CN101337831B - 对陶瓷表面进行金属化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)清洗与活化；(2)高温烘烤；(3)炉内加温；(4)磁控溅射；(5)多弧镀膜。本发明无需多弧镀钛过渡层即可直接进行钛化合物沉积，简化工艺，缩短加工时间，既节省了成本又使工艺更科学先进，而且制得产品的膜层的耐磨性与持久性大大提高，另外，利用不同的反应气体可以镀制多种颜色的膜层，大大丰富了产品的种类，适合人们越来越高的装饰要求。

Description

对陶瓷表面进行金属化的方法

技术领域

本发明涉及陶瓷领域，特别是一种对陶瓷表面进行金属化的方法。

背景技术

目前，为使陶瓷制品更为美观及高档化，有人发明了对陶瓷表面进行金属化的方法，包括以下步骤：表面清洁——干燥——抽真空——直流溅射钛底层——多弧沉积钛过渡层——氮化钛表层沉积。但是，由目前的金属化工艺制得的产品，表面膜层较易脱色，耐磨性与持久性较差，而且现有工艺中在多弧镀膜前必须先在陶瓷表面形成过渡层，以增加表面膜层与陶瓷的附着力，因此工艺相对复杂。

另外目前的工艺只可以镀制金色陶瓷，其他颜色膜层的附着力均未能达到使用要求，因此无法符合人们越来越高的装修要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种对陶瓷表面进行金属化的方法，其制得的陶瓷制品的表面膜层牢固布脱色，并可镀制多种颜色的膜层。

本发明的目的是这样实现的：一种对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)清洗与活化：以有机酸将陶瓷表面清洗活化，擦干后，再以有机溶剂去除工件表面的灰尘油污；

(2)烘烤：先于低温130℃～160℃烘烤去除陶瓷内部水汽，冷却后再于高温200℃～250℃烘烤使工件内部杂气尽量释放；

(3)炉内加温：将工件挂炉，抽真空，并将炉内加热至200℃或以上；

(4)磁控溅射：抽真空后通入氩气和氮气，以锆金属作为靶材，开启磁控溅射靶进行溅射，保持真空度在4.5～5.5×10^-1Pa；

(5)多弧镀膜：充入反应气体和氩气进行多弧离子镀膜，弧源电流120A以上，保持真空度3.0～6.0×10^-1Pa。

所述的步骤(5)中，反应气体为氮气、乙炔、氧气、或者乙炔和氮气的混合气体。

由上述步骤制得的表面金属化的陶瓷制品，其表面膜层为金色、黑色、七彩色或玫瑰金色。

本发明无需多弧镀钛过渡层即可直接进行钛化合物的沉积，简化工艺，缩短加工时间，既节省了成本又使工艺更科学先进，而且制得产品的膜层的耐磨性与持久性大大提高，并可实现利用不同的反应气体镀制多种颜色的膜层，大大丰富了产品的种类，适合人们越来越高的装饰要求。

具体实施方式

下面结合具体的例子对本发明作进一步说明，但本发明并不限于此特定例子。

本发明的陶瓷表面金属化的方法包括以下步骤：

一、前处理。

因为陶瓷表面不导电且质地疏松，所以必须进行不同于金属工件的前处理工艺。

首先用稀草酸(本实施例中采用浓度为3％的草酸溶液)将陶瓷表面清洗活化，擦干后，再以丙酮(化学纯)清洗工件表面去除灰尘油污。这是重要的清洗与活化环节。

然后烘烤：先在低温130℃～160℃烤箱烘烤(本例子在150℃烘烤2小时)去除陶瓷内部水汽，冷却半小时后，再在高温200℃～250℃烘烤(本例子在250℃烘烤1～1.5小时)，使工件内部杂气尽量释放。

以上的前处理，对于镀制陶瓷、玻璃等非金属是非常重要的，它直接影响膜层的颜色及耐磨性。经过表面活化和高温烘烤的前处理工艺，可为形成良好膜层提供基础，大大提高镀得膜层的附着力，而且能够使后续的镀膜工序得以简化，缩短加工时间，并为形成多彩膜提供必要条件。

二、镀膜工艺。

首先，挂炉——抽真空——炉内加热，此过程最重要使炉内加热过程，必须使炉内温度达到200℃方可进行下一步的操作。

上述步骤中的抽真空直至1.0×10^-2pa，加入流量比为8～12∶1的Ar和氮气，在本实施例中氩气与氮气的流量比为10∶1，开启磁控溅射靶溅射金属锆和氮化锆于工件表面，时间5～8分钟，保持真空度在4.5～5.5×10^-1pa。磁控溅射靶可根据工件需要而采用平面溅射靶或柱状中心旋转靶。本步骤中以锆金属作为靶材，通过中频磁控溅射靶溅射工件表面，不同于现有技术中以钛作为靶材及采用直流磁控溅射电源的工艺，另外，本步骤在磁控溅射时使用氩气和氮气，与传统所有真空镀膜通用的单一的惰性气体Ar不同。由于与钛相比，金属锆、氮化锆在陶瓷表面附着得更为致密牢固，因此可以无需多弧镀钛过渡层，可直接进行下一步的氮化钛沉积，而且也使镀制耐磨性要求高的多色膜层得以实现。

最后进行多弧镀膜：按流量比80～120：1充入反应气体(如氮气、氧气等)和氩气进行多弧离子镀膜。同时开启全部十个多弧离子源进行多弧沉积钛化合物。弧源电流在120A以上，较好的，弧源电流为120A～150A，保持真空度3.0～6.0×10^-1Pa(本例子中为5.5×10^-1Pa)。在本步骤中，反应气体可根据产品要求选用，例如可采用氮气、C₂H₂、氧气、或者C₂H₂和N₂的混合气体等。在本实施例中，按反应气体∶氩气为100∶1的流量比，充入氮气可镀制金色膜层，充入C₂H₂可镀制黑色膜层，充入氧气可镀制七彩色膜层，充入流量比1∶1的C₂H₂和N₂可镀制玫瑰金色膜层。本发明根据不同产品要求，可镀制不同色系膜层。

Claims (7)

1.一种对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)清洗与活化：以有机酸将陶瓷表面清洗活化，擦干后，再以有机溶剂去除工件表面的灰尘油污；

(2)烘烤：先于低温130℃～160℃烘烤去除陶瓷内部水汽，冷却后再于高温200℃～250℃烘烤使工件内部杂气尽量释放；

(3)炉内加温：将工件挂炉，抽真空，并将炉内加热至200℃或以上；

(4)中频磁控溅射：抽真空后通入氩气和氮气，以锆金属作为靶材，开启磁控溅射靶进行溅射，保持真空度在4.5～5.5×10^-1Pa；

(5)多弧镀膜：充入反应气体和氩气进行多弧离子镀膜，弧源电流120A以上，保持真空度3.0～6.0×10^-1Pa。

2.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的有机酸为草酸。

3.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的有机溶剂为丙酮。

4.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，磁控溅射靶为平面溅射靶或柱状中心旋转靶。

5.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，抽真空至1.0×10^-2Pa，再通入氩气和氮气。

6.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，反应气体为氮气、乙炔、氧气、或者乙炔和氮气的混合气体。

7.根据权利要求1所述的对陶瓷表面进行金属化的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，开启10个多弧离子源进行多弧沉积钛化合物。