本发明专利技术涉及一种采用碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的方法，高尔夫球头复合金属化合物物膜的膜层共有四层：第一层钝金属钛层；第二层钛加少量碳化钛和适量碳化铬；第三层氮化钛层；第四层非晶碳膜层。在真空条件下，将金属气化后形成等离子体通过合金化原理，使高尔夫球头表面形成一种新材料的涂层，具有良好的外观、良好的耐溶剂性能、耐盐雾性性能、耐冲击性能和良好的金属附着牢度，特别是高尔夫球头表面具有硬度和韧性的综合物理性能，而且表面光滑，具有黑珍珠般的装饰效果，克服单一膜层单一金属化合物的硬而脆的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面处理高尔夫球头的方法，特别是一种采用碳氮钛铬复合涂 层表面处理高尔夫球头的方法。技术背景表面处理高尔夫球头的方法一般采用在高尔夫球头表面电镀一层金属膜，上述方法缺点是污染环境。如中国专利公开号CN1010874A，名称为"高尔夫球 头表面硬化处理方法"公开的技术方案，采用高能量光束照射高尔夫球头，对 高尔夫球头表面进行热处理，使高尔夫球头表面达到硬化的效果，上述方法缺 点是高能量光束照射仪器价格昂贵，难以实施。也有采用自动沉积涂料，通过 化学反应使涂料自动覆盖在高尔夫球头表面。采用丙烯酸乳液或采用环氧树脂 作为基本材料制作的自动沉积涂料，上述方法缺点在于丙烯酸乳液自动沉积涂 料易产生热粘冷脆现象，抗回粘性，耐热性不佳，环氧树脂的户外耐候性较差。 还有采用涂层技术，如氮化钛或碳化钛它们都是一种单一的金属化合物。在它们构成的组织结构上，构成它们的非金属元素与金属元素的原子半径比值小于0.59，在金属学上称它们为间隙相。在性能上共同的特点就是硬而脆，而且 在膜层的生长过程中都是以柱状晶粒形成并长大的。为了获得一定的厚度，这 种垂直于工作表面生长的柱状晶常常长的较为发达，同时柱状晶粒之间又存在 着较多的杂质，因此抗腐性能较差，表面光洁度也差，内应力大易剥落。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述的特点，研制一种，碳氮钛铬复合涂层是一种新型复合涂层，它是在真空条 件下，将金属气化后形成等离子体通过合金化原理，使高尔夫球头表面形成一 种新材料的涂层，具有良好的外观、良好的耐溶剂性能、耐盐雾性性能、耐冲 击性能和良好的金属附着牢度，特别是高尔夫球头表面具有硬度和韧性的综合 物理性能。本专利技术的目的是这样实现的1、 本专利技术的理论基础本专利技术是物理气象沉积PVD技术实践中获得的一种新型复合涂层。是多种 复合涂层，每层中又是一种多元合金组成的复合金属化合物。在真空条件下， 将金属气化后形成等离子体，通过合金化原理、使高尔夫球头表面形成常规金 属合金材料中没有的多层复合涂层。仅仅是零点几到几个微米的多层复合化， 就能获得特殊的物理化学性能，具有综合的强韧性，用于用户要求的装饰为主 的高尔夫球头是理想的复合涂层。2、 本专利技术的技术方案本专利技术应用真空室设置多个中频溅射靶、有铬靶、钛靶、石墨靶，另外增 设一个钛材电弧靶，目的在于使高尔夫球头实现多层膜和多种合金元素的复合 金属化合物膜。A、高尔夫球头复合金属化合物物膜的膜层共有四层第一层钝金属钛层；第二层钛加少量碳化钛和适量碳化铬； 第三层氮化钛层； 第四层非晶碳膜层。B、 碳氮钛铬复合金属化合物金属元素钛、铬和非金属元素碳、氮形成复合的金属化合物是碳氮钛铬。 由于合金元素的相互作用在形成复合的金属化合物时比单一的金属化合物强度 高、脆性小、应力小，因而就显著改善了高尔夫球头膜层的韧性，获得较好的 强韧性。C、 复合金属化合物复合层本专利技术在实现高尔夫球头复合金属化合物复合层时，在整个工艺过程中通 过非金属元素、碳、氮之分压的控制，并在高尔夫球头的各膜层之间有意的制 造了一个浓度梯度，每一个过渡区间，前一层逐渐减小，后一层逐渐增多的渐 变过程中有利于高尔夫球头膜层的层与层之间的结合和性能的渐变。D、 非晶碳膜层最外一层以碳为主的非晶碳膜层，其中由少量的金刚石结构和一定数量的 石墨结构共同组成。所以高尔夫球头膜层才具有珍珠般的亮黑色，摩擦系数很 小，而这一表面层的获得则是通过严格的乙炔分压的控制来获得，它是一个逐 渐增加的渐变过程。3、本专利技术的工艺流程A、 抽真空用低真空系统粗抽至真空室真空度为2帕 4帕时，打开分子泵抽高真空达 4X1(T帕 6.5X10—3帕，同时打开加热器对真空室加热至175°C 215°C。B、 高尔夫球头的工件辉光清洗真空导入氩气，控制真空度达2. 5帕 4帕，高尔夫球头工件偏压900V IOOOV，电流2A 3A，时间500秒 700秒，占空比为60% 80%，高尔夫球头的工件清洗完毕对真空室抽高真空。 C、复合涂层抽真空后，真空室导入氩气85SCCM，真空度控制到1.01X10—'帕 3X 10—1帕。(1) 对高尔夫球头工件进行金属钛离子轰击，电压800V 1000V，占空比 50% 70%，电流2A 5A，时间500秒 600秒，同时开启钛柱弧靶，离子轰击 源，电压25V，电流120A，温度175°C 185°C。(2) 髙尔夫球头膜层第一层膜的形成，纯钛膜。这一层膜实际上是由柱弧 钛靶离子轰击形成的，这一过程在高偏压、反溅射的作用下， 一面起到轰击作 用，另一面事实上也有相当一部分钛元素沉积到高尔夫球头工件上形成纯钛膜。(3) 高尔夫球头膜层第二层膜的形成，是以钛为主，其余少量的碳化钛和 一定数量的碳化铬。这一设计的目的为的是强化钝钛，增加其强度，使膜层硬 度逐渐增加，以配合与第三层，更硬膜层的结合，时间400秒 500秒。(4) 高尔夫球头膜层第三膜层的形成，这一层以氮化钛层为主，氮气分三 序逐渐导入真空室，最终增加到30SCCM，时间500秒 600秒形成一定的氮化 钛层。(5) 高尔夫球头膜层第四层膜的形成，这一层是碳氮钛铬层。将氮气、乙 炔气分成20序逐渐导入，每序时间随各序不同有所变化。调整石墨靶电流，而 其中钛、铬靶电流则自始至终基本不变。高尔夫球头工件偏压则由高到低，从 500V逐渐降至20V 60V。(6) 高尔夫球头膜层第四层膜的形成，从第10序开始，工件偏流逐渐减 少这意味着进入最后的碳膜形成。由于石墨结构在膜中的形成使膜层又黑又亮，这一层中乙炔导入是关键，控制膜层厚度至0.8微米 1.2微米时，整个工艺完 成。采用本专利技术使高尔夫球头表面形成多层膜和多种合金元素的复合金属化合 物膜，具有良好的外观，良好的耐溶性能，耐盐雾性能，耐冲击性能和良好的 金属附着牢度，使高尔夫球头表面具有硬度和韧性综合物理性能，而且表面光 滑，具有黑珍珠般的装饰效果，克服单一膜层单一金属化合物的硬而脆的缺点。以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明实施例的工艺流程如下A、 抽真空用低真空系统粗抽至真空室真空度为3帕时，打开分子泵抽高真空达5 X 10—3帕，同时打开加热器对真空室加热至185'C。B、 高尔夫球头工件辉光清洗真空导入氩气，控制真空度达3帕，高尔夫球头工件偏压950V，电流2.5A， 时间600秒，占空比为70%，高尔夫球头工件清洗完毕对真空室抽高真空。C、 复合涂层抽真空后，真空室导入氩气85SCCM，真空度控制到2X10—i帕。(1) 对高尔夫球头工件进行金属钛离子轰击，电压900V，占空比60%，电 流4A，时间550秒，同时开启钛柱弧靶，离子轰击源，电压25V，电流120A，温 度180°C。(2) 高尔夫球头膜层第一层膜的形成，纯钛膜。这一层膜实际上是由柱弧 钛靶离子轰击形成的，这一过程在高偏压、反溅射的作用下， 一面起到轰击作用，另一面事实上也有相当一部分钛元素沉积到高尔夫球头工件上形成纯钛膜。(3) 高尔夫球头膜层第二层膜的形成，是以钛为主，其余少量的碳化钛和 一定数量的碳化铬。这一设计的目的为的是强化钝钛，增加其强度，使膜层硬 度逐渐增加，以配合与第三层，更硬膜层的结合，时间450秒。(4) 高尔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的方法，其特征是：采用碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的工艺流程如下： Ａ、抽真空 用低真空系统粗抽至真空室真空度为２帕～４帕时，打开分子泵抽高真空达４×１０↑［－３］帕～６．５×１０↑［－３］帕，同时打开加热器对真空室加热至１７５℃～２１５℃； Ｂ、高尔夫球头的工件辉光清洗 真空导入氩气，控制真空度达２．５帕～４帕，高尔夫球头工件偏压９００Ｖ～１０００Ｖ，电流２Ａ～３Ａ，时间５００秒～７００秒，占空比为６０％～８０％，高尔夫球头的工件清洗完毕对真空室抽高真空； Ｃ、复合涂层 抽真空后，真空室导入氩气８５ＳＣＣＭ，真空度控制到１．０１×１０↑［－１］帕～３×１０↑［－１］帕； （１）对高尔夫球头工件进行金属钛离子轰击，电压８００Ｖ～１０００Ｖ，占空比５０％～７０％，电流２Ａ～５Ａ，时间５００秒～６００秒，同时开启钛柱弧靶，离子轰击源，电压２５Ｖ，电流１２０Ａ，温度１７５℃～１８５℃； （２）高尔夫球头膜层第一层膜的形成，纯钛膜，这一层膜实际上是由柱弧钛靶离子轰击形成的，这一过程在高偏压、反溅射的作用下，一面起到轰击作用，另一面事实上也有相当一部分钛元素沉积到高尔夫球头工件上形成纯钛膜。 （３）高尔夫球头膜层第二层膜的形成，是以钛为主，其余少量的碳化钛和一定数量的碳化铬，这一设计的目的为的是强化钝钛，增加其强度，使膜层硬度逐渐增加，以配合与第三层，更硬膜层的结合，４００秒～５００秒； （４）高尔夫球头膜层第三膜层的形成，这一层以氮化钛层为主，氮气分三序逐渐导入真空室，最终增加到３０ＳＣＣＭ，时间５００秒～６００秒形成一定的氮化钛层； （５）高尔夫球头膜层第四层膜的形成，这一层是碳氮钛铬层，将氮气、乙炔气分成２０序逐渐导入，每序时间随各序不同有所变化，调整石墨靶电流，而其中钛、铬靶电流则自始至终基本不变，高尔夫球头工件偏压则由高到低，从５００Ｖ逐渐降至２０Ｖ～６０Ｖ； （６）高尔夫球头膜层第四层膜的形成，从第１０序开始，工件偏流逐渐减少这意味着进入最后的碳膜形成，由于石墨结构在膜中的形成使膜层又黑又亮，这一层中乙炔导入是关键，控制膜层厚度至０．８微米～１．２微米时，整个工艺完成。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范文波，
申请(专利权)人：范文波，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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