專利名稱：具有不銹鋼顏色的涂敷制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用具有不銹鋼外觀或顏色的多層裝飾和保護(hù)性涂層涂敷的制品。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于各種黃銅制品如龍頭、龍頭罩、門旋鈕、門把手、門鎖眼蓋等的實(shí)際情況是首先擦亮和拋光制品的表面到高光澤和然后涂敷保持性有機(jī)涂層(如由丙烯酸類、聚氨酯類、環(huán)氧類等組成的涂層)到此拋光的表面上。此體系的缺點(diǎn)是擦亮和拋光操作的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，特別是如果制品具有復(fù)雜的形狀。同樣，已知有機(jī)涂層并不總是如所需耐用的，且易于受酸的侵蝕。因此，如下情況是相當(dāng)有利的如果黃銅制品，或事實(shí)上其它制品，塑料、陶瓷、或金屬，可以含有提供制品裝飾性外觀以及提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性的涂層。在本領(lǐng)域已知的是可以將多層涂層涂敷到制品上，它提供裝飾性外觀以及提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性。此多層涂層包括由耐火金屬氮化物如氮化鋯或氮化鈦組成的裝飾和保護(hù)性顏色層。此顏色層，當(dāng)它是氮化鋯時(shí)，提供黃銅色，和當(dāng)它是氮化鈦是提供金色。
U.S.專利Nos.5,922,478,6,033,790和5,654,108尤其描述了這樣的涂層，它提供具有裝飾性顏色的制品，如拋光的黃銅，且也提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性。如果可以提供這樣的涂層是非常有利的，該涂層提供與包含氮化鋯或氮化鈦的涂層基本相同的性能但不是黃銅色的或金色的，是不銹鋼色的。本發(fā)明提供這樣的涂層。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及含有沉積在制品的至少一部分表面上的裝飾和保護(hù)性多層涂層的制品如塑料、陶瓷或金屬制品。更特別地，本發(fā)明涉及含有沉積在其表面上的某些特定類型材料的多個(gè)重疊層的制品或基材，特別是金屬制品如不銹鋼、鋁、黃銅或鋅。涂層是裝飾性的且也提供耐腐蝕性、耐磨性和抗磨性。涂層提供不銹鋼外觀，即具有不銹鋼顏色色調(diào)。因此，在其上含有涂層的制品表面模擬了不銹鋼表面。
制品在其表面上沉積有至少一個(gè)電鍍層。在電鍍層的頂部，通過(guò)氣相沉積如物理氣相沉積，沉積一個(gè)或多個(gè)氣相沉積層。更特別地，位于電鍍層上的是由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的保護(hù)和裝飾性顏色層，其中該氧化物的氧含量低于化學(xué)計(jì)量。這些氧化物的低于化學(xué)計(jì)量的氧含量為約5-約25原子百分比，優(yōu)選約8-約18原子百分比。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是基材一部分的不按比例的橫截面圖，該基材含有在基材表面上的半光亮鎳層，在半光亮鎳層上的光亮鎳層，和在光亮鎳層上的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物顏色層；圖2是相似于圖1的視圖，區(qū)別在于在半光亮鎳層上沒(méi)有光亮鎳層，在半光亮鎳層上有鉻層，在鉻層上有耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層(strike layer)和在觸擊層上有耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物顏色層；和圖3是相似于圖1的視圖，區(qū)別在于在制品表面上有銅層，在銅層上有半光亮鎳層，在半光亮鎳層上有光亮鎳層，在光亮鎳層上有鉻層，在鉻層上有耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層，在觸擊層上有顏色層，和在顏色層上有具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述制品或基材12可以由如下物質(zhì)組成可以在其上涂敷鍍敷層的任何材料，如塑料，如ABS、聚烯烴、聚氯乙烯、和酚醛樹(shù)脂，陶瓷，金屬或金屬合金。在一個(gè)實(shí)施方案中，它由金屬或金屬合金如銅、鋼、黃銅、鋅、鋁、鎳合金等組成。
在本發(fā)明中，如圖1-3所示，通過(guò)鍍敷如電鍍將第一層或系列層涂敷到制品表面上。通過(guò)氣相沉積將第二系列層涂敷到電鍍層的表面上。電鍍層尤其用作使制品表面變平的基礎(chǔ)涂層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以在制品表面上沉積鎳層13。鎳層可以是由鍍敷沉積的任何常規(guī)鎳，如光亮鎳、半光亮鎳、緞光鎳等?？梢酝ㄟ^(guò)常規(guī)和公知的電鍍工藝將鎳層13沉積在基材12的至少一部分表面上。這些工藝包括使用常規(guī)的電鍍?cè)?，例如Watts浴作為鍍敷溶液。典型地這樣的浴包含硫酸鎳、氯化鎳、和溶于水的硼酸。也可以使用所有的氯化物、氨基磺酸鹽和氟硼酸鹽鍍敷溶液。這些浴可非必要地包括許多公知和通常使用的化合物如流平劑，增白劑等。為生產(chǎn)鏡面光亮鎳層，將至少一種類別I增白劑和至少一種類別II增白劑加入到鍍敷溶液中。類別I增白劑是包含硫的有機(jī)化合物。類別II增白劑是不包含硫的有機(jī)化合物。類別II增白劑也可引起變平，且當(dāng)加入到?jīng)]有含硫的類別I增白劑的鍍敷浴中時(shí)，導(dǎo)致半光亮鎳沉積物。這些類別I增白劑包括烷基萘和苯磺酸、苯和萘二和三磺酸、苯和萘磺酰胺、和磺酰胺如糖精、乙烯基和烯丙基磺酰胺和磺酸。類別II增白劑一般是不飽和有機(jī)材料，例如，炔屬或烯屬醇、乙氧基化和丙氧基化炔屬醇、香豆素、和醛。這些類別I和類別II增白劑對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知和容易購(gòu)得的。它們尤其描述在U.S.專利No.4,421,611中，該文獻(xiàn)在此引入作為參考。
鎳層可以由單一層如半光亮鎳、緞光鎳或光亮鎳組成，或它可以是包含兩個(gè)不同鎳層，例如由半光亮鎳組成的層和由光亮鎳組成的層的雙層。鎳層的厚度一般有效使制品的表面變平和提供改進(jìn)的耐腐蝕性。此厚度一般為從約2.5μm，優(yōu)選約4μm到約90μm。
如在本領(lǐng)域已知的那樣，在基材上沉積鎳層之前，通過(guò)放入常規(guī)和公知的酸浴中，將基材進(jìn)入酸活化。
在如圖1所示的一個(gè)實(shí)施方案中，鎳層13實(shí)際上由兩個(gè)不同鎳層14和16組成。層14由半光亮鎳組成而層16由光亮鎳組成。此雙鎳沉積物對(duì)其下的基材提供改進(jìn)的耐腐蝕性。通過(guò)常規(guī)電鍍工藝直接在基材12表面上沉積半光亮、無(wú)硫板14。然后將包含半光亮鎳層14的基材12放入光亮鎳鍍敷浴中且在半光亮鎳層14上沉積光亮鎳層16。
半光亮鎳層和光亮鎳層的厚度是至少有效提供改進(jìn)耐腐蝕性和/或使制品表面變平的厚度。一般情況下，半光亮鎳層的厚度至少為約1.25μm，優(yōu)選至少約2.5μm，和更優(yōu)選至少約3.5μm。厚度上限一般不是關(guān)鍵的且由次要的如成本的考慮來(lái)支配。然而，一般情況下，不應(yīng)當(dāng)超過(guò)約40μm，優(yōu)選約25μm，和更優(yōu)選約20μm的厚度。光亮鎳層16的厚度至少為約1.2μm，優(yōu)選至少約3μm，和更優(yōu)選至少約6μm。光亮鎳層的厚度上限范圍不是關(guān)鍵的且一般由如成本的考慮來(lái)控制。然而，一般情況下，不應(yīng)當(dāng)超過(guò)約60μm，優(yōu)選約50μm，和更優(yōu)選約40μm的厚度。光亮鎳層16也用作流平層，它傾向于覆蓋或填充基材中的缺陷。
在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖2和3所示，位于鎳層13和氣相沉積層之間的是一個(gè)和多個(gè)另外的電鍍層21。這些另外的電鍍層包括但不限于鉻、錫-鎳合金等。當(dāng)層21由鉻組成時(shí)，它可以通過(guò)常規(guī)和公知的鉻電鍍技術(shù)沉積在鎳層13上。這些技術(shù)與各種鉻鍍敷浴一起公開(kāi)于Brassard，“裝飾性電鍍-轉(zhuǎn)變中的工藝”，Metal Finishing，105-108頁(yè)，1988年6月；Zaki，“鉻鍍敷”，PF Directory，146-160頁(yè)；和U.S.專利Nos.4,460,438、4,234,396和4,093,522中，所有這些文獻(xiàn)在此引入作為參考。
鉻鍍敷浴是公知和可購(gòu)得的。典型的鉻鍍敷浴包含鉻酸或其鹽，和催化劑離子如硫酸根或氟離子。催化劑離子可以由硫酸或其鹽和氟硅酸提供。該浴可以在約112-116°F的溫度下操作。典型地在鉻鍍敷中，在約5-9伏下采用約150安培每平方英尺的電流密度。
鉻層的厚度一般至少為約0.05μm，優(yōu)選至少約0.12μm，和更優(yōu)選至少約0.2μm。厚度上限一般不是關(guān)鍵的且由次要的如成本的考慮來(lái)決定。然而，一般情況下，鉻層的厚度不應(yīng)當(dāng)超過(guò)約1.5μm，優(yōu)選約1.2μm，和更優(yōu)選約1μm。
代替由鉻組成的層21，它可以由錫-鎳合金，即錫和鎳的合金組成。錫-鎳合金層可以通過(guò)常規(guī)和公知的錫-鎳電鍍工藝沉積在基材表面上。這些工藝和鍍敷浴是常規(guī)和公知的，且尤其公開(kāi)于U.S.專利Nos.4,033,835、4,049,508、3,887,444、3,772,168和3,940,319中，所有這些文獻(xiàn)在此引入作為參考。
錫-鎳合金層優(yōu)選由代表原子組成SnNi的約60-70wt％錫和約30-40wt％鎳，更優(yōu)選約65％錫和35％鎳組成。鍍敷浴包含足夠量的鎳和錫以提供上述組成的錫-鎳合金。
市售的錫-鎳鍍敷工藝是購(gòu)自ATOTECH的NiColloyTM工藝，且描述在它們的技術(shù)信息表NoNiColloy，1994年10月30日中，該文獻(xiàn)在此引入作為參考。
錫-鎳合金層21的厚度一般至少為約0.25μm，優(yōu)選至少約0.5μm，和更優(yōu)選至少約1.2μm。厚度上限范圍不是關(guān)鍵的且一般依賴于經(jīng)濟(jì)考慮。一般情況下，不應(yīng)當(dāng)超過(guò)約50μm，優(yōu)選約25μm，和更優(yōu)選約15μm的厚度。
在仍然另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖3所示，電鍍層包括沉積在制品表面12上的(一個(gè)或多個(gè))銅層20，在銅層20上的鎳層13，和在鎳層13上的鉻層21。
在此實(shí)施方案中，通過(guò)常規(guī)和公知的銅電鍍工藝在制品至少一部分表面上沉積(一個(gè)或多個(gè))銅層21。銅電鍍工藝和銅電鍍?cè)∈浅Ｒ?guī)和在本領(lǐng)域公知的。它們包括酸式銅(acid copper)和堿式銅(alkaline copper)的電鍍。它們尤其描述在U.S.專利Nos.3,725,220、3,769,179、3,923,613、4,242,181和4,877,450中，這些文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考。
優(yōu)選的銅層21選自堿式銅和酸式銅。銅層可以是單一的和由一種類型的銅如堿式銅或酸式銅組成，或它可包括兩個(gè)不同的銅層如由堿式銅組成的層和由酸式銅組成的層。
銅層的厚度一般至少為從約2.5μm，優(yōu)選至少約4μm到約100μm，優(yōu)選約50μm。
當(dāng)存在的雙銅層由例如堿式銅層和酸式銅層組成時(shí)，堿式銅層的厚度一般至少為約1μm，優(yōu)選至少約2μm。厚度上限一般不是關(guān)鍵的。一般情況下，應(yīng)當(dāng)不超過(guò)約40μm，優(yōu)選約25μm的厚度。酸式銅層的厚度一般至少為約10μm，優(yōu)選至少約20μm。厚度上限一般不是關(guān)鍵的。一般情況下，應(yīng)當(dāng)不超過(guò)約40μm，優(yōu)選約25μm的厚度。
可以通過(guò)常規(guī)和公知的電鍍工藝在銅層21表面上沉積鎳層13。以下描述這些工藝。
鎳層13，如在上述實(shí)施方案中那樣，可以由單一層如半光亮鎳或光亮鎳組成，或它可以是包含兩個(gè)不同鎳層，例如由半光亮鎳組成的層14和由光亮鎳組成的層16的雙層。
位于鎳層13，優(yōu)選光亮鎳層16上的是由鉻組成的層21?？梢酝ㄟ^(guò)常規(guī)和公知的鉻電鍍技術(shù)在層16上沉積鉻層21。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖3所示，在制品表面上沉積半光亮鎳層14和在半光亮鎳層上沉積鉻層21。
表現(xiàn)不銹鋼外觀的涂層也可具有刷光的質(zhì)地結(jié)構(gòu)(texture)。這通過(guò)使用例如裝配有Scotch Brite類型拋光輪的拋光機(jī)將基材形成一定質(zhì)地結(jié)構(gòu)而完成。由于光亮鎳層會(huì)流平由拋光留下的質(zhì)地結(jié)構(gòu)和消除或至少減少刷光的外觀，當(dāng)需要刷光的不銹鋼外觀時(shí)一般不使用光亮鎳層。
表現(xiàn)不銹鋼外觀的涂層也可具有無(wú)光的質(zhì)地結(jié)構(gòu)。這通過(guò)使用例如Pearl Brite類型鍍鎳化學(xué)代替光亮鎳而完成。
在電鍍層上通過(guò)氣相沉積如物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積，沉積由具有較低的，即，低于化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的保護(hù)和裝飾性顏色層32。此較低的，低于化學(xué)計(jì)量的氧含量一般為約5-約25原子百分比，優(yōu)選約8-約18原子百分比。
構(gòu)成顏色層32的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物的此低氧含量尤其決定著顏色層32的不銹鋼顏色。
構(gòu)成耐火金屬氧化物的耐火金屬是鋯、鈦、鉿等，優(yōu)選鋯、鈦或鉿。耐火金屬合金如鋯-鈦合金，鋯-鉿合金，鈦-鉿合金等可用于形成氧化物。因此，例如氧化物可包括鋯-鈦合金氧化物。
此顏色和保護(hù)層32的厚度是至少有效提供不銹鋼的顏色和提供抗磨性、耐擦劃性、耐磨性和改進(jìn)的耐化學(xué)性的厚度。一般情況下，此厚度至少為約1,000埃，優(yōu)選至少約1,500埃，和更優(yōu)選至少約2,500埃。厚度上限范圍一般不是關(guān)鍵的且依賴于次要的如成本的考慮。一般情況下不應(yīng)當(dāng)超過(guò)約0.75μm，優(yōu)選約0.5μm的厚度。
沉積層32的一種方法是通過(guò)采用反應(yīng)性濺射或反應(yīng)性陰極弧蒸發(fā)的物理氣相沉積。反應(yīng)性陰極弧蒸發(fā)和反應(yīng)性濺射一般相似于普通的濺射和陰極弧蒸發(fā)，區(qū)別在于將反應(yīng)氣體引入腔室，該反應(yīng)氣體與移除的目標(biāo)材料反應(yīng)。因此，在其中層32由氧化鋯組成的情況下，陰極由鋯組成，和氧氣是引入腔室的反應(yīng)氣體。
除保護(hù)性顏色層32以外，可以存在另外的氣相沉積層。這些另外的氣相沉積層可包括由耐火金屬或耐火金屬合金組成的層。耐火金屬包括鉿、鉭、鋯和鈦。耐火金屬合金包括鋯-鈦合金、鋯-鉿合金和鈦-鉿合金。耐火金屬層或耐火金屬合金層31一般尤其用作改進(jìn)顏色層32對(duì)電鍍層粘合的觸擊層。如圖2和3所示，耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層31一般位于顏色層32和頂部電鍍層中間。層31的厚度一般至少有效使層31用作觸擊層。一般情況下，此厚度至少為約60埃，優(yōu)選至少約120埃，和更優(yōu)選至少約250埃。厚度上限范圍不是關(guān)鍵的且一般依賴于如成本的考慮。然而，一般情況下，層31應(yīng)當(dāng)不厚于約1.2μm，優(yōu)選約0.5μm，和更優(yōu)選約0.25μm。
通過(guò)常規(guī)和公知的氣相沉積技術(shù)包括物理氣相沉積技術(shù)如陰極弧蒸發(fā)(CAE)和濺射，沉積耐火金屬或耐火金屬合金層31。濺射技術(shù)和設(shè)備尤其描述于J.Vossen和W.Kern的“薄膜工藝II”，AcademicPress，1991；R.Boxman等人，“真空弧科學(xué)和技術(shù)手冊(cè)”，NoyesPub.，1995；和U.S.專利Nos.4,162,954和4,591,418中，所有這些文獻(xiàn)在此引入作為參考。
簡(jiǎn)單地，在濺射沉積工藝中，將耐火金屬(如鈦或鋯)目標(biāo)(它是陰極)和基材放入真空腔室中。將腔室中的空氣抽空以在腔室中產(chǎn)生真空條件。將惰性氣體，如氬氣引入腔室。將氣體粒子電離和向目標(biāo)加速以移除鈦或鋯原子。然后將移除的目標(biāo)材料典型地作為涂膜沉積在基材上。
在陰極弧蒸發(fā)中，將典型地幾百安培的電弧撞擊在金屬陰極如鋯或鈦的表面上?；≌舭l(fā)陰極材料，它然后冷凝在基材上，形成涂層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，耐火金屬由鈦或鋯，優(yōu)選鋯組成，而耐火金屬合金由鋯-鈦合金組成。
在顏色層32上是由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的薄層34，其中氧含量一般是化學(xué)計(jì)量的或略微小于化學(xué)計(jì)量的。在層34中，氧含量一般為約50原子百分比(略微小于化學(xué)計(jì)量的)-約67原子百分比(化學(xué)計(jì)量的)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，層34不由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成，它由耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮?dú)獾姆磻?yīng)產(chǎn)物組成。耐火金屬或耐火金屬合金、氮?dú)夂脱鯕獾姆磻?yīng)產(chǎn)物一般由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物，耐火金屬氮化物或耐火金屬合金氮化物，和耐火金屬氧-氮化物或耐火金屬合金氧-氮化物組成。因此，例如，鋯、氧氣和氮?dú)獾姆磻?yīng)產(chǎn)物包括氧化鋯，氮化鋯和氧-氮化鋯。包括氧化鋯和氮化鋯合金的這些金屬氧化物和金屬氮化物和它們的制備和沉積是常規(guī)和公知的，且尤其公開(kāi)于U.S.專利No.5,367,285中，該文獻(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考。
層34有效向涂層提供改進(jìn)的氧化和耐化學(xué)性，如耐酸或堿的性能。包含耐火金屬氧化物和耐火金屬合金氧化物的層34的厚度一般至少有效提供改進(jìn)的氧化和耐化學(xué)性。一般情況下此厚度至少為約10埃，優(yōu)選至少約25埃，和更優(yōu)選至少約40埃。層34應(yīng)當(dāng)足夠薄使得它并不使其下的顏色層32的顏色變暗。即層34應(yīng)當(dāng)足夠薄使得它是非不透明的或基本透明的。通常層34應(yīng)當(dāng)不厚于約0.10μm，優(yōu)選約250埃，和更優(yōu)選約100埃。
為更容易理解本發(fā)明，提供以下實(shí)施例。實(shí)施例是說(shuō)明性和并不將本發(fā)明限定于此。
實(shí)施例1將黃銅龍頭放入包含標(biāo)準(zhǔn)和公知的肥皂、洗滌劑、抗絮凝劑等的常規(guī)浸泡清潔劑浴中，將該浴保持在8.9-9.2的pH和145-200°F的溫度下約10分鐘。然后將黃銅龍頭放入常規(guī)超聲波堿性清潔劑浴中。超聲波清潔劑浴的pH為8.9-9.2，其被保持在約160-180°F的溫度下，且包含常規(guī)和公知的肥皂、洗滌劑、抗絮凝劑等。在超聲波清潔之后，將龍頭清洗和放入常規(guī)堿性電清潔劑浴中約50秒。該電清潔劑浴被保持在約140-180°F的溫度，約10.5-11.5的pH下，且包含標(biāo)準(zhǔn)和常規(guī)的洗滌劑。然后將龍頭清洗和放入常規(guī)酸活化劑浴中約20秒。酸活化劑浴的pH為約2.0-3.0，其處于環(huán)境溫度下，且包含氟化鈉基酸鹽。
然后將龍頭清洗和放入常規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)酸式銅鍍敷浴中約14分鐘。該酸式銅鍍敷浴包含硫酸銅，硫酸，和痕量氯化物。該浴保持在約80°F下。在龍頭上沉積平均厚度為約10μm的銅層。
然后將包含銅層的龍頭清洗和放入光亮鎳鍍敷浴中約12分鐘。該光亮鎳浴通常是保持在約130-150°F溫度、約4.0-4.8的pH下、包含NiSO4、NiCl2、硼酸和增白劑的常規(guī)浴。在銅層上沉積平均厚度為約10μm的光亮鎳層。將銅和光亮鎳鍍敷的龍頭清洗三次和然后放入常規(guī)、可市購(gòu)的六價(jià)鉻鍍敷浴中，使用常規(guī)鉻鍍敷設(shè)備約7分鐘。該六價(jià)鉻浴是常規(guī)和公知的浴，它包含約32盎司/加侖鉻酸。該浴也包含常規(guī)和公知的鉻鍍敷添加劑。將浴保持在約112-116°F的溫度下，且采用混合硫酸鹽/氟化物催化劑。鉻酸對(duì)硫酸鹽比例是約200∶1。在光亮鎳層表面上沉積約0.25μm的鉻層。將龍頭在去離子水中充分清洗和然后干燥。將鉻鍍敷的龍頭放入陰極弧蒸發(fā)鍍敷容器中。容器一般是包含真空腔室的圓筒形外殼，該真空腔室適于通過(guò)泵抽空。通過(guò)用于改變進(jìn)入腔室氬氣和氧氣流量的可調(diào)節(jié)閥門，將氬氣和氧氣源連接到腔室。
將圓筒形陰極安裝在腔室中心且連接到可變D.C.電源的負(fù)輸出上。將電源的正側(cè)連接到腔室壁上。陰極材料包括鋯。
將鍍敷的龍頭安裝在轉(zhuǎn)軸上，將16個(gè)這樣的轉(zhuǎn)軸安裝在圍繞陰極外部的環(huán)上。整個(gè)環(huán)圍繞陰極旋轉(zhuǎn)而每個(gè)轉(zhuǎn)軸也圍繞它自身的軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致所謂的行星運(yùn)動(dòng)，它對(duì)于圍繞每個(gè)轉(zhuǎn)軸安裝的多個(gè)龍頭提供對(duì)陰極的均勻曝露。該環(huán)典型地在幾個(gè)rpm下旋轉(zhuǎn)，而每個(gè)轉(zhuǎn)軸相對(duì)于每個(gè)環(huán)回轉(zhuǎn)進(jìn)行幾個(gè)回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸與腔室被電隔離且設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)接觸使得可以在涂敷期間將偏壓施加到基材上。
將真空腔室抽空到約5×10-3毫巴的壓力且加熱到約100℃。
然后將電鍍的龍頭進(jìn)行高偏壓弧等離子體清潔，其中將約500伏的(負(fù))偏壓施加到電鍍龍頭上同時(shí)將大約500安培的弧撞擊和保持在陰極上。清潔的持續(xù)時(shí)間大約是5分鐘。
在足以保持約1-5毫托壓力的速率下引入氬氣。在3分鐘時(shí)間期間內(nèi)，在電鍍的龍頭上沉積平均厚度為約0.1μm的鋯層。陰極弧沉積工藝包括施加D.C.電源到陰極上以達(dá)到約460安培的電流，向容器中引入氬氣以保持容器中壓力在約2毫托和以上述行星方式旋轉(zhuǎn)龍頭。
在沉積鋯層之后，在鋯層上沉積由氧化鋯組成的保護(hù)和裝飾性顏色層，其中氧含量是約8-約18原子百分比。將氬氣流量持續(xù)為約250sccm且在約50sccm的速率下引入氧氣，同時(shí)弧放電持續(xù)在大約460安培。氬氣和氧氣流持續(xù)約40分鐘。顏色層的厚度為約3500-4500埃。在沉積此顏色層之后，終止氬氣流和將氧氣流增加到約500sccm，同時(shí)持續(xù)電流。在此水平下氧氣流持續(xù)約0.5分鐘。形成具有基本化學(xué)計(jì)量氧含量的氧化鋯層，厚度為約40-100埃。將弧熄滅，將真空腔室排氣和取出涂敷制品。
盡管已經(jīng)為了說(shuō)明的目的描述了本發(fā)明的某些實(shí)施方案，應(yīng)理解在本發(fā)明總的范圍中可以有各種實(shí)施方案和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種在其至少一部分表面上含有具有不銹鋼外觀的多層涂層的制品，包括至少一個(gè)電鍍層；由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的顏色層，其中所述耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物的氧含量是低于化學(xué)計(jì)量的。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述低于化學(xué)計(jì)量的氧含量為約5-約25原子百分比。
3.權(quán)利要求2的制品，其中所述低于化學(xué)計(jì)量的氧含量為約8-約18原子百分比。
4.權(quán)利要求1的制品，其中由耐火金屬或耐火金屬合金組成的觸擊層在所述至少一個(gè)電鍍層和所述顏色層中間。
5.權(quán)利要求4的制品，其中由具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的層在所述顏色層上。
6.權(quán)利要求4的制品，其中由耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮?dú)獾姆磻?yīng)產(chǎn)物組成的層在所述顏色層上。
7.權(quán)利要求1的制品，其中由具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的層在所述顏色層上。
8.權(quán)利要求1的制品，其中由耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮?dú)獾姆磻?yīng)產(chǎn)物組成的層在所述顏色層上。
9.權(quán)利要求1的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由至少一個(gè)鎳層組成。
10.權(quán)利要求9的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由鉻層組成。
11.權(quán)利要求10的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由銅層組成。
12.權(quán)利要求1的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由在所述制品上的鎳層和在該鎳層上的鉻層組成。
13.權(quán)利要求1的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由在所述制品上的至少一個(gè)銅層，在該至少一個(gè)銅層上的至少一個(gè)鎳層，和在該至少一個(gè)鎳層上的鉻層組成。
14.一種在其至少一部分表面上含有具有不銹鋼顏色的多層涂層的制品，包括在所述制品表面上的至少一個(gè)電鍍層；在所述至少一個(gè)電鍍層上由具有約5-約25原子百分比的低于化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的顏色層；和在所述顏色層上的具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物。
15.權(quán)利要求1的制品，其中所述低于化學(xué)計(jì)量的氧含量為約8-約18原子百分比。
16.權(quán)利要求14的制品，其中由耐火金屬或耐火金屬合金組成的層在所述至少一個(gè)電鍍層和所述顏色層中間。
17.權(quán)利要求16的制品，其中所述至少一個(gè)電鍍層由至少一個(gè)鎳層組成。
18.權(quán)利要求17的制品，其中鉻層在所述至少一個(gè)鎳層上。
19.權(quán)利要求17的制品，其中由耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮?dú)獾姆磻?yīng)產(chǎn)物組成的層在所述顏色層上。
20.權(quán)利要求17的制品，其中由具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的層在所述顏色層上。
全文摘要
采用具有不銹鋼顏色的多層涂層涂敷的制品。該涂層包括在該制品表面上的電鍍層，在電鍍層上的耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層，在觸擊層上的包含具有低于化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物的顏色層，和在該顏色層上的具有基本化學(xué)計(jì)量的氧含量的耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物。
文檔編號(hào)B32B15/04GK1461258SQ02801185
公開(kāi)日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月11日
發(fā)明者P·B·瓊特, J·S·萊普, 陳國(guó)存 申請(qǐng)人:印地安納馬斯科公司