TWI461564B - Decorative color device and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

裝飾性生色裝置及其製造方法

本發明係關於一種生色裝置及其製造方法，詳言之，係關於一種裝飾性生色裝置及其製造方法。

習知的裝飾性鍍膜，其既有的製作方式可區分為乾式濺鍍以及濕式染色製程方式。乾式濺鍍如物理濺鍍(PVD)裝飾性鍍膜為既有習知技術，常見組成中，氧化鈦所製作的裝飾鍍膜，其顏色變化雖然多樣但鍍製時間往往較費時，且具有較高之製作成本，對於商品化製作將會受到侷限。

濕式製程如陽極處理，是以添加染料進行外觀裝飾製作。特性上，濕製程染色具有較濺鍍製作之低價格優勢，但在顏色表現上就沒有濺鍍製作的具有干涉性色彩多樣變化，相對上，濕式製程較強調單一性色彩呈現與製作。

在習知技術中，氮化鋁鈦(TiAlN)是應用在工具鍍如鑽頭或活塞等載體上，鍍膜本身具有耐磨耗與高硬度性能展現，然而習知氮化鋁鈦鍍膜的顏色較為單調，僅有半光澤鉻黃(Dark Semi-Gloss Chrome)與酒紅(Red Tint)色彩。

因此，有必要提供一創新且富有進步性之裝飾性生色裝置及其製造方法，以解決上述問題。

本發明提供一種裝飾性生色裝置，包括一基材及一色層。該基材具有一表面。該色層設置於該基材之該表面，其材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層之厚度係小於1微米(μm)。

本發明另提供一種裝飾性生色裝置之製造方法，包括以下步驟：(a)提供一基材，該基材具有一表面；及(b)形成一色層於該基材之該表面，該色層之材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層之厚度係小於1微米(μm)。

本發明之裝飾性生色裝置之製造方法係形成一色層於具平坦或具圖紋結構之基材表面，以直接達到具裝飾色彩變化之功效。藉由調整該色層之組成及製程參數，形成具干涉性之色層，以達到光干涉的顏色變化。藉此，本發明之裝飾性生色裝置之製造方法可製造出能呈現多種不同顏色之裝飾性生色裝置，且可同時符合耐磨耗及耐刮痕之表面硬度要求。

圖1顯示本發明裝飾性生色裝置之第一實施例示意圖。該裝飾性生色裝置1包括一基材11、一色層12及一外層13。該基材11具有一表面111。該色層12設置於該基材11之該表面111，該色層12之材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層12之厚度係小於1微米(μm)。該色層12之材質可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)或氮化鋁鈦(TiAlN)。在本實施例中，該色層12之材質為氮化鋁鈦(TiAlN)，該色層12之硬度為2H至9H。該色層12之厚度小於工具鍍之鍍膜厚度(1μm以上)，且該色層12之硬度小於工具鍍之鍍膜硬度。

在本實施例中，該基材11之該表面111係為一單純之平整表面，該色層12係為單層，在其他實施例中，該色層12可包括複數個子色層121(總厚度小於1微米)，如圖2所示，其中該等子色層121較佳係具有不同之顏色。該外層13至少覆蓋該色層12，用以附加其他功能於該色層12。較佳地，該外層13為耐磨耗、抗菌或抗油脂之應用性薄膜。

圖3顯示本發明裝飾性生色裝置之第二實施例示意圖；圖4顯示本發明裝飾性生色裝置之第二實施例中具有表面圖紋結構之基材示意圖。其中，與上述第一實施例之裝飾性生色裝置1相同之元件係以相同之元件符號表示。配合參考圖3及圖4，與上述第一實施例之裝飾性生色裝置1(圖1)不同之處在於，在本實施例中該裝飾性生色裝置2之基材11之表面111另包括一圖紋結構112，(例如以電磁脈衝、蝕刻或雷雕等成型形成之葉片圖紋結構)，該裝飾性生色裝置2之色層22係至少覆蓋該圖紋結構112的一部份，以本實施例而言，該裝飾性生色裝置2之色層22係完全覆蓋該圖紋結構112，且一覆層14形成於該圖紋結構112外之該基材11之該表面111。較佳地，該圖紋結構112之尺度係小於50微米。並且，該覆層14較佳係與該色層22具有不同顏色表現，以使該裝飾性生色裝置2展現出不同之顏色變化。

可理解的是，在具有複數個子色層之色層中，該等子色層中之部分子色層可更覆蓋該圖紋結構112外之該基材11之該表面111。參考圖5，其顯示本發明裝飾性生色裝置之第三實施例示意圖。與上述第二實施例之裝飾性生色裝置2(圖3)不同之處在於，在本實施例中，該裝飾性生色裝置3不包括覆層，且該裝飾性生色裝置3之色層32具有3層子色層321、322、323，其中與上述第二實施例之裝飾性生色裝置2相同之元件係以相同之元件符號表示。

在具有複數個子色層321、322、323之該色層32中，該等子色層321、322、323中之子色層323覆蓋該圖紋結構外之該基材11之該表面111。可理解的是，亦可為該等子色層321、322、323中之二子色層322、323更覆蓋該圖紋結構外之該基材11之該表面111。該外層13覆蓋該色層32之子色層323，該外層13可為一耐磨耗膜層，以保護該色層32。該等子色層321、322、323較佳係具有不同之顏色，且不同顏色之子色層321、322、323堆疊後之顯色不同，因此亦可突顯出該圖紋結構112處之顏色光影變化。

圖6顯示本發明裝飾性生色裝置之製造方法之流程圖。配合參考圖1及圖6，參考步驟S61，首先提供一基材11，該基材11具有一表面111。

參考步驟S62，形成一色層12於該基材11之該表面111，該色層12之材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層12之厚度係小於1微米(μm)。

可理解的是，在步驟S62中可形成複數個不同顏色之子色層121於該基材11之該表面111，以形成該色層12(配合參考圖2)。藉由該等子色層121之配合，在不同角度下，該裝飾性生色裝置1具有不同之光干涉的顏色變化。

要說明的是，該基材11之該表面111可另包括一圖紋結構112，在步驟S62中，該色層12係至少覆蓋該圖紋結構112(參考圖3至圖5)。舉例而言，該裝飾性生色裝置2之色層22覆蓋該圖紋結構112，且一覆層14形成於該圖紋結構112外之該基材11之該表面111(參考圖3)；或者，該裝飾性生色裝置3之色層32覆蓋該圖紋結構112，且該色層32之子色層223更覆蓋該圖紋結構外之該基材11之該表面111(參考圖5)。

再配合參考圖1及圖6，在本實施例中，在步驟S62之後另包括一步驟S63：形成一外層13至少覆蓋該色層12，以附加功能於該色層12。該外層13可為耐磨耗、抗菌或抗油脂之應用性薄膜。

配合參考圖3、圖4及圖6，在該基材11之表面111具有圖紋結構112之實施例中，在步驟S63中係形成該外層13以覆蓋該色層22及該覆層14，以保護該色層22及該覆層14。

配合參考圖5及圖6，在該基材11之表面111具有圖紋結構112之另一實施例中，在步驟S63中係形成該外層13以覆蓋該色層32之子色層323，以附加功能於該色層32。

圖7顯示本發明在不同製程條件下形成之色層的色彩變化示意圖。配合參考圖1及圖7，以製造本發明第一實施例之裝飾性生色裝置1為例說明，在本實施例中，該色層12係以濺鍍方法形成，其係使用二個鈦靶材及二個鋁靶材(但靶材的配置方式不以此為限)，並通入氬氣與氮氣，濺鍍形成該色層12。其中，濺鍍之工作壓力為50 mTorr，濺鍍工作距離為7.5 cm，鋁靶材使用功率為15 KW，鈦靶材使用功率為900~1 KW，氬氮比為3~62，濺鍍時間為13~25分鐘。實際結果顯示，濺鍍時間大於25分鐘後，所形成該色層12之顏色會再度重複濺鍍時間13~25分鐘之色系，因此實務上較佳僅需進行濺鍍製程至多25分鐘即可。

當濺鍍製程中之氬氮比約為3，濺鍍時間約為13分鐘時，係可形成金黃色之該色層12。(A點)

當濺鍍製程中之氬氮比約為57，濺鍍時間約為15分鐘時，係可形成墨綠色之該色層12。(B點)

當濺鍍製程中之氬氮比約為6，濺鍍時間約為19分鐘時，係可形成桃紅色之該色層12。(C點)

當濺鍍製程中之氬氮比約為6.2，濺鍍時間約為25鐘時，係可形成藍紫色之該色層12。(D點)

可理解的是，可選擇形成單層之該色層12(如圖1所示)或多層之該色層12(如圖2所示)，且該基材11之表面111可另包括一圖紋結構112(如圖3至圖5所示)。關於具有複數個子色層121之該色層12(圖2)，該等子色層121較佳係具有不同之顏色，如此，藉由該等子色層121之配合堆疊出設定之該裝飾性生色裝置1之成色，在不同角度下，該裝飾性生色裝置1具有不同之光干涉的顏色變化，具有更多變之顏色表現。

配合參考圖3及圖4在該基材11之表面111具有圖紋結構112下，形成該色層22之方法說明如下。

形成一遮蔽材覆蓋該圖紋結構112外之該基材11之該表面111；濺鍍形成該色層22(可為單層或多層)覆蓋該圖紋結構112；及移除該遮蔽材。

可理解的是，在移除該遮蔽材之後，可另形成一覆層14於該圖紋結構112外之該基材11之該表面111，接著再濺鍍形成該色層22。該覆層14可以濕式陽極處理方法或濺鍍方法形成。其中，濕式陽極處理方法較佳應用於不具圖紋結構之表面，濺鍍方法較佳應用於具有圖紋結構之表面。該覆層14之材質及顏色可依據不同之需求而選擇。

配合參考圖4及圖5，在該基材11之表面111具有圖紋結構112下，形成該色層32之方法說明如下。

形成一遮蔽材覆蓋該圖紋結構112外之該基材11之該表面111；濺鍍形成至少一層第一子色層(圖5中之子色層321、322)覆蓋該圖紋結構112；移除該遮蔽材；及濺鍍形成至少一第二子色層(圖5中之子色層323)覆蓋該至少第一子色層(321、322)及該基材11之該表面111。

在上述方法中，係利用高分子材料作為該遮蔽材，以網印方式進行該基材11之該表面111的覆蓋。該遮蔽材自覆蓋至移除之過程簡要說明如下：

a.選取適當遮蔽材如blue-74160東洋油墨，與溶劑以配比1:0.25~0.4稀釋調勻後，進行網印覆蓋該圖紋結構112外之該基材11之該表面111。

b.油墨乾燥(例如陰乾)後，以85℃~105℃進行烘烤或以紫外光照射方式將油墨固化成型。

c.形成該色層22、32(可為單層或多層)覆蓋該圖紋結構112。

d.以溶劑，如丙酮或酒精，移除該油墨。

本發明之裝飾性生色裝置之製造方法係形成一色層於具平坦或具圖紋結構之基材表面，以直接達到具裝飾色彩變化之功效。藉由調整形成該色層之組成及製程參數(例如透過濺鍍製程中之氬氮比、濺鍍時間等製程條件形成不同顏色之色層)，形成具干涉性之色層，以達到光干涉的顏色變化。藉此，本發明之裝飾性生色裝置之製造方法可製造出能呈現多種不同顏色之裝飾性生色裝置，且可同時符合耐磨耗及耐刮痕之表面硬度要求。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1．．．本發明第一實施例之裝飾性生色裝置

2．．．本發明第二實施例之裝飾性生色裝置

3．．．本發明具有複數個子色層之色層之裝飾性生色裝置

11．．．基材

12．．．色層

13．．．外層

14．．．覆層

22．．．色層

32．．．色層

111．．．基材之表面

112．．．圖紋結構

121．．．子色層

321、322、323．．．子色層

圖1顯示本發明裝飾性生色裝置之第一實施例示意圖；

圖2顯示本發明具有複數個子色層之色層之裝飾性生色裝置示意圖；

圖3顯示本發明裝飾性生色裝置之第二實施例示意圖；

圖4顯示本發明裝飾性生色裝置之第二實施例中具有表面圖紋結構之基材示意圖；

圖5顯示本發明裝飾性生色裝置之第三實施例示意圖；

圖6顯示本發明裝飾性生色裝置之製造方法之流程圖；及

圖7顯示本發明在不同製程條件下形成之色層的色彩變化示意圖。

1．．．本發明第一實施例之裝飾性生色裝置

11．．．基材

12．．．色層

13．．．外層

111．．．基材之表面

121．．．子色層

Claims (11)

1. 一種裝飾性生色裝置，包括：一基材，具有一表面，該表面另包括一圖紋結構；一色層，設置於該基材之該表面，且至少覆蓋該圖紋結構之一部份，其材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層之厚度係小於1微米(μm)，該圖紋結構之尺度係小於50微米；及一覆層，形成於該圖紋結構外之該基材之該表面，且該覆層與該色層具有不同顏色表現。
2. 如請求項1之裝飾性生色裝置，其中該色層之材質為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)或氮化鋁鈦(TiAlN)。
3. 如請求項1之裝飾性生色裝置，其中該色層之硬度為2H至9H。
4. 如請求項1之裝飾性生色裝置，另包括一外層，至少覆蓋該色層。
5. 一種裝飾性生色裝置製造方法，包括以下步驟：(a)提供一基材，該基材具有一表面，該表面另包括一圖紋結構；及(b)形成一色層於該基材之該表面，該色層至少覆蓋該圖紋結構之一部份，該色層之材質為鈦或/及鋁之氮化物，該色層之厚度係小於1微米(μm)，該圖紋結構之尺度係小於50微米；其中在步驟(b)中另包括形成一覆層於該圖紋結構外之該基材之該表面之步驟，且該覆層與該色層具有不同顏色 表現。
6. 如請求項5之裝飾性生色裝置製造方法，其中在步驟(b)中係使用二個鈦靶材及二個鋁靶材並通入氬氣與氮氣，濺鍍形成該色層，鋁靶材使用功率為1.5KW，鈦靶材使用功率為900~1KW，氬氮比為3~6.2，濺鍍時間為13~25分鐘。
7. 如請求項6之裝飾性生色裝置製造方法，其中濺鍍之工作壓力為5.0mTorr，濺鍍工作距離為7.5cm，氬氮比為3，濺鍍時間為13分鐘，以形成金黃色之該色層。
8. 如請求項6之裝飾性生色裝置製造方法，其中濺鍍之工作壓力為5.0mTorr，濺鍍工作距離為7.5cm，氬氮比為5.7，濺鍍時間為15分鐘，以形成墨綠色之該色層。
9. 如請求項6之裝飾性生色裝置製造方法，其中濺鍍之工作壓力為5.0mTorr，濺鍍工作距離為7.5cm，氬氮比為6，濺鍍時間為19分鐘，以形成桃紅色之該色層。
10. 如請求項6之裝飾性生色裝置製造方法，其中濺鍍之工作壓力為5.0mTorr，濺鍍工作距離為7.5cm，氬氮比為6.2鍍時間為25鐘，以形成藍紫色之該色層。
11. 如請求項5之裝飾性生色裝置製造方法，其中在步驟(b)之後另包括一步驟(c)：形成一外層至少覆蓋該色層。