[发明专利]一种金属物品表面保护方法

说明书

技术领域

本发明属于文物保护领域，更具体地，涉及一种对铜、银等金属工艺品或文物的表面保护方法。

背景技术

铜、银等金属工艺品或文物由于与空气中的水和氧气接触，表面发生缓慢的化学反应，使得其逐渐被腐蚀、氧化、脱落，表面失去了原有的色彩与光洁，极大地损害了他们的价值。因此对于铜、银等金属工艺品和文物的表面隔水、隔氧保护具有重要意义。

传统的表面保护方法主要是在表面覆盖一层有机材料如硝化纤维、丙烯酸乙酯或微晶蜡等构成的薄膜以达到隔水隔氧的目的。然而，现有方法往往存在一些缺点，不能非常好地满足这类表面保护的需要。例如，现有利用有机膜进行保护的方法，往往生成的薄膜厚薄不一，不够致密，存在微孔隙，使得其隔水隔氧的效果大打折扣；而且，传统方法的表面保护薄膜其寿命相对较短，一般为20年左右，保护膜容易破裂，暴露出受保护的金属表面，进而使被保护表面从破裂处开始逐渐氧化、腐蚀；另外，铜、银等金属工艺品经常会存在一些突出的三维延伸结构及部分复杂精细的微小结构，传统方法对这些结构覆盖保护薄膜难以操作，且保护膜难以均匀和充分；同时，有机薄膜保护方法中薄膜在氧化以及紫外线等的作用下会缓慢产生颜色和光泽的变化，影响被保护表面的外观。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属制品表面保护方法，其目的在于利用原子层沉积技术在金属制品表面沉积结构致密的纳米级厚度陶瓷薄膜，由此解决目前的金属制品表面的保护薄膜不够致密、厚度不均匀、以及寿命短且长时间后容易影响外观等问题，从而能够对金属制品表面进行全面的隔水隔氧，实现长期有效的保护。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属制品表面保护方法，用于在金属表面沉积致密薄膜从而实现对金属制品的保护，其特征在于，该方法包括：

对待保护的金属制品表面进行清理、除油污、清洁和修复的预处理步骤；

将上述预处理步骤处理后的金属制品置于原子层沉积设备中，并用载气对表面进行吹洗，同时利用真空泵对原子层沉积设备进行抽气的沉积前处理步骤；以及

在适当的反应温度和压力下，将多种前驱体交替通入，从而使各种前驱体分别依此吸附在待保护表面并从而在各前驱体间发生化学反应而形成单层薄膜的沉积步骤；

多次循环执行上述沉积步骤，即可在所述待保护表面生成致密的薄膜，实现对金属制品表面的隔水隔氧保护。

优选地，所述沉积步骤中，每种前驱体的通入通过载气携带前驱体脉冲实现，且在前驱体脉冲阶段后仍然维持现真空条件等待一段时间以进行吸附，从而延长前驱体与被保护表面的接触时间，进一步促进吸附的全面性和均匀性。

优选地，所述沉积步骤中，在通入后一种前驱体之前先对利用载气对被保护表面进行清洗，以抽出未吸附在表面的前一种前驱体。

优选地，所述各前驱体，分别进行适当的低温加热，提高其反应活性与饱和蒸汽压，优选温度控制在33～80℃。

优选地，所上述沉积步骤的循环次数根据待生成致密的薄膜确定。

优选地，对被保护表面进行清洗以抽出未吸附在表面的前驱体的通气清洗时间为10～180s,优选是20～180s。

优选地，压力吸附时间优选为5～100s。

优选地，所述载气为惰性气体，优选氮气或氩气。

优选地，所述沉积前处理步骤中，进行清洗的载气流量可以选择为100～1500sccm，清洗时间一般为10min～1h。

优选地，所述采用的前驱体脉冲时间与被保护表面的表面积成正比，一般为0.5～2s/cm²。

优选地，所述薄膜为纳米级陶瓷薄膜，其可以包括但不限于：TiO₂涂层、Al₂O₃涂层、HfO₂涂层、ZrO₂涂层、ZnO涂层、V₂O₅涂层中的一种或多种。