给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法，镀膜是在真空中在薄金属片上溅射上一层金属化合物。薄金属片在压力为１０＃＋［－３］至１０＃＋［－２］毫巴的氩等离子体中、以等离子体离子的可变流量率和可变能量被处理可变的时间。借助于至少一个含铬或含铬合金的靶子的反应性磁控管雾化而把一层氧化铬层或含氧化铬的层连续地溅射上去的。该膜层是在压力为１０＃＋［－３］至１０＃＋［－２］毫巴的氩－氧混合气中用至少一个雾化源溅射上去的。在给薄金属片镀膜时，工作点被恒定地保持在规定的限界内，薄金属片被确定地与热缓冲物作热接触。薄金属片的镀膜一直要继续到其上的膜达到一阶或二阶干涉的指定干涉色为止。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，并涉及镀膜的由镍或镍合金组成的薄金属片。这种类型的镀膜薄金属片优选是有侧向结构的(Laterally textured)并特别是用作电动剃须刀的刀片的。以镍的薄金属片为基础的这种类型的剃须刀片和其它产品通常都是用电镀法制造的。用各种各样的工艺方法有可能做出既有带缝隙的侧向结构又有形成刀刃的凸出部分。最近，由于种种理由而试着要让这些可交换使用而用于不同区域的刀片做上易于看清的标记，以使不致发生混用的危险。已知有一种镀在镍片上的厚2.5-3μm的金属层。然后，借助于阳极化电镀或在等离子体中，使该金属层转化成氧化物或氢氧化物(JP61064872-A)。该方法的缺点是比较复杂，而且金属层的结合强度低。只能做出少数几种颜色的金属层，而且上述厚度的这种类型的金属层也使切削能力有所削弱。也已知道将钢质材料在铬酸和硫酸中作酸洗和电镀处理，而在切削工具和剃须刀片上做出彩色层的方法(GB 1,407,407；US 5,528,833；DE 21 26 129 A1；DE 22 30 157；AT 304,996)。缺点是，这些金属层的电镀要求用铁素体钢和奥氏体钢，而要求处理温度为300至700℃，因此，这些方法自然地不能用到薄镍片上来。还知道一种在剃须刀刀片上加一层电镀的钢下层、其外再加另一层金属层的方法，以便看清刀片已经磨耗、使用寿命已经终结(DE 35 33238)。但是，不可能用这种办法来做出不同的各层颜色，而且这样的各层除了能指示同磨耗的程度以外，也不能满足上述的其它要求。此外，还知道加在剃须刀刀片上的各种颜色的可见标识或有机氧化指示剂，它们是用来指示剃须刀刀片已被磨耗、使用寿命已经结束的(US 3,879,844；US 5,603,161)。但是，不可能用这样的办法做出易于区分的多层镀膜而不管其颜色范围的，也不可能满足上述对这些膜层所提出的其它要求。此外，还知道加在切削工具，特别是剃须刀片上的、用以提高其切削能力和使用寿命的各种镀膜。这些薄膜厚为0.1至1μm，是由Ti、W或Cr的氮化物或碳化物组成，并且是用溅射离子电镀法或离子电镀法镀上去的。为此目的，配备有在300℃下的直流辉光放电(GB2,123,039A)。这些化合物也可用例如金色的氮化钛来染色。但是，上述方法和镀膜材料不可能用于给电镀的镍片镀膜，因为电镀生产过程和低含量的添加材料如硫，意味着镍片在镀膜时只能加热到最高100℃。否则的话，金属片会变脆，导致不能使用。另一个缺点是这种彩色膜只能小量生产，而且不够鲜艳。还知道一种用元素周期表中第Ⅳ和第Ⅵ亚族元素的氮化物或碳化物作物理汽相淀积的镀膜，可做出厚0.1至1μm的坚硬彩色镀膜。这些膜可以是例如金色的，当用它来给镍刀片镀膜时，其不足之处是相同的(DE 34 31 330A1)。为避免已知诸法的缺点，已经知道可在切削工具、例如剃须刀上、镀上具有高硬度和可调颜色的高功能膜，它是在10-5至10-4毫巴压力下在真空中用反应性汽相淀积法(reactive vapour deposition)生产的。该法所淀积的是金属氮氧化物、特别是金属钛和锆的氮氧化物。金属蒸汽在高真空度的蒸发器中发生，或借助于离子源来发生。该膜层厚度为0.3μm。这是与所形成的膜的天然颜色相关联的，但也指出有可能产生干扰色(US 5,458,928)。但是，用这种办法镀上的膜，特别是厚度为0.3μm左右的膜，会降低切削边缘的锋利程度。另外，用这种已知方法也很难获得预定的镀膜厚度和高度均匀性。其结果是生产出高比例的不同颜色的镍片，要不就得限制人们用颜色来分辨这种膜。再则，已经发现，由于所提出的锆和钛化合物的生成热函高，所以在镀膜操作中需引入的热量，对薄薄的镍片来说是太高了。因此，通常总厚为40至55μm的薄金属片，也不可能用这种方法来镀膜而不变脆。总之，可以作出结论，已知的生产剃须刀片的方法还没有提供出最佳解决办法。已知方法中的任何一种都未能满足这种剃须刀片的基本要求，例如为避免混淆的可见标识；不同皮肤类型或不同身体部位的分用；令人喜爱的装饰或审美设计；防止镍接触皮肤的过敏反应；以及长的使用寿命。本专利技术的基本目的是要提供出一种给由镍或镍合金组成的金属薄片镀膜的方法，并提供出镀膜的由镍或镍合金组成的金属薄片，优选为电动剃须刀的刀片，它具有一个耐磨层，该耐磨层可做成任何要求的颜色，它具有很好的结合强度和很薄的厚度。还有特殊的要求，就是色许差要非常小，而颜色的均匀度要非常高。该方法的生产效率要高并且经济，亦即要能实行自动化。这一目的的主要部分在于能在镀膜时不给金属薄片加上过高的热负荷，即使薄片的厚度只有40μm或其以下。本专利技术的另一个目的是要提供出带有在磨损负荷下使用寿命的指示器的刀片，特别是用于电动剃须刀时要需要这种指示器，该指示器不同凡响之处是，它可被调节到预定值的范围。按照本专利技术，实现上述目的用的是权利要求1的方法。权利要求2至7描述的是本方法的有利实施方案。按照本专利技术的方法镀膜的薄金属片在权利要求8中作了描述。已经发现，按照本专利技术的方法，在给优选用电镀法制成的由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜时，在相应期间所得出的热负荷特别低，这是因为铬和铬合金氧化物的物理化学性质所致(参照下述各种薄金属片)。例如，与氧化钛的比较显示出，在膜厚相同时，镀氧化钛的薄金属片的单位热负荷要高4到6倍，而这样的薄金属片还表现出具有上述的镀片变脆问题。与此相反，用本专利技术的方法镀膜的薄金属片却可弯曲超过180°而不断裂，保持着高度的可延展性。另一个结果是其光学特性、特别是折射率和吸收系数是适于生产具有颜色效应并使薄金属片十分光亮的干涉性复盖层。它的色域(colour locus)可根据Deutscher Normenausschuss(德国标准委员会)的DIN 5033第3部分，1980年1月版来确定，它在CIELAB系统中的命名可用已知的计算方法来确定(就此而论，作为例子，可参阅G.Kienel,Vakuumbeschichtung(真空镀膜),VDI-Verlag，卷3，第120页和卷4第97页)。当然，也可以反向地利用色品图来确定按照本专利技术的方法为要取得要求的颜色所需的厚度，以及利用真空镀膜技术中所熟知的手段来调节其厚度。在实践中，要求的色许差视特定的用途不同，可相当于对厚度公差的要求(±1至±5％)，亦即使用溅射技术所能达到的公差。例如，如果用一台带有长磁控管溅射源的溅射装置来实施这一方法，并使薄金属片相对于这些磁控管溅射源作直线运动，就可取得这些公差，并可高产，即使是大面积的薄金属板也可做到，因此，干涉色(interference colour)就可在窄小的限定范围内保持恒定。为了获得要求的颜色，在执行本专利技术的方法的过程中保持恒定的工作点也是很重要的。保持工作点恒定的方法在权利要求6和7中作为本专利技术方法的有利实施方案作了描述。如果工作点能稳定，则氧化铬化合物的化学计量，从而其光学特性就可被整定在能以极高准确度重复生产的状态。令人惊喜地发现的另一项操作原理是，在准备用等离子体镀膜和已用电镀法在等离子体中制成的薄金属片的处理方式与该氧化铬或铬化合物的氧化物彩色干涉性镀层的耐磨性之间，存在着特效的、高度相关性的关系。已经确认，在按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法，该薄金属片优选是用电镀法制成的，镀膜是在真空中在薄金属片的至少一面的面积上，溅射一层金属化合物的膜，该方法的特征在于： －该薄金属片在压力为１０↑［－３］至１０↑［－２］毫巴下，在氩等离子体中，以等离子体离子的流量和能量均可调节的方式被处理以可调节的时间； －溅射氧化铬膜的方法是在氩氧混合气中、在压力为１０↑［－３］至１０↑［－２］毫巴下、使用至少一个溅射源、借助于至少一个铬或含铬合金制的靶子作反应性磁控管溅射而完成，工作点被保持恒定在规定的限度内； －在镀膜时，薄金属片以规定的热接触被连结到热缓冲物上；以及 －薄金属片的镀膜一直继续到达到一阶或二阶干涉的干涉色为止。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JGWP古利克尔斯，K戈迪克，JS利比格，P马洛巴比克，E霍希雷特，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]