本发明专利技术公开了一种可用于消费电子产品和／或金属外壳的装饰防护涂层，涂层颜色为黑色，该涂层主要由硅－碳－氮三组元或钛－硅－碳－氮四组元构成，原子百分比分别为：硅３５％－４３％，碳２０％－２７％，氮４５％－３０％或钛１５％－２７％，硅４０％－３０％，碳２５％－１３％，氮２０％－３０％；涂层厚度为１．０－８．０μｍ；厚度２．０μｍ以上涂层显微硬度ＨＶ↓［０．０２０］大于等于３０Ｇｐａ。合成该涂层可采用低压气相沉积方法，采用溅射或电弧离子镀获得相应比例的组分，利用质量流量计调节反应气体的流量控制氮和／或碳的相对含量以获得硅－碳－氮或钛－硅－碳－氮涂层的黑色，以控制所述涂层的颜色及其性能。该涂层硬度高，抗色变能力强，具有很好的装饰防护功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种装饰兼防护涂层及其合成方法，特别涉及一种黑色 或相近颜色的硬质装饰防护涂层及其合成方法。
技术介绍
黑色及其相近颜色作为高雅的流行颜色，日渐引起日用电子产品、 机械产品、手机、手表和真空镀膜界的关注。但是，在现有的这些彩色 薄膜中，存在着膜层硬度低和耐划伤能力弱、工艺的重复性差和膜层变 色等突出问题，制约着这类装饰防护涂层的生产和应用。如申请日为2003年3月11日，申请号为03113917. 5,名称为"一 种陶瓷制品的多弧离子镀膜方法"的专利技术专利，该方法在电弧离子真空 镀膜机中进行，包括用惰性气体(如氩气)清洗工件6-10分钟；进行粗 抽使真空度达到1. 8-2. 2Pa,然后精抽，使真空度达到3xlO-2Pa-5xl0，a; 使工件旋转，并引弧30-40秒后，冲入氮气，控制镀膜时间在3-5分钟。 上述方法中阴极材料选用铜、铝、钛、钨、镍、银等其中一种，能制出 仿金、仿银、古铜等色调。该专利所述的方法不能产生黑色的颜色效果， 膜层硬度低，耐划伤能力弱，同时存在工艺的重复性差和膜层易变色等 问题。如申请日为2002年12月26日，申请号为02805593.4,名称为"具 有白色涂层膜的个人装饰品及其制造方法，，的专利技术专利。该专利公开了 一种装饰品，包括金属或陶瓷构成的基础制件，在基础制件上形成的底 层和着色层。着色层为不锈钢色的白色硬涂层膜，包括0. 2-1. 5^ira厚度 的耐磨层和0. 002-0. ljim的最外层(装饰性涂层)。耐磨层和最外层均可 通过物理气相沉积如溅射、电弧放电、离子镀和离子束喷射等方法形成。 按照LAB色空间，CIE色度仪体系，装饰性涂层色评价值在85< L<95,1. 5< A<4. 0和4. 5<B<6. 5。采用该专利的制造方法不能得到黑色涂层。 该专利涂层共分三层底层、耐磨层和装饰性涂层，存在着膜层表面硬 度和耐划伤能力不足、工艺复杂及保持其一致性的难度高和膜层表里不 一、色差大等突出问题，而且其中大量釆用湿镀造成的环境污染及其与 后续的气相沉积层之间的结合力等问题都比较难以解决，制约着这类装 饰防护涂层的生产和应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种 低压气相沉积合成黑色及所需相近颜色的硬质装饰防护涂层，提高膜层 硬度和耐划伤能力，并避免膜层变色。本专利技术所述涂层主要由硅-碳-氮三组元或钛-硅-碳-氮四组元构成， 原子百分比分别为硅35%-43%,碳20%-27%,氮45%-30%,优选硅37%-40%， 碳20%-25%，氮43%-35%。或钛15%-27°/。，硅40%-30%,碳25%-13%,氮 20%-30%,优选钛18%-25%,硅37%-32%,碳15%-22%，氮30%-21%;涂层 厚度为1. 0-8. OjLim，优选厚度为2. 0-4. 0|iim;厚度2. 0pm以上涂层显微 硬度HV。，大于等于30Gpa，硅-碳-氮涂层HV。，。2。为30 - 32Gpa,钛-硅 -碳-氮涂层HV。，为36 - 42Gpa;色度值范围硅-碳-氮涂层20 <L<50, -5<A<5, -5<B<5,优选IMl. 9±1. 5， -0. 11<A<0. 6， -1. 15<B<-0. 99。钬 -硅-碳-氮涂层30<L<50, -5<A<5， -5<B<5，优选L = 46. 15±0. 07 ， -0. 66<A<0. 11, -1. 95<B<0. 68。另外，所述涂层与所欲涂覆的基体之间可添加过渡层，在所述黑色 涂层的外表面可附加其它涂层，例如防污或着色附加涂层。本专利技术中合成所述黑色或相近颜色装饰防护涂层的方法包括低压气 相沉积过程，在硅-碳-氮三组元涂层中采用硅的单质或合金耙材通过调 节靶的电源功率，获得相应比例的硅组分，在钛-硅-碳-氮四组元分别采 用钛、硅的单质或合金靶材通过调节靶的电源功率，获得相应比例的钛、 硅组分；上述两种涂层均采用单质石墨或碳的合金靶材通过调节其电源 功率，或采用碳氢气体化合物并利用质量流量计调节反应气体流量来获得相应比例的碳组分，所述碳氢气体化合物可以是CH4或C2H2;利用质量 流量计调节反应气体氮的流量来控制涂层的氮组分，以此获得所述黑色 涂层及相应性能。低压气相沉积可采用溅射、电弧离子镀方法实现，优 选采用定向发射的靶材旋转圓柱形中频磁控溅射，并结合靶材旋转的圆 柱形电弧离子镀，磁控溅射可采用具有在线清洗功能的靶装置和/或具有 在线清洗功能的阳极装置。本专利技术涂层具有黑色及所需相近颜色和高硬度，且所述两种涂层工 艺合成过程控制简单而且非常稳定，重复性很好，色差小。具体实施例方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，^f旦应当理解本专利技术的 保护范围并不受具体实施方式的限制。在低压气相反应合成所述装饰防护涂层的过程中，加入反应镀膜室 内的工作气体可包括惰性气体(氩气等)和反应气体(CA或CH,、 &等)。 其中，分别通过质量流量计调节各反应气体(CA或CH,、 N2等)的流量， 来控制所述的硅-碳-氮涂层或者钛-硅-碳-氮涂层中各组分的相对比例、 膜层颜色及其性能，改善薄膜的化学和物理性能耐腐蚀，耐热，改善 光泽和抗色变能力等。实施本专利技术的黑色硬质装饰防护涂层，获得了 L值为40 49的黑 色、显微硬度高达30 - 42Gpa,属于硬质或超硬涂层；其工艺过程控制简单 而且非常稳定，重复性很好，色差小，膜层的各项物理和化学性能指标均 达到了较高水平，具有耐热，耐划伤、抗色变能力强等特性，具有很好的 装饰防护功能。实施例l:气相沉积黑色硬质装饰防护涂层硅-碳-氮通过溅射电源功率和反应气体流量，能有效地控制硅-碳-氮涂层的 化学组分、颜色和性能，其部分测试结果如表l所示。表1石圭"友-氮涂层化学成分(at%)和性能测试结果*<table>table see original document page 7</column></row><table>注釆用显微硬度计测试时，加载0.02kg,保载时间30s,不同部位5次测试平均硬度。在型号为SP0811SI气相沉积设备中，采用两个矩形硅靶，转架静止 不动；反应气体为氮气和CH4;沉积温度250。C左右；通过调节硅靶中频 磁控溅射电源功率(5-25kW)，和通过质量流量计调节反应气体(N,和CH, 或CA等)流量(例如Ns: 10-40SCCM， CH4: 15-40SCCM)，来调节硅-碳 -氮涂层中的碳和氮。工件材质高速钢(HSS)和奥氏体不锈钢(SS);气相沉积时间(工件静止)35 min;涂层/HSS测试结果1. 涂层/SS厚度1. 96 ± 0. 29 pm;2. 涂层/HSS显微硬度HVfl.Q2。 = 31. 1±1. 0(±3%) Gpa3. 涂层颜色L=41.9±1.5(±4%); -0. 11<A<0. 6， —1.15<B<—0. 994. 硅-碳-氮涂层组分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于电子产品和／或金属外壳的装饰防护涂层，其特征在于：所述涂层主要由硅－碳－氮三组元构成，涂层颜色为黑色。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：北京实力源科技开发有限责任公司，刘阳，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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