渡层4CrSiN层，CrSiN层数为3层，单层镀膜时间为18min，铬靶靶电流为34A，铬靶靶电压为387V，硅靶靶电流为25A，硅靶靶电压为379，辅助偏压电压为62V，真空室温度为127℃； [0092] 最后，第三镀层5Cr层，镀膜时间为30min，铬靶靶电流为28A，铬靶电压为426V，辅助偏压电压为50V，真空室温度为135℃； [0093] 完成铝制件1表面镀膜处理，此时铝制件1的颜色为银色； [0094] 步骤3、随后换真空室，采用多弧离子镀工艺，中频电源作为溅射电源，采用硅靶+钛(或锆或铌)靶为铝制件1镀上渐变颜色层6，硅靶+钛(或锆或铌)靶层数为20层，单层时间控制在5min；预先向真空室内通入氧气，氧气量为200SCCM，控制硅靶和钛(或锆或铌)靶的靶电流15A，辅助偏压电压为20V。 [0095] 本发明的一种3C铝制件表面处理的PVD真空镀膜工艺，采用物理气相沉积(即PVD)的原理，以真空平面磁控溅射镀膜的方式对铝制件进行表面处理，该工艺过程制程短，原材料以惰性气体和固体金属靶材为主，生产过程无污染，环保安全，且能耗水耗低，良品率高。 [0096] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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