一种TiCrNiC硬质装饰涂层及其制备方法技术

技术编号：41306181 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-13 14:51

本发明专利技术属于装饰涂层领域，具体涉及一种TiCrNiC硬质装饰涂层及其制备方法。硬质装饰涂层包括在基体材料表面由内至外依次沉积的四层涂层，其中：第一层为Ti层，第二层为CrNi层，第三层为TiCrNi层，第四层为TiCrNiC层，采用磁控溅射或电弧离子镀方法中的一种或两种复合方法沉积涂层。相比传统的钢色涂层，本发明专利技术提出的上述四层结构不仅颜色亮度高、反射性高，而且硬度和耐磨性远远大于基体材料，尤其是具有较好的耐腐蚀性、韧性和疏水性能，其性能也远优于现有涂层，尤其适用于3C等电子产品、钟表、卫浴五金件等不锈钢或铜合金壳体涂层应用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于装饰涂层领域，具体涉及一种ticrnic硬质装饰涂层及其制备方法，尤其适用于3c等电子产品、钟表、卫浴五金件等不锈钢或铜合金壳体涂层应用。

技术介绍

1、当今社会人们追求环境美化的意识越来越强，对物品的外观形状、颜色的丰富多彩提出了更高的要求。无论是家庭还是公共场所都投入大量的资金用于装饰装修，装饰行业的巨大商机引起了镀膜行业和科技界的极大关注和研究兴趣。

2、在产品表面采用物理气相沉积技术(pvd)制备装饰涂层，不仅可以获得人们所需的各种丰富的色彩，同时还可以改善产品的耐磨、抗腐蚀等性能，延长产品的使用寿命，提高产品附加值。近些年来，pvd装饰涂层已广泛应用于钟表、手机壳、高级体育用品、眼镜、门锁、首饰等产品。伴随着pvd装饰涂层市场日益扩大的同时，也出现了许多新问题新情况，对装饰涂层镀制提出了许多新要求和挑战。

3、在20世纪末提出纳米复合涂层的概念，即由纳米晶-纳米晶或纳米晶-非晶形成的两相或两相以上的复合结构，该复合涂层得到一定开发与应用，具有良好的硬度和耐磨性能，但大多应用在刀具、模具领域，而在装饰涂层领域很少应用。

4、碳化物涂层(如：tic)具有高硬度、低摩擦因数、优异的耐腐蚀性及导电性的特点，被广泛应用于医疗、石油、化工及海洋工程等领域中。但由于tic涂韧性较差，导致涂层与基体之间存在较大的内应力，加之其疏水性能较差，因此其应用领域受到一定程度的限制。因此，发展一种既具有一定的硬度和耐磨性，又具有较好韧性及疏水性能的涂层是当前急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的缺点和不足，本专利技术的目的是提供一种ticrnic硬质装饰涂层及其制备方法，获得既具有一定的硬度和耐磨性，又具有较好韧性及疏水性能的涂层。

2、本专利技术所采取的技术方案如下：

3、一种ticrnic硬质装饰涂层，包括在基体材料表面由内至外依次沉积的四层涂层，其中：第一层为ti层，第二层为crni层，第三层为ticrni层，第四层为ticrnic层。

4、所述的ticrnic硬质装饰涂层，其特征在于：

5、(1)crni层中，ni含量为1～10at.％，其余为cr；

6、(2)ticrni层中，cr含量为20～30at.％，ni含量为1～10at.％，其余为ti；

7、(3)ticrnic层中，cr含量为20～30at.％，ni含量为1～10at.％，c含量为10～30at.％，其余为ti。

8、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，采用磁控溅射或电弧离子镀方法中的一种或两种复合方法沉积涂层，包括以下步骤：

9、s1、开启ti靶，在基体材料表面沉积ti层作为第一层；

10、s2、开启crni靶，在所述第一层上沉积crni层为第二层；

11、s3、开启ti靶和crni靶，在所述第二层上沉积ticrni层作为第三层；

12、s4、开启ti靶和crni靶，充入反应气体甲烷或乙炔，在所述第三层上沉积ticrnic层作为第四层。

13、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，所采用的镀膜装置结构如下：炉体内设有转架、两组ti靶、两组crni靶、两个气管，两组ti靶呈对角排布，两组crni靶呈对角排布，形成闭合磁场，转架位于ti靶、crni靶之间；两个气管分别用于通入ar及c2h2，一个气管位于转架内侧，另一气管位于转架外侧。

14、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，ti靶、crni靶均采用中频10～100khz磁控溅射法。

15、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，crni靶采用真空熔炼法或热压烧结法制备，ni的质量百分比为2％～20％，其余为cr。

16、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，步骤s1中，充入工作气体ar，气压维持在0.2～0.6pa，偏压设定-50～-100v，开启ti靶，靶电流在20～25a，沉积时间10～15min，形成第一层，其厚度为0.2～0.3μm。

17、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，步骤s2中，充入工作气体ar，气压维持在0.2pa～0.6pa，偏压设定-50v～-100v，开启crni靶，靶电流在20a～25a，沉积时间10～15min，形成第二层，其厚度为0.2～0.3μm。

18、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，步骤s3中，充入工作气体ar，气压维持在0.2～0.6pa，同时开启ti、crni靶，靶电流均在20～25a，沉积时间10～15min，形成第三层，其厚度为0.2～0.3μm。

19、所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，步骤s4中，充入的工作气体ar和20～100sccm的反应气体甲烷或乙炔，气压维持在0.2～0.6pa，同时开启ti、crni靶，靶电流均在20～25a，沉积时间10～60min，形成第四层，其厚度为0.2～1.2μm。

20、与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果是：

21、1.本专利技术是在基体表面依次是ti、crni层形成的过渡层、ticrni层形成的中间层以及ticrnic功能层构成的ticrnic纳米复合硬质涂层，涂层顺序设计合理，既保证了涂层与基体之间有良好的结合力，又赋予了涂层一定的功能性。

22、2.本专利技术选择将与tic相完全不互溶的ni加入tic涂层中，由于ni是弱碳化物形成元素，不易形成ni的碳化物相，而是ni偏析在tic相晶界位置，细化tic相的晶粒尺寸，而ni多以纳米晶或非晶结构析出，与tic一起形成纳米复合结构，提高复合涂层的硬度和耐磨性能；而且加入容易发生塑性变形的金属ni，不仅可以大大降低涂层的残余应力，提高涂层断裂韧性，而且对tic的冲击及磨损起到缓解及润滑作用，大大降低涂层的摩擦因数；而且在tic涂层中加入ni元素，可以有效降低tic涂层的表面能，提升涂层的疏水性能。

23、3.本专利技术采用磁场增强磁控溅射技术完成，该方法不仅具有较快的沉积速率，而且制备的纳米复合耐磨涂层更加致密，涂层除具有较好的疏水性能外，还具有硬度高、涂层韧性好、抗冲击及耐磨损等优点，涂层显微硬度可以达到700～800hv0.025，静态水接触角可以达到100～150°。

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【技术保护点】

1.一种TiCrNiC硬质装饰涂层，其特征在于，包括在基体材料表面由内至外依次沉积的四层涂层，其中：第一层为Ti层，第二层为CrNi层，第三层为TiCrNi层，第四层为TiCrNiC层。

2.按照权利要求1所述的TiCrNiC硬质装饰涂层，其特征在于：

3.一种权利要求1至2之一所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射或电弧离子镀方法中的一种或两种复合方法沉积涂层，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，所采用的镀膜装置结构如下：炉体内设有转架、两组Ti靶、两组CrNi靶、两个气管，两组Ti靶呈对角排布，两组CrNi靶呈对角排布，形成闭合磁场，转架位于Ti靶、CrNi靶之间；两个气管分别用于通入Ar及C2H2，一个气管位于转架内侧，另一气管位于转架外侧。

5.根据权利要求4所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，Ti靶、CrNi靶均采用中频10～100kHz磁控溅射法。

6.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方

7.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，充入工作气体Ar，气压维持在0.2～0.6Pa，偏压设定-50～-100V，开启Ti靶，靶电流在20～25A，沉积时间10～15min，形成第一层，其厚度为0.2～0.3μm。

8.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中，充入工作气体Ar，气压维持在0.2Pa～0.6Pa，偏压设定-50V～-100V，开启CrNi靶，靶电流在20A～25A，沉积时间10～15min，形成第二层，其厚度为0.2～0.3μm。

9.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，步骤S3中，充入工作气体Ar，气压维持在0.2～0.6Pa，同时开启Ti、CrNi靶，靶电流均在20～25A，沉积时间10～15min，形成第三层，其厚度为0.2～0.3μm。

10.根据权利要求3所述的TiCrNiC硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中，充入的工作气体Ar和20～100sccm的反应气体甲烷或乙炔，气压维持在0.2～0.6Pa，同时开启Ti、CrNi靶，靶电流均在20～25A，沉积时间10～60min，形成第四层，其厚度为0.2～1.2μm。

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【技术特征摘要】

1.一种ticrnic硬质装饰涂层，其特征在于，包括在基体材料表面由内至外依次沉积的四层涂层，其中：第一层为ti层，第二层为crni层，第三层为ticrni层，第四层为ticrnic层。

2.按照权利要求1所述的ticrnic硬质装饰涂层，其特征在于：

3.一种权利要求1至2之一所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射或电弧离子镀方法中的一种或两种复合方法沉积涂层，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，所采用的镀膜装置结构如下：炉体内设有转架、两组ti靶、两组crni靶、两个气管，两组ti靶呈对角排布，两组crni靶呈对角排布，形成闭合磁场，转架位于ti靶、crni靶之间；两个气管分别用于通入ar及c2h2，一个气管位于转架内侧，另一气管位于转架外侧。

5.根据权利要求4所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，ti靶、crni靶均采用中频10～100khz磁控溅射法。

6.根据权利要求3所述的ticrnic硬质装饰涂层的制备方法，其特征在于，crni靶采用真空熔炼法或热压烧结法制备，ni的质量百分比为2％～20％，其余为cr。

7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一为，王向红，赵彦辉，徐焱良，
申请(专利权)人：浙江万得福智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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