具有涂层的制品制造技术

本发明专利技术涉及一种镀覆有多层涂层的制品，尤其是黄铜制品。这些涂层包括在制品表面上逐次沉积的半光亮镍层、光亮镍层、镍－钨－硼层、铬层、非贵重耐火金属层、由非贵重耐火金属化合物和耐火金属的交替层所构成的夹心层、非贵重耐火金属化合物、以及由非贵重耐火金属氧化物组成的层或由非贵重耐火金属、氧和氮的反应产物所构成的层。此涂层赋予制品的黄铜色泽，还具有耐磨性和防腐性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂覆了多层装饰性和保护性涂层的基体，特别是黄铜基体。目前对各种黄铜制品如灯具、三脚架、烛台、门把手、手柄、门牌等等的通常处理方法是，先将制品表面抛光和细磨到高光泽度，然后再向此已抛光表面涂布一保护性有机涂层，如由丙烯酸、尿烷、环氧树脂等等构成的涂层。虽然这种体系通常令人满意，但是它具有这种缺陷，即抛光和细磨操作、尤其是当制品具有复杂形状的情况下，需花费相当大的劳动。并且，这些公知的有机涂层并不总是如人们希望的那样耐久，特别是在户外应用情况下，这些制品是暴露在自然环境和紫外线辐射之中。因此，如果能够向黄铜制品，固然还包括其它金属制品提供一种既能赋予高度抛光的黄铜外观，又能提供耐磨性和耐蚀性的涂层，那是相当有利的。本专利技术提供这样一种涂层。本专利技术涉及一种在其表面上设置或沉积了多层涂层的金属基体。更具体地，本专利技术涉及一种金属基体，尤其是黄铜基体，在其表面上沉积有由某些特定类型的金属或金属化合物构成的多层叠加的金属层。此涂层具有装饰性，且又能提供耐蚀性和耐磨性。此涂层提供高度抛光的黄铜外观，也就是说，具有黄铜色调。因此，其上带有此种涂层的制品表面类似于高抛光了的黄铜表面。直接沉积在基体表面上的第一层由镍构成。第一层可以是单一的，或者可以由两种不同的镍层组成，如由直接沉积在基体表面上的半光亮镍层和叠加在半光亮镍层上的光亮镍层构成。在镍层上设置的是一种镍-钨-硼合金层。在镍-钨-硼合金层上是由非贵重耐火金属如锆、钛、铪或钽、优选是锆和钛所构成的层。在耐火金属层上是一种由许多非贵重耐火金属、优选为锆或钛，和非贵重耐火金属化合物、优选是锆化合物或钛化合物如氮化锆或氮化钛的交替层所构成的夹心层。由非贵重耐火金属化合物如锆化合物、钛化合物、铪化合物或钽化合物、优选钛化合物或锆化合物如氮化锆所构成的层设置在该夹心层上。镍层和镍-钨-硼合金层是通过电镀的方法徐覆的。耐火金属如锆、耐火金属化合物如锆化合物，以及由非贵重耐火金属、氧和氮的反应产物所构成的层是通过气相沉积法如离子溅射沉积法涂覆的。附图说明图1是在其表面上沉积有多层涂层的部分基体横截面示意图。基体12可以是任何可镀覆的金属或金属合金基体如铜、钢、黄铜、钨、镍合金和类似金属。在优选实施方案中，基体是黄铜。镍层13采用常规的和熟知的电镀方法沉积在基体12的表面上。这些方法包括使用常规电镀液如瓦特镀液(Watts bath)作为电镀液。这类镀液通常含有溶于水中的硫酸镍、氯化镍和硼酸。所有氯化物、氨基磺酸盐和氟硼酸盐镀液都可使用。这些镀液还任选地包括一些公知并常用的化合物如整平剂、光亮剂等。为得到特别光亮的镍层，要将至少一种选自Ⅰ类的和至少一种选自Ⅱ类的光亮剂加入到镀液中。Ⅰ类光亮剂是含硫的有机化合物。Ⅱ类光亮剂是不合硫的有机化合物。Ⅱ类光亮剂还可起整平作用，且当将其加入到不含硫的Ⅰ类光亮剂的镀液中时，会得到半光亮镍沉积层。这些Ⅰ类光亮剂包括烷基萘和苯磺酸、苯和萘的二磺酸和三磺酸、苯和萘的磺酰胺、以及磺酰胺类如糖精、乙烯基磺酰胺和烯丙基磺酰胺和磺酸。Ⅱ类光亮剂通常是不饱和的有机物质如炔属醇或烯属醇、乙氧基化的炔属醇和丙氧基化的炔属醇、香豆素和醛类。这些Ⅰ类和Ⅱ类光亮剂是本领域的技术人员所熟知的，且很容易商购到。它们特别记载于美国专利US4,421,611中，该专利在此结合作为参考。此镍层可以是由诸如半光亮镍或光亮镍构成的单层，还可以是由一层半光亮镍和一层光亮镍层所构成的复合层。此镍层厚度通常在约百万分之100(0.000100)英寸范围内，优选约百万分之150(0.000150)英寸至约百万分之3,500(0.0035)英寸范围内。正如本领域技术人员所熟知的那样，在该镍层沉积于基体上之前，基体须放置在常规和公知酸液中进行所称的活化。在一种实施方案中，镍层优选是由光亮镍构成的单层。在如图所示的另一种实施方案中，镍层13实际上由两种不同的镍层14和16组成。层14由半光亮镍组成，而层16由光亮镍组成。这种复合镍沉积层为下面的基体提供了良好的腐蚀防护。半光亮、无硫层14是采用常规电镀方法直接沉积在基体12的表面上。然后将含有半光亮镍层14的基体12放置在光亮镍镀液中，则光亮镍层16沉积在半光亮镍层14上。半光亮镍层和光亮镍层的厚度是能够有效的提供良好的腐蚀保护作用的厚度。通常，半光亮镍层的厚度至少是约百万分之50(0.00005)英寸，优选是至少约百万分之100(0.0001)英寸，更优选至少约百万分之150(0.00015)英寸。厚度的上限通常并无严格限制，且一般由次要因素如成本所控制。然而，厚度一般不应当超过约百万分之1,500(0.0015)英寸，优选约百万分之1,000(0.001)英寸，更优选约百万分之750(0.00075)英寸。光亮镍层16的厚度通常为至少约百万分之50(0.00005)英寸，优选为至少约百万分之125(0.000125)英寸，更优选至少约百万分之250(0.00025)英寸。对光亮镍层厚度的上限范围并无严格要求，通常由诸如成本类的条件所控制。然而，厚度一般不应该超过约百万分之2,500(0.0025)英寸，优选约百万分之2000(0.002)英寸，更优选约百万分之1500(0.0015)英寸。光亮镍层16也起到整平层的作用，它趋于覆盖或填充基体中的缺陷。设置在光亮镍层16上的是一层镍-钨-硼合金层20。更具体地，层20由镍、钨和硼的非晶态复合合金构成。层20采用常规的电镀方法沉积在层16上。镀液通常在温度为约115～125°F,pH值约为8.2～8.6范围内操作。公知的可溶性的优选是水溶性的镍、钨和硼盐用于此镀液中，以提供镍、钨和硼的浓度。镍-钨-硼合金层一般由约50～70％重量的镍、约30～50％重量的钨和约0.05～2.5％重量的硼构成，优选地由约55～65％重量的镍、约35～45％重量的钨和约0.5～2.0％重量的硼构成，更优选地由约57.5～62.5％重量的镍、约37.5～42.5％重量的钨和约0.75～1.25％重量的硼构成。镀液含有足够量的可溶性镍、钨和硼盐，以得到前述组成的镍-钨-硼合金。能够有效地提供镍-钨-硼合金的镍-钨-硼镀液组合物可以商购，如由在加里弗尼亚Laguna Niguel的非晶体技术国际组织(AmorphousTechnologies International)生产的商标为AmplateTM的体系。典型的镍-钨-硼合金含有约59.5％重量的镍、约39.5％重量的钨和约1％重量的硼。镍-钨-硼合金是一种无定形/纳米级晶体复合合金。这种合金层是采用由非晶体技术国际组织上市的AMPLATE电镀方法沉积的。镍-钨-硼合金层20的厚度通常至少为约百万分之20(0.00002)英寸，优选至少为约百万分之50(0.00005)英寸，更优选至少为约百万分100(0.0001)英寸。厚度的上限范围并无严格要求，并通常取决于经济方面的考虑。厚度通常不应当超过约百万分之2500(0.0025)英寸，优选为约百万分之2000(0.002)英寸，更优选为约百万分之1000(0.001)英寸。设置在镍-钨-硼合金层20上的是由铬构成的层21。该铬层21可采用公知的和常规的电镀技术沉积在层20上。这些技术连同各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含一个基体的制品，在基体的至少一部分表面上设置有多层涂层，包括：由半光亮镍构成的层；由光亮镍构成的层；由镍－钨－硼构成的层；由铬构成的层；由锆或钛构成的层；由许多由锆层或钛层和锆化合物层或钛化合物层组成的交替层所构成的夹心层；以及由锆化合物或钛化合物构成的层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RW苏格，RP威尔特，SR穆森三世，
申请(专利权)人：马斯科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]