TWI496909B - 具有抗指紋塗層的被覆件及其製造方法 - Google Patents

Description

具有抗指紋塗層的被覆件及其製造方法

本發明涉及一種具有抗指紋塗層的被覆件及其製造方法。

隨著3C電子產品的使用越來越頻繁，消費者對產品的外觀亦有了越來越高的要求。除了要求其色彩美觀、手感舒適，還要求其表面具有較好的耐磨性、抗刮傷性、以及抗指紋性。

為了提高金屬表面的抗指紋性，美國專利US006736908公開了一種抗指紋化的金屬表面處理液。該表面處理液含有特殊有機樹脂，可溶性釩化物，以及可溶性金屬化合物，其含有Zn、Ti、Mo、W、Mn及Ce中至少一種金屬元素，經此處理液處理的金屬表面具有良好的抗指紋性。然，所述特殊的有機樹脂成分結構複雜，難以製造，且易對環境造成污染。因此，開發一種能實現抗指紋效果且易於製造、無環境污染的抗指紋塗層實為必要。

有鑒於此，有必要提供一種環保的、易於製造的具有抗指紋塗層的被覆件。

另外，還有必要提供一種上述被覆件的製造方法。

一種具有抗指紋塗層的被覆件，包括基體及形成於該基體上的抗 指紋塗層，該抗指紋塗層包括依次形成於基體上的三氧化二鋁層及氮氧化鋁層，所述氮氧化鋁層中還含有氟離子、硼離子和氮離子中的一種或幾種，所述氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種離子藉由離子注入的方式注入到氮氧化鋁層中形成。

一種具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，包括以下步驟：提供一基體；採用一真空鍍膜機，於基體上形成抗指紋塗層，形成該抗指紋塗層包括如下步驟：以氧氣為反應氣體，以鋁靶為靶材，於所述基體上磁控濺射形成三氧化二鋁層；以氧氣及氮氣為反應氣體，以鋁靶為靶材，於所述三氧化二鋁層上磁控濺射形成氮氧化鋁層；採用四氟化碳、乙硼烷及氮氣中的一種或幾種為氣源，藉由離子注入技術於所述氮氧化鋁層表面注入氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種。

所述三氧化二鋁層及氮氧化鋁層的形成，在一定程度上降低了所述被覆件的表面能。更重要的，於所述氮氧化鋁層表面注入氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種，可提高所述氮氧化鋁層的表面熵值，即增加所述氮氧化鋁層表面原子的混亂程度，如此可降低所述氮氧化鋁層的表面能，從而使被覆件具有良好的抗指紋效果。所述被覆件的製造方法不需要使用特殊的有機樹脂，亦不需經酸或鹼處理，對環境及人體健康無害；且該方法簡單易行。

10‧‧‧基體

20‧‧‧顏色層

30‧‧‧抗指紋塗層

31‧‧‧三氧化二鋁層

33‧‧‧氮氧化鋁層

100‧‧‧被覆件

圖1為本發明較佳實施例的被覆件的剖視圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖與實施例對本發明進行進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明一較佳實施例的具有抗指紋塗層的被覆件100包括基體10及形成於該基體10上的透明的抗指紋塗層30。

所述基體10可由金屬材料或非金屬材料製成。該金屬材料可包括不銹鋼、鋁、鋁合金、銅、銅合金、鎂合金等。該非金屬材料可包括塑膠、陶瓷、玻璃、聚合物等。該被覆件100可為3C電子產品的殼體、傢俱、廚房用具或其他裝潢件。

所述抗指紋塗層30包括依次形成於該基體10上的三氧化二鋁(Al₂O₃)層31及氮氧化鋁層(AlON)33。所述Al₂O₃層31、AlON層33可分別藉由磁控濺射鍍膜法形成。該Al₂O₃層31的厚度為200~300nm，AlON層33的厚度為200~300nm。

所述AlON層33中還含有氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種。上述離子可藉由離子注入的方式注入到AlON層33中形成。

相較於塗覆抗指紋塗料或溶液的方式，所述的抗指紋塗層30以磁控濺射及離子注入的方式形成，環保且易於製造。

可以理解的，在沉積該抗指紋塗層30之前還可於基體10上鍍覆一顏色層20，以增強該被覆件100的美觀性。所述抗指紋塗層30形成於該顏色層20上。

本發明一較佳實施例的製造所述被覆件100的方法主要包括如下 步驟：提供一基體10，將基體10放入盛裝有乙醇或丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去基體10表面的雜質和油污等。清洗完畢後烘乾備用。

對經上述處理後的基體10的表面進行電漿清洗，進一步去除基體10表面的油污，以改善基體10表面與後續塗層的結合力。該電漿清洗的具體操作及工藝參數為：採用一真空鍍膜機(圖未示)，將基體10放入該鍍膜機的鍍膜室內，於基體10上施加-500~-800V的偏壓，對該鍍膜室進行抽真空處理至真空度為8.0×10^-3Pa，以500~800sccm的流量向鍍膜室通入純度為99.999%的氬氣，對基體10表面進行電漿清洗，清洗時間為5~10min。

所述真空鍍膜機除可用以進行電漿清洗外，還可用以多弧電漿鍍膜、磁控濺射鍍膜以及離子注入等表面處理。

採用磁控濺射的方式在鋁或鋁合金基體10表面依次形成Al₂O₃層31及AlON層33，其具體操作方法及工藝參數為：在所述電漿清洗完成後，調節氬氣(工作氣體)流量至100~300sccm，並向鍍膜室內通入流量為100~300sccm的反應氣體氧氣，加熱所述鍍膜室至50~180℃(即濺射溫度為50~180℃)；開啟已置於所述真空鍍膜機中的鋁靶的電源，並設定其功率為2~5kw，於基體10上施加-70~-180V的偏壓，沉積Al₂O₃層31。沉積該Al₂O₃層31的時間為20~60min。

保持所述氬氣的流量、濺射溫度、鋁靶的電源功率及施加於基體10上的偏壓不變，並向鍍膜室內通入流量為50~150sccm的反應氣 體氧氣，於Al₂O₃層31上沉積AlON層33。沉積該AlON層33的時間為20~60min。

完成所述AlON層33的沉積後，於該AlON層33表面注入離子，該離子選自氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種。

所述的離子注入過程為：開啟所述鍍膜機的離子源，所述離子源將含有所需注入離子的氣體進行電離，並經高壓電場加速成具有幾萬甚至幾百萬電子伏特能量的離子束，射入所述AlON層33的表面，與所述AlON層33表層中及其表面的原子或分子發生一系列的物理、化學反應，最終停留在所述AlON層33表層及表面。

本實施例中注入所述氟離子的參數為：鍍膜室的本底真空度為1×10^-4Pa，氣源為純度為99.99%的四氟化碳氣體(CF₄4)，離子源電壓為30~100kV，工作氣壓為0.1~0.5Pa，離子束流強度為1~5mA，控制氟離子注入劑量在1×10¹⁶ions/cm²(離子數/平方釐米)到1×10₁₈ions/cm²之間。

注入所述硼離子的參數為：鍍膜室的本底真空度為1×10^-4Pa，氣源為純度為99.99%的乙硼烷(B₂H₆)，離子源電壓為30~100kV，工作氣壓為0.1~0.5Pa，離子束流強度為1~5mA，控制硼離子的劑量在1×10¹⁶ions/cm²到1×10¹⁸ions/cm²之間。

注入所述氮離子的參數為：鍍膜室的本底真空度為1×10^-4Pa，氮氣的純度為99.99%，離子源電壓為30~100kV，工作氣壓為0.1~0.5Pa，離子束流強度為1~5mA，控制氮離子的劑量在1×10¹⁶ions/cm²到1×10¹⁸ions/cm²之間。

可以理解的，在沉積該抗指紋塗層30之前還可於基體10表面鍍覆 一顏色層20，以增強該被覆件100的美觀性。

所述Al₂O₃層31及AlON層33的形成，在一定程度上降低了所述被覆件100的表面能。更重要的，於所述AlON層33表面注入氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種，可提高所述AlON層33的表面熵值，即增加所述AlON層33表面原子的混亂程度，如此可降低所述AlON層33的表面能，從而使被覆件100具有良好的抗指紋效果。所述被覆件100的製造方法不需要使用特殊的有機樹脂，亦不需經酸或鹼處理，對環境及人體健康無害；且該方法簡單易行。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10‧‧‧基體

20‧‧‧顏色層

30‧‧‧抗指紋塗層

31‧‧‧三氧化二鋁層

33‧‧‧氮氧化鋁層

100‧‧‧被覆件

Claims (9)

1. 一種具有抗指紋塗層的被覆件，包括基體及形成於該基體上的抗指紋塗層，其改良在於：該抗指紋塗層包括依次形成於基體上的三氧化二鋁層及氮氧化鋁層，所述氮氧化鋁層中還含有氟離子、硼離子和氮離子中的一種或幾種，所述氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種離子藉由離子注入的方式注入到氮氧化鋁層中形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有抗指紋塗層的被覆件，其中所述三氧化二鋁層、氮氧化鋁層分別藉由磁控濺射鍍膜法形成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有抗指紋塗層的被覆件，其中所述三氧化二鋁層的厚度為200~300nm，所述氮氧化鋁層的厚度為200~300nm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有抗指紋塗層的被覆件，其中所述被覆件還包括形成於基體與抗指紋塗層之間的顏色層。
5. 一種具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，包括以下步驟：提供一基體；採用一真空鍍膜機，於基體上形成抗指紋塗層，形成該抗指紋塗層包括如下步驟：以氧氣為反應氣體，以鋁靶為靶材，於所述基體上磁控濺射形成三氧化二鋁層；以氧氣及氮氣為反應氣體，以鋁靶為靶材，於所述三氧化二鋁層上磁控濺射形成氮氧化鋁層；採用四氟化碳、乙硼烷及氮氣中的一種或幾種為氣源，藉由離子注入技術於所述氮氧化鋁層表面注入氟離子、硼離子及氮離子中的一種或幾種。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，其中形成所述三氧化二鋁層的工藝參數為：設置氧氣的流量為100~300sccm，以氬氣為工作氣體，其流量為100~300sccm，設置鋁靶的電源功率為2~5kw，對基體施加-70~-180V的偏壓，濺射溫度為50~180℃，濺射時間為20~60min。
7. 如申請專利範圍第5項所述之具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，其中形成所述氮氧化鋁層的工藝參數為：設置氧氣及氮氣的流量分別為100~300sccm、50~150sccm，以氬氣為工作氣體，其流量為100~300sccm，設置鋁靶的電源功率為2~5kw，對基體施加-70~-180V的偏壓，濺射溫度為50~180℃，濺射時間為20~60min。
8. 如申請專利範圍第5項所述之具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，其中於所述氮氧化鋁層表面注入離子的工藝參數為：鍍膜室的本底真空度為1×10^-4Pa，離子源電壓為30~100kV，工作氣壓為0.1~0.5Pa，離子束流強度為1~5mA，控制離子注入劑量為1×10¹⁶ions/cm²到1×10¹⁸ions/cm²。
9. 如申請專利範圍第5項所述之具有抗指紋塗層的被覆件的製造方法，其中所述製造方法還包括在沉積該抗指紋塗層之前於該基體上鍍覆顏色層的步驟。