一种不锈钢基材的装饰性涂层制造技术

一种不锈钢基材的装饰性涂层，包括至少一个化合物涂层，化合物涂层由硅铬合金组成，该合金部分至完全与氮N反应，每个化合物涂层表达式(Si:Cr)N

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢基材的装饰性涂层
本专利技术涉及一种真空镀膜装饰性涂层，更具体地说是指一种不锈钢基材的装饰性涂层。
技术介绍
装饰性涂层被广泛应用在日常生活中。该涂层在产品设计及建筑设计的使用上不仅提升了外观以及环境舒适性，而且还具备其它的功能特性，比如：增加耐磨性以及防腐蚀性。PVD物理气相沉积涂层有着与染色产品类似的优势。它可以保持金属的光泽而同时应用多种不同的颜色。因此，与涂敷着色或上漆工艺相比，PVD工艺所镀的膜系涂层是非常薄的，同时使用的镀膜原材料也少得多。PVD工艺所镀涂层的一个特征是涂层在生长形成的过程中不使用任何化学液体如染色溶液或电解液。涂层材料在沉积到基材上之前在高真空环境下直接转变成气相。因此对于上述提及的涂镀技术，PVD镀膜技术是一种100%绿色环保无污染的替代技术。针对装饰性涂层应用PVD镀膜技术已经在数个专利中被描述过了。许多主要的应用都是基于金属碳氮氧化物的涂层。耐火金属铪（Hf）、钽（Ta）、锆（Zr）和钛（Ti）在真空条件下具有反应性气体（如：氧气和/或碳氢化合物，比如甲烷、乙烷或乙炔和/或氮气）的氛围中被沉积来形成例如，碳氮化钛（TiCN）、碳氧钛锆（TiZrCxOy）、碳氮氧化钛锆（TiZrCxOyNz）、碳氮化锆（ZrCN）、碳氧化锆（ZrCOx）及其它一些化合物。另一个主要的应用是基于金属氮化物涂层具有的惰性色，比如氮化钛（TiN）提供金色，或者氮化锆（ZrN）提供淡金色或者他们两者与其它金属氮化物的混合物，最常见的是氮化钛铝（AlTiN）。上述金属碳氧氮化物涂层和金属氮化物涂层的主要特点是其非常高的温度稳定性、非常高的化学稳定性、高的韧性和极高的硬度，其中许多材料可以达到较高的15GPa，甚至更高的20GPa的维氏硬度值。对于使用这类材料所获得的涂镀试样来说，其涂镀的厚度值通常大于500纳米，对于非常坚韧和硬的涂层，比如用在工具上的材料，其涂镀的厚度需大于2微米，甚至高达10微米。在这个厚度范围内，颜色外观则是通过该涂镀材料的惰性色而不是干涉色的效果来实现的。与此相比，可调的颜色范围是相当有限的。使用干涉效应来实现彩色装饰性涂层的地方也有相关的应用。这些涂层材料通常是透明且稍微具有吸收性的金属氧化物，比如氧化硅（SiOx）、氧化钛（TiOx）、氧化铝（AlOx）和氧化铬（CrOx）等，但是也有一些氮化物，比如透明的氮化硅（Si3N4）以及甚至是薄的半透明氮化钛铝（AlTiN）薄膜，等于或低于100纳米厚度的氮化钛铝（AlTiN）薄膜通常被用在一个反射性的基材上。这些涂层可以通过用于大面积镀膜的主要PVD镀膜技术，比如电子束蒸发和磁控溅射来制备。镀膜工艺可以被设计来实现在设计涂层时候的灵活性，比如设计一个涂层的材料属性。基于透明金属氧化物的干涉彩色涂层的一个缺点是颜色调整的灵活性较差，CIELAB的颜色值也难以调整至合适大小。这些涂层体系相比上述提及的以金属氮化物、金属碳氮化物或金属碳氮氧化物为基础的涂层体系来说，在机械稳定性、温度稳定性和化学稳定性方面也会更差些。
技术实现思路
本专利技术提供一种不锈钢基材的装饰性涂层，以解决现有基于透明金属氧化物的干涉彩色涂层的颜色及CIELAB颜色值调整的灵活性较差的缺点。本专利技术采用如下技术方案：一种不锈钢基材的装饰性涂层，包括至少一个化合物涂层，所述化合物涂层由硅铬合金组成，该合金部分至完全与氮N反应，每个化合物涂层表达式(Si:Cr)NX，所有化合物涂层通过物理气相沉积方法镀制在不锈钢基材的镀膜面上，所述化合物层上方镀制一个透明或半透明减反层，所述透明或半透明减反层用表达式(Si:Cr)NXOY来描述，所述化合物涂层及所述透明或半透明减反层中的(Si:Cr)均描述为硅和铬在0～100%之间的任意比例，Nx下标的指数X描述了与氮的反应系数，OY下标的指数Y描述了与氧的反应系数，指数X、Y均在0～1之间变化。具体地，该装饰性涂层包括多个化合物涂层，每个化合物涂层都包含不同的成分，每个化合物涂层使用表达式(Si:Cr)Nx来描述并构建一个包含n个化合物涂层的子集膜系，n是一个大于1的整数，它描述了应用的化合物层的数量。优选地，上述透明或半透明减反层的厚度在5～300nm之间。优选地，上述透明或半透明减反层的硅组分是由纯硅靶或硅合金靶溅射沉积得到，铬组分是由纯铬靶或铬合金靶溅射沉积得到。进一步地，上述透明或半透明减反层还可以采用电子束蒸发或电弧沉积方法得到。进一步地，上述不锈钢基材的镀膜面和第一个所述化合物涂层之间镀制一个附着层，所述附着层由纯铬构成。优选地，所述附着层的厚度在20～200nm之间。进一步地，上述不锈钢基材的镀膜面和第一个所述化合物涂层之间，或者所述附着层与第一个所述化合物涂层之间镀制一个金属氮化物层，所述金属氮化物层由满足化学计量比或非化学计量比的氮化铬CrNx构成。优选地，上述金属氮化物层的厚度在0～300nm之间。优选地，上述不锈钢基材是由至少含10.5at%的铬的不锈钢级构成的。由上述对本专利技术结构的描述可知，和现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术在化合物涂层的顶部镀制了一个透明或半透明减反层，有助于调整CIELAB的颜色值，还可增加颜色调整的灵活性，能够在不同批次生产的工艺中精准地重现颜色。2、采用本专利技术的半透明或透明减反层，可以获得非常深的中性黑色，使其生产出来的膜系达到相似低的L*值而同时a*和b*值明显低于1的程度。3、本专利技术的镀膜材料中包含了金属氮化物层，金属氮化物涂层在温度稳定性和化学稳定性较好，同时具有与干涉彩色涂层类似更高的可调颜色范围，并且比基于干涉彩色涂层的镀膜技术更高的灵活性。4、采用共同溅射获得透明或半透明减反层的工艺方法，能够提供高的溅射率和高的工艺灵活性，其沉积出来的(SiAl:Cr)NxOy膜层，可以获得拥有从二氧化硅（SiO2）到四氮化三硅（Si3N4）之间的可调整的折射率和较高的透明度特性，这种膜层具有减反特性和对光学常数折射率n和消光系数k的灵活设计，对比蒸镀的二氧化硅在盐雾测试中也表现出更好的稳定性。附图说明图1为本专利技术涂层膜系的示意图。图2为本专利技术化合物涂层子集与半透明减反层的成分组成设计示意图。具体实施方式下面参照附图1说明本专利技术的具体实施方式。为了全面理解本专利技术，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本专利技术。本专利技术所涉及的涂层系统的示意图被提供在图1中。该涂层系统包含以带材或板材形式的不锈钢基材，其背面为B，镀膜面为A。如果不锈钢基材仅有一面有经过表面处理适用于预期的PVD镀膜，那么经过合适表面处理的那面为镀膜面A。如果不锈钢基材的两面都类似或者两面都适用于预期的PVD镀膜，那么镀膜面A可以随机选择。在不锈钢基材（SST）镀膜面A上方由金属铬Cr构成的一个附着层（10）。直接在不锈钢基材（SST）上方或者在附着层（10）上方镀制可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢基材的装饰性涂层，包括至少一个化合物涂层，所述化合物涂层由硅铬合金组成，该合金部分至完全与氮N反应，每个化合物涂层表达式(Si:Cr)N

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢基材的装饰性涂层，包括至少一个化合物涂层，所述化合物涂层由硅铬合金组成，该合金部分至完全与氮N反应，每个化合物涂层表达式(Si:Cr)NX，所有化合物涂层通过物理气相沉积方法镀制在不锈钢基材的镀膜面上，其特征在于：所述化合物层上方镀制一个透明或半透明减反层，所述透明或半透明减反层用表达式(Si:Cr)NXOY来描述，所述化合物涂层及所述透明或半透明减反层中的(Si:Cr)均描述为硅和铬在0～100%之间的任意比例，Nx下标的指数X描述了与氮的反应系数，OY下标的指数Y描述了与氧的反应系数，指数X、Y均在0～1之间变化。


2.如权利要求1所述的一种不锈钢基材的装饰性涂层，其特征在于：包括多个化合物涂层，每个化合物涂层都包含不同的成分，每个化合物涂层使用表达式(Si:Cr)Nx来描述并构建一个包含n个化合物涂层的子集膜系，n是一个大于1的整数，它描述了应用的化合物层的数量。


3.如权利要求1所述的一种不锈钢基材的装饰性涂层，其特征在于：所述透明或半透明减反层的厚度在5～300nm之间。


4.如权利要求1所述的一种不锈钢基材的装饰性涂层，其特征在于：所述透明或半透明减反层的硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·森斯，眭凌杰，孙伟明，万叙宏，张燕华，
申请(专利权)人：福建新越金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35