專利名稱：在一基體上涂涂層和形成彩色薄膜的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一基體上涂涂層和形成彩色薄膜的方法及其裝置。
本發(fā)明特別可應(yīng)用于在比方說用于汽車或眼鏡的塑料或玻璃基體上涂涂層。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在一基體上涂涂層的方法包括·把基體放在一真空盒中·把一氣體引入該盒中；以及·分解該氣體以便在該基體上形成至少第一薄層。
為在該盒中生成該氣體，加熱盒中的一固體成分如鋁絲直到該成分蒸發(fā)。蒸汽然后沉積在基體上形成所需薄層。但是，該方法由于需要加熱到高溫(例如對于鋁絲來說必須加熱到1100℃的溫度)而不經(jīng)濟(jì)。
引入盒中的氣體為在壓力下存儲在一容器中的液相成分。該液相成分膨脹以氣相引入該盒中。這一成分特別由于其毒性和密封問題很難處理。
最后，也有通過蒸發(fā)在常溫和常壓下為液體的成分把該氣體引入該盒中的。在涂涂層過程中實(shí)際上無液體成分損失，因此該液體成分容易處理。但由液體成分蒸發(fā)得到的薄膜易損、硬度不夠。
在該涂層沉積后，通常從該盒申取出基體，以便在常壓下在基體上噴鍍一層清漆保護(hù)層。
一般來說，在上述兩步驟前先在基體上涂一層使得基體表面光滑的涂層和/或使得其后各層牢牢結(jié)合在基體上的結(jié)合層。這些優(yōu)選步驟的層也是在常壓下噴鍍清漆得到。
因此，香水瓶的塑料塞子通常涂三層清漆結(jié)合層、用鋁絲在真空下沉積而成的金屬薄層以及防氧化的清漆層。
本發(fā)明的一個(gè)目的是降低上述涂涂層方法的成本并使得該方法的實(shí)施最佳化。
為此，本發(fā)明提供在一基體上涂涂層的方法，該方法包括·把該基體置于一真空盒中；·蒸發(fā)在常溫常壓下的液體成分成一氣體；
·把該氣體引入該盒中；以及·分解該氣體；該方法的特征在于，把一輔助氣體引入該盒中與該分解氣體反應(yīng)從而在該基體上生成至少一層稱為薄層A的薄層。
分解氣體與輔助氣體反應(yīng)生成的氣態(tài)成分在基體上生成較硬薄層。
本發(fā)明在一基體上涂涂層的方法還可包括在形成薄層A前或后的步驟在該盒中進(jìn)行的真空沉積以在基體上形成稱為薄層B的另一薄層。
薄層A較硬且具有與過去使用的清漆厚層的特性相同或更好的特性。因此，取代公知光滑、結(jié)合或保護(hù)清漆層，沉積本發(fā)明薄層A允許了沉積和/或保護(hù)“有用”薄層B。
在一基體上涂涂層的本發(fā)明方法還包括以下一個(gè)或多個(gè)特征·該成分由有機(jī)和無機(jī)的基團(tuán)如硅酮構(gòu)成；·該輔助氣體至少90％為單分子；·該輔助氣體的大部分包括雙氧或氬或雙氮或雙氫或乙炔；·該氣體用生成等離子體的電裝置分解；·生成薄層A與B，且在形成所述薄層之間不從盒中取出基體；·在薄層B后生成覆蓋所述薄層B的薄層A，特別用于機(jī)械和/或化學(xué)保護(hù)該薄層B；·在薄層A后生成薄層B，使得所述薄層A提高基體的光滑程度和/或與薄層B的結(jié)合力；·薄層B為一金屬層；·該金屬層由固體成分蒸發(fā)而成；以及·該金屬層由在常溫常壓下呈液相的有機(jī)金屬成分蒸發(fā)而成。
本發(fā)明還提供一種在一基體上形成彩色薄膜的方法，在該方法中，至少折射率不同的兩薄層沉積在該基體上，該方法的特征在于，這些薄層中的至少一層用本發(fā)明涂涂層方法得到。
本發(fā)明還提供一種實(shí)施上述在一基體上涂涂層的方法的裝置，該裝置的特征在于它包括·內(nèi)裝該基體的盒；·用于容納液體成分的該盒外部的容器；
·把一氣體引入該盒中的第一引入裝置，包括連接該盒與容納生成該氣體的液體的氣相的容器的一部分的裝置；·氣體分解裝置；以及·引入用于與分解氣體反應(yīng)的輔助氣體的第二引入裝置。
本發(fā)明涂涂層裝置還包括以下一個(gè)或多個(gè)特征·該引入裝置包括調(diào)節(jié)該氣體的引入流率的裝置；·分解氣體的裝置是在盒中由氣體生成等離子體的電裝置；以及·該裝置包括在該盒中生成真空的裝置。
從以下結(jié)合示出一實(shí)施本發(fā)明方法的在基體上涂涂層的裝置的附圖
的例示性說明中可清楚理解本發(fā)明。
該附圖示出在基體12上真空涂涂層的本發(fā)明裝置10。
基體12的一部分由塑料或玻璃制成，用于但不限于用于·香水瓶塞子；·門把手；·眼鏡鏡片；裝置10包括其中放置基體12的密封盒14。
用公知裝置16在盒14內(nèi)形成真空，該裝置16需要時(shí)也可測量該真空。這些裝置16使得盒內(nèi)的氣壓降低到1Pa-10-2Pa(二次真空)的通常真空值。在該例中，真空生成裝置16包括已知擴(kuò)散泵或能生成二次真空的任何其它(渦輪分子、低溫)泵。
裝置10還包括把氣體引入盒14中的第一引入裝置18。
第一引入裝置18包括與第一可調(diào)泄氣閥、例如針型閥22串聯(lián)的第一開關(guān)閥20，該閥22構(gòu)成調(diào)節(jié)引入盒14中的氣體的流率的裝置。
第一引入裝置18還包括作為與盒14外部容器26連接的裝置的導(dǎo)管24。確切說，導(dǎo)管24連接盒14與容納形成該氣體的液體的氣相的容器26的一部分。
容器用于容納26可用加熱裝置30如電阻裝置加熱的液體成分28。
“液體成分”28指在常壓常溫即15℃-30℃下呈液態(tài)的一種成分。
應(yīng)該指出，導(dǎo)管24連接盒14與容納該氣體生成成分28的氣相的容器26的一部分。
該裝置10還可包括把輔助氣體引入該盒14中的第二引入裝置32。確切說，輔助氣體至少90％是單分子。
第二引入裝置32包括與第二可調(diào)泄氣閥、例如針型閥36串聯(lián)的第二開關(guān)閥20，該閥構(gòu)成調(diào)節(jié)引入盒14中、與分解氣體反應(yīng)的輔助氣體的流率的裝置。
在一變種中，該單分子氣體可代之以空氣。此時(shí)，開關(guān)閥34本身經(jīng)空氣過濾器38與自由空氣連接。
裝置10還包括用該氣體在盒內(nèi)生成等離子體的裝置，該等離子體生成裝置構(gòu)成分解該氣體的裝置。在該例中，這些等離子體生成裝置包括裝在盒14內(nèi)、與一通常為1-10kV直流高壓連接的常見電暈條40。在一變種中，該電暈條可升高到例如400V的達(dá)到超高頻交流電壓。
以下說明由該附圖所示裝置實(shí)施的本發(fā)明方法的例子。應(yīng)該指出，該例不對本發(fā)明范圍有所限制。
為在基體12上涂涂層以生成香水瓶的塞子，在該基體12上形成由二氧化硅(SiO2)構(gòu)成的第一薄層；由金屬(Al)構(gòu)成、覆蓋第一薄層的第二薄層；以及覆蓋第二薄層的(SiO2)第三薄層。
第一薄層提高該基體的光滑度和與第二薄層的結(jié)合力。第三薄層機(jī)械和/或化學(xué)保護(hù)第二金屬層。
這三薄層在下述三個(gè)步驟中形成，在形成各薄層之間無需從盒14內(nèi)取出基體12。
沉積第一SiO2薄層的步驟如下。把基體置于盒14內(nèi)后用擴(kuò)散泵16對盒14抽真空，使得盒內(nèi)氣壓達(dá)到10-2Pa。閥20和34關(guān)閉。
與引入裝置18連接的容器26中注入最好由有機(jī)和無機(jī)基團(tuán)形成的成分28。在該例子中，該成分為硅酮、特別是由有機(jī)甲基基和基于硅的無機(jī)基團(tuán)構(gòu)成的甲基硅氧烷、例如供應(yīng)商Dow Corning銷售的商標(biāo)為DC-200的硅酮。
該成分由加熱裝置30加熱成氣體后打開閥20在用針閥22調(diào)節(jié)流率的同時(shí)把該氣體引入盒14中。容器26與真空盒連接導(dǎo)致甲基硅氧烷蒸發(fā)并流入盒14中。一噴嘴42使得該氣體均勻分布在該盒中。
然后，分解該氣體形成等離子體。通過電激勵(lì)，例如把電暈條40的電壓升高到3kV的高壓下氣體分子分解成等離子體。
打開閥34和36把雙氧引入盒14中，所述雙氧構(gòu)成用于與分解氣體即等離子體反應(yīng)的輔助氣體。
雙氧與等離子體、更確切說與非理想配比化合物SiOy反應(yīng)從而在基體12上生成理想配比化合物SiO2的第一薄層。
也可不使用雙氧而使用空氣或包括以下成分之一的任何輔助氣體氬、雙氮、雙氫、乙炔，每一成分形成基于SiOx基的一薄層。
沉積金屬第二薄層的第二步驟如下。
用固體成分的氣態(tài)沉積成第二金屬薄層，該固體成分在該例中包括設(shè)置在盒14中的鋁絲44。加熱所述成分44、例如用焦耳效應(yīng)或用電子槍得到該成分44的氣態(tài)。
也可將有機(jī)金屬作為液體成分但不使用任何輔助氣體，利用與第一步驟相同的步驟形成該金屬層。
沉積SiO2的第三薄層的第三步驟與沉積第一層的步驟相同。
如要在如上所述沉積第三薄層前使得基體12呈彩色，則在基體12上涂包括折射率不同的至少兩薄層的彩色薄膜，其中的至少一層使用與該方法第一步驟相同的步驟，但其液體成分不同。
該彩色薄膜一般包括用與該方法第一步驟相同的步驟形成的約15個(gè)薄層，用甲基硅氧烷形成的層和用異丙氧基鈦形成的層交替?；w的希望的顏色決定于各層的厚度，因?yàn)槟承╊l率的入射光被該多層薄膜吸收。
由甲基硅氧烷獲得的所述堆積層的最后層形成上述第三保護(hù)層。
每次薄層沉積之間通過在盒內(nèi)重新形成二次真空對該盒進(jìn)行清洗。也可一邊抽出盒內(nèi)氣體一邊把惰性氣體引入盒內(nèi)沖洗該盒。
應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。
特別是可使用其它液體和氣體成分。
權(quán)利要求
1.在基體(12)上涂涂層的方法，該方法包括·把該基體(12)置于真空盒(14)中；·蒸發(fā)在常溫常壓下的液體成分成一氣體；·把該氣體引入該盒(14)中；以及·分解該氣體；其特征在于，把輔助氣體引入該盒(14)中與該分解氣體反應(yīng)，從而在該基體(12)上生成至少一層稱為薄層A的薄層。
2.按權(quán)利要求1所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該成分(28)由有機(jī)和無機(jī)基團(tuán)、例如硅酮構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該輔助氣體至少90％為單分子。
4.按權(quán)利要求3所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該輔助氣體主要包括雙氧或氬或雙氮或雙氫或乙炔。
5.按上述任一權(quán)利要求所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該氣體用生成等離子體的電裝置(40)分解。
6.按上述任一權(quán)利要求所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如下步驟在形成薄層A前或后，在基體上用真空沉積形成稱為薄層B的另一薄層。
7.按權(quán)利要求6所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，形成所述薄層A與B，在每個(gè)形成薄層之間不從盒(14)中取出基體(12)。
8.按權(quán)利要求6或7所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，在薄層B后生成覆蓋所述薄層B的薄層A，特別用于機(jī)械和/或化學(xué)保護(hù)該薄層B。
9.按權(quán)利要求6或7所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，在薄層A后生成薄層B，使得所述薄層A提高基體的光滑程度和/或與薄層B的結(jié)合力。
10.按權(quán)利要求6-9中任一權(quán)利要求所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，薄層B為金屬層。
11.按權(quán)利要求10所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該金屬層由固體成分蒸發(fā)而成。
12.按權(quán)利要求10所述的在基體(12)上涂涂層的方法，其特征在于，該金屬層由在常溫常壓下呈液相的有機(jī)金屬成分蒸發(fā)而成。
13.一種在基體(12)上形成彩色薄膜的方法，在該方法中，至少折射率不同的兩薄層沉積在該基體上，其特征在于，這些薄層中的至少一層用按權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的涂涂層方法得到。
14.一種實(shí)施按權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的在基體(12)上涂涂層的方法的裝置，其特征在于包括·內(nèi)裝該基體(12)的盒(14)；·用于容納液體成分(28)的該盒(14)外部的桶(26)；·把氣體引入該盒中的第一引入裝置(18)，包括連接該盒(14)與容納形成氣體的液體的氣相的該容器(26)的一部分的裝置；·氣體分解裝置(40)；以及·引入用于與分解氣體反應(yīng)的輔助氣體的第二引入裝置(32)。
15.按權(quán)利要求14所述的涂涂層裝置(10)，其特征在于，該引入裝置(18，32)包括調(diào)節(jié)該氣體的引入流率的裝置(22，36)。
16.按權(quán)利要求14或15所述的涂涂層裝置(10)，其特征在于，進(jìn)一步包括在該盒(14)中生成真空的裝置(16)。
17.按權(quán)利要求14-16中任一權(quán)利要求所述的涂涂層裝置(10)，其特征在于，該氣體分解裝置為用該氣體在該盒(14)內(nèi)生成等離子體的電裝置(40)。
全文摘要
該方法包括下列步驟把該基體(12)置于一真空盒(14)中；一液體成分在常溫常壓下蒸發(fā)成一氣體；以及把該氣體引入該盒(14)中。該氣體分解后把一輔助氣體引入該盒(14)中與該分解氣體反應(yīng)而在該基體(12)上生成至少一層薄層。本發(fā)明還涉及一種形成一彩色薄膜的方法和能實(shí)施本發(fā)明方法的一種裝置(10)。
文檔編號C23C16/40GK1965102SQ200580018510
公開日2007年5月16日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者J·杜蘭德, F·勞夫雷, I·里查德特 申請人:奈伊科公司