[发明专利]深黑色金属薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种深黑色金属薄膜及其制备方法和应用。该深黑色金属薄膜的制备方法具体包括以下步骤：沉积金属碳化物过渡层：通入乙炔和/或甲烷及氩气，使用所述靶材在所述金属打底层上进行磁控溅射沉积；沉积金属碳氧化合物颜色层:通入氧气、乙炔和/或甲烷及氩气，使用所述靶材在所述金属碳化物过渡层进行磁控溅射沉积。该制备方法能够稳定地制备深黑色金属薄膜。

技术领域

本发明涉及薄膜材料技术领域，特别是涉及深黑色金属薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

电子设备、高端装饰等产品因外观及性能需求，会在产品表面进行镀膜处理。其中，采用物理气相沉积(PVD)的真空磁控溅射镀膜较以往化学镀、阳极氧化、粉末涂装等工艺，有着污染小、结晶细致、平滑光亮、内应力较小等明显优势。

随着镀膜技术的发展，人们对镀膜要求越来越高。而传统PVD黑色镀膜技术中，主要包括离子清洗、纯金属打底，镀颜色控制层等工序，其主要技术缺陷在于：(1)黑色镀膜的颜色较浅，不能满足产品性能或外观的要求。(2)在PVD溅射沉积过程中，金属靶与反应气体作用，在靶表面覆盖上一层绝缘层，即为靶中毒，导致靶面正电荷累积，进而发生击穿形成弧光放电。弧光放电严重影响溅射过程的稳定性，并造成靶材大颗粒刻蚀形成低能量的液滴粒子沉积在薄膜中，造成薄膜结构缺陷。靶表面覆盖的绝缘层存在导致PVD溅射速率较低，并造成溅射过程的滞回现象，致使制备过程的重复稳定性较差。若要制备颜色更深的黑色薄膜，就需要增加金属碳化物中的碳含量，则反应气体中的碳源含量需要更多，靶中毒现象更严重，制备过程难以稳定进行。因此，传统的PVD黑色镀膜技术难以制备深黑色镀膜。

发明内容

基于此，有必要提供一种稳定性好的深黑色金属薄膜及其制备方法和应用。

一种深黑色金属薄膜的制备方法，在真空压力下及温度范围为50℃～300℃的条件下，使用铬靶、钛靶或钨靶的靶材进行磁控溅射，具体包括以下步骤：

使用所述靶材轰击处理基材；

沉积金属打底层：使用靶材在所述基材上进行磁控溅射沉积；

沉积金属碳化物过渡层：通入乙炔和/或甲烷及氩气，采用靶材在所述金属打底层上进行磁控溅射沉积，其中，乙炔和/或甲烷的流量：100sccm～1000sccm，氩气的流量：100sccm～1500sccm，真空室压强：0.1Pa～1.5Pa，靶材电流：10A～40A，时间：30min～90min，偏压：-50V～-400V；

沉积金属碳氧化合物颜色层：通入氧气、乙炔和/或甲烷及氩气，采用靶材在所述金属碳化物过渡层进行磁控溅射沉积，其中，氧气的流量：10sccm～200sccm，乙炔和/或甲烷的流量：100sccm～1000sccm，氩气的流量：100sccm～1500sccm，真空室压强：0.1Pa～1.5Pa，靶材电流：10A～40A，时间：1min～15min，偏压：-30V～-200V。

该制备方法采用磁控溅射技术，在该基材上依次沉积形成金属打底层、金属碳化物过渡层和金属碳氧化合物颜色层，能够稳定地制备深黑色金属薄膜。

在金属碳化物过渡层的沉积过程中，通过控制乙炔或甲烷的流量、靶材电流及偏压参数，能够进一步提高形成膜层的致密性，并确保金属碳化物过渡层与金属碳氧化合物颜色层具有较好的结合力。乙炔或甲烷的流量也可以采用渐增方式增加，通过调节乙炔或甲烷气体的流量使形成的金属碳化物过渡层为多层结构，该膜层的致密性及与金属碳氧化合物颜色层的结合力都会更好。

在金属碳氧化合物颜色层的沉积中，通过控制乙炔或甲烷及氧气的气体流量、靶材电流及偏压参数，其有效延缓靶材的中毒状态，能够制备出稳定的深黑色金属薄膜。此外，气体流量大小会对颜色L，a，b值产生影响；而偏压过小会影响粒子轰击能量导致膜层结合力偏差，过大则会造成电荷边缘积累出现边缘发白现象。通过对气体流量、沉积速率(靶材电流、真空室压强)、偏压进行合理控制，可制备出高亮度、致密的金属碳氧化合物颜色层。