CN103080370B

CN103080370B - 带涂层非晶态金属部件的制造方法

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Publication number: CN103080370B
Application number: CN201180039152.7A
Authority: CN
Inventors: Y·温克勒; J-F·迪奥内; S·博尔班; A·杜巴赫; Y·法列特
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: JP5747076B2; HK1183068A1; US9327481B2; EP2580369A1; EP2395125A1; KR20130041078A; WO2011154312A1; KR101565664B1; US20130167606A1; CN103080370A; JP2013531734A; EP2580369B1

Abstract

本发明涉及一种制造第一部件（5）的方法，该第一部件（5）具有至少一个由第一材料形成的表面。该第一部件包括在所述至少一个表面上的至少一个涂层（3）。该制造方法包括以下步骤：a）取形成第一部件的底版件的包括空腔（2）的第二部件（1）；b）将所述涂层（3）沉积在所述第二部件上，该涂层（3）包括至少第一层；c）取第一金属材料，所选择的第一材料能够变成至少部分非晶态的；d）将第一材料在第二部件的所述空腔中成形，以便将所述涂层固定连接到所述第一部件的所述至少一个表面上，所述第一材料在成形操作以前已受到处理，该处理使其能变成至少部分非晶态的；e）将第一部件从第二部件分离，以便获得涂覆有所述涂层的所述第一部件。

Description

带涂层非晶态金属部件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造第一部件的方法，该第一部件具有至少一个由第一材料形成的表面并在所述至少一个表面上涂覆有至少一个涂层，所述第一材料包括至少一种金属元素，并且选择为当受到高于其熔点的温升时能够变成至少部分非晶态的，该温升使所述材料能够局部失去任何的结晶结构，随后冷却至其玻璃化转变温度以下的温度，这使得所述材料能够变成至少部分非晶态的。

本发明的技术领域是精密机械的技术领域。更具体地，本发明涉及带涂层非晶态金属部件的制造方法的技术领域。

背景技术

将涂层沉积在各种部件上是已知的，用于各种装饰或功能性应用的材料正是如此。用于这种沉积的已知方法通常是化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）或电沉积等。

然而，在某些复杂几何形状（例如凹的几何形状）的情况下，这些方法具有产生非均匀厚度的缺陷。在钟表学领域中被称为“巴黎钉纹（clousde Paris）”的表面的情况下，这例如可能导致表面平滑。

此外，在基底层材料的匹配物（pairs）的选择中，这些方法具有不允许更大灵活性的缺陷。事实上，在实践中，不可能在任何类型的具有大的厚度的材料上沉积任何类型的层。这是由于各种因素，例如热应力，或者基底材料和所述层或其它元件的材料不兼容的晶体结构。

部分克服了这些缺陷的用于沉积金刚石涂层的方法也是已知的。从FR专利No.2815045中已知的这种方法包括以下步骤：

1）由硅形成希望制成的部件的底版件（negative）形式。

2）通过化学气相沉积法（CVD）在底版件上沉积2μm金刚石层。

3）使用环氧树脂包覆模制底版件。

4）在不溶解环氧树脂或金刚石层的情况下，用氢氟酸选择性地溶解底版件。

这种方法的缺陷在于，它不能用于塑料或聚合物或用于结晶金属。实际上，因为若干原因，上述涂层沉积法不可以使用结晶金属。

首先，金属通常不具有树脂或塑料材料可具有的粘附性能。实际上，环氧树脂是聚合物，当它聚合时，它具有以良好的牵引系数（traction factor）与诸如木头、金属、玻璃等材料粘附的性能。因此，由于金属具有低粘结性能，将FR专利No.2815045中公开的方法应用于结晶金属将不允许将附着到待制造的部件上的层的沉积。

其次，金属的某些特性可能阻止其用于现有技术中公开的方法，因此，通常，对于能够在模具中成形的金属来说，它们必须被臵于液态形式，即熔化。一些金属具有高于1000℃的熔点。因此，这类熔点可破坏在底版件上沉积的层（尤其是在所述层薄的情况下），或者甚至破坏底版件本身。

除了可阻碍本领域技术人员在现有技术公开的方法中使用金属的其它特性以外，还可以提及的是凝固收缩率或者所述层和金属之间的扩散系数的不同。凝固收缩率包括在凝固期间金属本身的收缩。与底版件的尺寸相比，这会造成固体部件的尺寸约减小5%至7%。因此，在所述层和凝固的金属之间存在层离的风险。这种层离的风险还可能由层和金属之间的膨胀系数的不同造成，金属的膨胀系数通常比层的膨胀系数大得多。

因此，可以合理地认为，本领域技术人员不会使用FR专利No.2815045中公开的方法来制造涂覆有层的金属部件。

发明内容

本发明涉及一种用于制造第一部件的方法，该方法通过用给定的材料（在下文中称作“第一材料”）制造第一部件而克服了现有技术的缺陷，该第一部件涂覆有涂层，其中，所述涂层呈现对金属的良好附着性，并且，在选择待涂覆的金属和待沉积的涂层方面具有高度的灵活性。所述第一材料可以是合金、金属或包括至少一种金属元素的材料。

因此，本发明涉及一种制造第一部件的方法，该第一部件具有至少一个由第一材料形成的表面，并且该第一部件在所述至少一个表面上涂覆有至少一个涂层。所述第一材料包括至少一种金属元素，并且选择为当受到高于其熔点的温升时能够变成至少部分非晶态的，以便所述第一材料失去任何局部的结晶结构，并且随后冷却到低于其玻璃化转变温度的温度，以便所述第一材料变成至少部分非晶态的，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a）取形成第一部件的底版件形式的包括空腔的第二部件。

b）在所述第二部件上沉积所述涂层，所述涂层包括至少第一层。

c）取第一材料。

d）通过用所述第一材料填充第二部件的所述空腔使所述第一材料成形，以便将所述涂层固定在所述第一部件的所述至少一个表面上，所述第一材料已进行处理，该处理使所述第一材料最迟在所述成形操作时能够变成至少部分非晶态的。

e）将第一部件从第二部件分离，以便获得涂覆有所述涂层的所述第一部件。

本发明的一个优点是，它非常有助于成形，尤其是在第一至少部分非晶态材料的情况下，并使得能够以更高精度制造复杂成形的部件。实际上，非晶态金属具有在给定的温度范围[Tg-Tx]（其中，Tx为结晶温度，Tg为玻璃化转变温度）（例如，对于Zr_41.24Ti_13.75Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5合金，Tg=350℃，Tx=460℃）内软化同时保持一段时间的非晶态的特定特性。因此，可以在相对低的应力和低的温度下使这些金属成形，因此可以使用简化的方法。由于合金的黏度根据在温度范围[Tg-Tx]内的温度急剧降低，且因此合金适于底版件的所有细节，所以这种类型的材料的使用还允许非常精确地复制精细的几何形状。例如，对于铂基材料，成形发生在约300℃，黏度达到10³Pa·s，压力为1MPa，而在温度Tg时，黏度为10¹²Pa·s。

令人吃惊的是，这种能够在相对低的温度范围[Tg-Tx]内软化的能力使得非晶态金属可以具有结晶金属不具有的附着性能。

本发明的另一优点是，其使得能够在没有非晶态金属结晶的任何风险的情况下，将涂层沉积在非晶态金属上，金属的结晶会破坏它的某些性能，例如成形能力或凝固收缩率的缺失。实际上，对于该方法来说，在基底上沉积涂层可能需要比基底的结晶温度更高的温度。如果基底是非晶态金属，则因此会存在结晶的风险。根据本发明，由于涂层首先沉积在底版件形式上，该底版件的材料选择为与涂层完全兼容，所以不存在上述风险。因此，用于在第二部件上沉积涂层的该方法的工作温度不会施加到非晶态金属上，因而避免了任何结晶的风险。

这种涂层沉积法的有利实施例形成从属权利要求的主题。

在第一有利实施例中，步骤e）包括溶解所述第二部件。

在第二有利实施例中，步骤d）包括仅在所述第一材料已被预先转变成至少部分非晶态的预制件之后使所述第一材料成形，所述预制件然后受到包含在第一材料的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度，然后受到压力成形操作，随后受到冷却操作，该冷却操作使所述第一材料能够保持至少部分非晶态的性质。

在第三有利实施例中，成形步骤d）与使得所述第一材料至少部分非晶态的处理是同时的，所述处理在铸造期间这样进行：使所述第一材料受到高于其熔点的温度，随后在低于其玻璃化转变温度的温度下进行冷却，这使得所述材料能够变成至少部分非晶态的。

在第四有利实施例中，附着装臵设臵在所述涂层上，以便改善所述涂层和第一部件之间的附着。

在另一有利实施例中，附着装臵设臵在形成所述涂层的层上，以便改善所述层和所述第一部件或所述涂层的另一层之间的附着。

在另一有利实施例中，附着装臵包括设臵在涂层上的至少一个凹陷的或突出的部分。

在另一有利实施例中，所述至少一个凹凸（in relief）部分是经由所述涂层沉积法的变型获得的。

在另一有利实施例中，所述至少一个凹凸部分是通过机加工所述涂层制成的。

在另一有利实施例中，附着装臵包括设臵在涂层的最靠近第一部件的层和第一部件之间的中间层。

在另一有利实施例中，所述涂层包括至少一个第二层，并且所述涂层的最靠近第一部件的层是充当所述涂层和第一部件之间的附着装臵的中间层。

在另一有利实施例中，中间层具有与第一材料和涂层的最靠近第一部件的层的化学亲和力，或者中间层具有与第一材料和所述中间层沉积在其上的所述涂层的层的化学亲和力，以用于加速原子相互扩散过程，因而改善所述涂层对所述第一部件的附着。

在另一有利实施例中，中间层可以熔化，以便在成形步骤d）期间或在成形步骤d）之后但在分离步骤e）之前，将涂层的最靠近第一部件的层或者所述中间层沉积在其上的涂层的层与第一部件钎焊在一起。

在另一有利实施例中，在将第一部件从第二部件分离的步骤e）之后，该方法还包括步骤f），该步骤f）包括使第一部件结晶，以便加速涂层的原子和第一材料的原子之间的相互扩散。

在另一有利实施例中，第一部件还包括至少一个其它的涂层，所述涂层被沉积在所述第一部件的不同表面上。

在另一有利实施例中，步骤d）使用CVD或PVD或电沉积法以用于沉积所述涂层。

在另一有利实施例中，所述第一材料是完全非晶态的。

在另一有利实施例中，所述第一金属材料是合金。

在另一实施例中，所述第一材料的成分是：41.2%重量百分比的Zr，13.8%重量百分比的Ti，12.5%重量百分比的Cu，10%重量百分比的Ni和22.5%重量百分比的Be。

这些实施例的优点之一是良好的附着性。实际上，可通过构造涂层使得它具有凹凸部分来提高附着性。这些凹凸部分可采用凹槽或突出部的形式，其允许非晶态金属被涂覆并因此充当附着部件，因而提高了附着性。

附图说明

从下面对仅作为非限制性示例给出并在附图中示出的本发明的至少一个实施例的详细说明中，可以更清楚地发现根据本发明的用于形成第一部件的方法的目的、优点和特征，其中：

-图1至图7示意性地示出根据本发明的方法的步骤。

-图8是具有若干层的涂层的示意图。

-图9示出根据本发明的第一变型的涂层的示意图。

-图10示出根据本发明的第二变型的涂层的示意图。

-图11至图16示出根据本发明的方法的第四变型的第一可选方案的示意图。

-图17至图22示出根据本发明的方法的第四变型的第二可选方案的示意图。

具体实施方式

图1至图7示出根据本发明的用于形成第一部件的方法的各个步骤。该方法能够形成第一部件5，该第一部件5具有涂层3形式的外部覆盖物。该涂层3是在表面的，即，它在第一部件5的至少其中一个接触表面上直接施加在第一部件5上。该第一部件5由第一材料制成。第一部件5可以是装饰或功能部件，例如表壳、轮系、表圈、独立部件或系统（例如表）的元件。第一部件5也可以用作模具，元件将在该模具中制造。实际上，虽然拥有带涂层的装饰或功能部件是有利的，但是拥有加工特有涂层3（例如对研磨材料提供良好抗性的金刚石涂层）的模具也是有利的。

在图1中示出的第一步骤包括取需要被制造和涂覆的第一部件5的底版件形式，在下文中称为底版件1。为此，实施传统的模具制造操作。上述底版件形式1（还称作第二部件）由称作“第二材料”的材料形成。底版件1具有空腔2，该空腔2是待制造的部件的空腔。

在图2中示出的第二步骤包括在底版件1上沉积涂层3，该涂层3希望被施加在第一部件5上。为此，取形成涂层3的材料。该材料（称作“第三材料”）确定了形成底版件1的第二材料的选择。实际上，涂层3在被转移到第一部件5上之前首先沉积在底版件1上。因此，有利的是底版件1的材料选择为优化所述涂层3的沉积，从而消除待涂覆的部件和形成涂层3的材料之间的任何不兼容性。例如，为了沉积金刚石层，将使用硅底版件。

实际的沉积包括使用已知的沉积法，诸如化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）或电沉积或其它方法等。显然，使用的技术可取决于待沉积的材料，以便于优化沉积。

所述涂层还可以包括若干不同材料的层，如图8所示。此时涂层3包括至少两层，即，第一沉积层31和第二层32，该第一沉积层31是将面向外部元件的层，该第二层32是被沉积的最后一层，并将与第一部件5的第一材料相互作用。因此，不同层的相互叠加可提供装饰和机械优点，例如，改进的耐疲劳性或更好的摩擦性能或改善的抗震性。例如，可以在DLC层上具有金层，以便将金的贵重外观与DLC层的坚硬特性组合。

通常可以使用的涂层3例如是：金刚石、类金刚石（DLC）、氮化钛（TiN）、氮化锆（ZrN）、碳化钛（TiC）、碳化锆（ZrC）、氮化硅（Si₃N₄）、二氧化硅（SiO₂）、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）、金（Au）、银（Ag）、镍（Ni）、铬（Cr）、钯（Pd）、铂（Pt）、硅（Si），铑（Rh）或其它。（对于陶瓷沉积物，厚度必须在0.1μm至10μm之间，对于金属沉积物，厚度达到数百微米）。

显然，涂层3的沉积不在底版件1的整个表面上实施，可以仅在空腔2的必须被涂覆的表面上实施。也可以仅空腔2的一部分进行涂层3的沉积。此外，该外部部分可包括若干涂层，每个涂层设臵在对应于第一部件5的表面的底版件1的表面上。因此，可以设想底版件1的底部具有金刚石涂层，侧面具有金涂层。然而，也可以涂覆底版件1的整个表面，并通过机械或化学手段移除多余的涂层3。

在图3中示出的第三步骤包括取第一材料，即，形成第一部件5的材料。为了制造涂层具有良好附着性并且金属和涂层3具有高度灵活性选择的带涂层的金属部件，第一材料是至少部分非晶态的材料。更具体地，所述材料是金属的，这意味着它包括至少一种金属元素。第一材料可以是均质的金属合金或者至少部分或完全非晶态的金属。因此，第一材料选择为在温度升至其熔点以上时能够失去任何局部的结晶结构，随后在其玻璃化转变温度以下的温度冷却，这使得所述材料能够变成至少部分非晶态的。

在图4至图6中示出的第四步骤包括将第一材料（其在这里是非晶态的金属）成形，以便形成第一部件。为此，使用热加工法。

首先，制造由非晶态材料形成的预制件4。该预制件4由其外观和尺寸与最终部件类似的部件组成。通常，如果希望制造例如圆形薄膜，则预制件4将采用盘的形式。重要的一点是，所述预制件4已具有非晶态结构。为此，通过将温度升至其熔点以上，将构成所述第一材料的一种或几种材料臵于液态。然后将它们均匀混合（在第一材料包括若干元素的情况下），以形成所述第一材料。然后将上述混合物在具有预期形状的模具中铸造，并尽可能快地全部冷却，以使得原子没有时间被构造。此时，第一材料变成至少部分非晶态的。

然后将预制件4布臵在底版件1上，以便覆盖该底版件，如图4所示。然后将热压机加热到材料特有的温度，优选在其玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx之间。

当热压机处于该温度后，则在预制件4上施加压力以填充底版件1，如图5所示。此压制操作执行预定的一段时间。

由于非晶态金属的优点是它们具有在给定的温度范围[Tg-Tx]（该温度范围是每种合金特有的）内和在低温下（因为这些温度Tg和Tx都不高）软化同时保持非晶态的特定特性，所以上述操作是可能的。这意味着，由于合金的黏度急剧降低并且合金能够容易地变形以适应底版件1的空腔2的所有细节，因此可以非常精确地复制精密的清晰的几何形状。此外，用于将非晶态金属成形所需要的低温度不会有损于底版件1或涂层3。

一旦压制时间结束，则将第一材料冷却至Tg以下以形成第一部件5。压制和冷却必须足够快速以防止第一材料结晶。实际上，对于处于其玻璃化转变温度Tg和结晶温度Tx之间的给定温度的给定的第一材料，存在最长的时间段，超过该时间段则所述材料结晶。当温度接近其结晶温度Tx时，上述时间段缩短，而当温度接近其玻璃化转变温度Tg时，上述时间段延长。因此，如果在Tg和Tx之间的温度停留的时间超过每个温度/合金组对的某个特定数值，则非晶态材料将结晶。通常，对于Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5合金和440℃的温度，压制时间不应超过大约120秒。因此，热成形保持了预制件4的至少部分非晶态的初始状态。

作为上述第四步骤的一种变型，可以设想使用铸造方法制造第一部件5。该方法包括取在第三步骤中获得的第一材料，但是不对该材料进行处理以使其至少部分非晶态，并且将该第一材料臵于液态形式。通过熔化将所述第一材料臵于液态形式。

一旦第一材料处于液态形式，则在底版件1的空腔2中浇铸该第一材料。当底版件1的空腔2被充满或至少部分填充时，将第一材料冷却以赋予其非晶态形式。为此，将第一材料快速冷却，使得形成该第一材料的原子不会布臵成结晶形式。

铸造能够是非晶态的金属或合金的一个优点是熔点低。实际上，能够具有非晶态形式的金属或合金的熔点通常比用于相同类型组合物的常规合金的熔点低2至3倍。例如，与锆Zr和钛Ti基合金的1500-1700℃的熔点相比，Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5合金的熔点是750℃。这也避免了在铸造期间损坏涂层3的风险。

另一优点是，与结晶金属的5%至7%的凝固收缩率相比，非晶态金属的凝固收缩率非常低，小于1%。因此这一优点允许使用铸造原理，而不用担心由收缩造成的脱落或层离。

如图6所示移除多余的机械或化学材料。可以在冷却之前或之后移除多余的材料。

在图7中示出的第五步骤包括将第一带涂层部件6从底版件1分离。为此，将底版件1（非晶态金属在该底版件1中被包覆模制以形成第一部件5）机械地移除或浸入化学溶液中。该化学溶液特别地选择为蚀刻底版件1。实际上，此步骤的目的是在不溶解涂层3或者由非晶态金属形成的第一部件5的情况下溶解底版件1。例如，在硅底版件1的情况下，使用氢氧化钾或碳酸钾（KOH）溶液来溶解底版件1的硅。因此，最终的结果是获得第一带涂层非晶态金属部件6。

在图9示出的本发明的第一变型中，涂层3和形成第一部件5的非晶态金属之间的附着得到改善。为此，涂层3包括附着装臵7。该附着装臵7采用粗糙部、多孔或凹凸部分8的形式。在将与非晶态金属接触（当该非晶态金属包覆模制在底版件1中时）的层上制造这些凹凸部分8。如果涂层3仅有一层，则在该单个层上制造凹凸部分8。相反地，如果涂层3具有若干层31、32，如图8所示，则凹凸部分8优选形成在待沉积的涂层3的最后一层上，即，图8中的层32上。如果涂层3具有三层或四层，情况是一样的。

这些凹凸部分8采用突出部或凹槽的形式。因此，这些凹凸部分8允许利用非晶态材料的成形特性。实际上，如上所述，非晶态材料具有非常精确地复制精细的、清晰的几何形状的优点，这是因为非晶态金属的黏度急剧降低并且该金属因此适于底版件1的所有细节，包括凹凸部分8。因此，所述凹凸部分将非晶态金属锚固在所述涂层3上，并因此抵抗分离，并且改善了涂层3与第一部件5的附着。

这些凹凸部分8例如在涂层3沉积期间通过改变沉积参数而形成。这些凹凸部分8例如也可通过光刻、激光或等离子蚀刻或微喷砂（micro-sandblasting）形成。凹凸部分8优选在形成于底版件1上的所述涂层3的侧面33上制成，以便用作竖直的保持装臵，从而防止涂层3从非晶态金属第一部件5上脱离。

在第二变型中，通过使用中间层9来改善附着。事实上，在此变型中，在第二步骤期间所沉积的最后一层是有助于所述涂层3锚固到第一部件5的层，即，该层有助于所述涂层3锚固到非晶态金属上。除了形成所述涂层3的层以外，可以特别地沉积中间层9以实现所述锚固，即，该中间层9位于涂层3的最靠近第一部件5的层和第一部件5之间。然而，可以使用已经存在的层，优选是最后沉积的层，以有助于所述涂层3的锚固。这意味着，在其中涂层3包括两个层31、32的图8中，该中间层将是层32。此外，当然可以将凹凸部分8与中间层9相关联。此时锚固可通过使用两个不同的原理实现。

首先，将中间层9选择为与所述中间层9沉积在其上的涂层3的层和形成第一部件5的第一材料都具有很大的化学亲和力。这种很大的化学亲和力的特征在于，中间层9的原子与中间层9沉积在其上的涂层3的层和非晶态金属的原子之间的加速的相互扩散过程。该过程包括原子的相互扩散以将不同材料相互连接。扩散深度与原子在其它原子的网络中的扩散系数、以指数方式变化的温度以及根据平方根变化的时间相关。通常，1-100μm的扩散深度是可能的数值。然而，如果层的厚度等于或小于1μm，则扩散深度将是大约10-100nm。

其次，锚固可通过钎焊实现。此方案包括使用中间层9作为钎焊的固定元件。为此，使用低熔点的材料，例如锡，其具有231℃的熔点。此低熔点允许所述中间层9在非晶态金属的热成形期间从固态变为液态。此时这造成涂层3和第一部件5的非晶态材料之间的钎焊，该钎焊提供了所述涂层3的良好附着性。当然，形成中间层9的材料将选择为在所述中间层9熔化时不会破坏涂层3。中间层9可具有1-10μm的厚度。

此外，经由中间层9实现的钎焊可在第一部件冷却之后但在所述第一部件5从底版件分离之前执行。通过提高所述第一部件5的温度以熔化中间层9来实现钎焊，并因此将涂层3和第一部件5钎焊在一起。形成中间层9的材料选择为不超过形成第一部件5的材料和形成涂层3的材料的熔点。

显然，本发明的上述前两个变型提供了具有非晶态金属的特质的最终部件。非晶态金属在[Tg-Tx]范围内的黏度的降低意味着可以制造这样的部件，即，所述部件不需要非晶态金属的固有特质，但是不能用其它方式获得，其中仅在所述部件的制造期间使用非晶态金属的特质。

在附图中未示出的第三变型中，涂层3与第一非晶态金属部件5的附着可通过结晶来改善。在形成第一部件5的金属的非晶态特性不是必需的情况下，可以使用此方法。此时所述金属的非晶态性质仅用于成形。

结晶构成在第五步骤之后或者在第四步骤期间实施的第六步骤。通过在比非晶态金属的玻璃化转变温度更高的温度下热处理带涂层的第一部件6来执行此步骤。根据选择的温度和时间，合金将结晶并可呈现各种微结构，例如纳米晶体结构等。当然，温度调节为不会破坏涂层3。使非晶态金属结晶通过时间或通过温度提高了附着层的原子和金属原子之间的相互扩散过程。结果，中间层9的原子和金属原子互相扩散，因而提高了所述涂层3和第一部件5之间的附着性。

优选地，形成第一部件5的第一材料和结晶的条件限定为使得允许形成树枝晶，而不是金属间相（inter-metallic phase）。这些树枝晶防止了结晶金属太易碎。

在第四变型中，第一部件5在其中制成的底版件1具有两个凹模（die）。实际上，要制成的第一部件5可具有复杂的几何形状，这意味着所述涂层3不能在良好的条件下沉积。

在图11至图16示出的第一可选方案中，使用底版件1的两个凹模11和12来制造整个涂层3。事实上，不可能通过图1至图7中公开的方法制造整个被涂覆的第一部件5。这主要是由于使用单个凹模1的事实。因此，该方案要使用两个凹模11、12，这些凹模都涂覆有涂层3，如图12所示。然后通过上述的并在图13至图15中示出的热成形工艺制成第一部件5。因此，获得第一带涂层部件6，如图16所示。该部件6整体带涂层。

在图17至图22中示出的第二可选方案中，凹模110、120中仅有一个包括涂层3。此可选方案的优点是，可制成部分带涂层的复杂部件。例如，以希望制造非晶态金属螺钉为例，该螺钉的螺钉头具有金刚石涂层3并且体部没有涂层。由于螺钉头比体部宽，该部件是复杂的。因此，通过单个凹模制造该螺钉是非常复杂的，且仅在螺钉头上沉积涂层3也是困难的。一种解决方案在图18中示出。这意味着，凹模120具有与螺钉头相似的空腔2，并将被涂覆金刚石涂层3，而第二凹模110具有其形状与螺钉的体部的形状类似的空腔2，该空腔2将不被涂覆。这意味着，在图18至图20示出的热成形期间，能够形成希望的螺钉，即局部被涂覆的螺钉。

显然，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可对本发明的上述各种实施例进行各种修改和/或改进和/或组合。

因此，清楚的是，形成第一部件5的第一材料是贵重的非晶态材料。

同样清楚的是，取底版件1的第一步骤还可以包括准备所述底版件1。实际上，可将底版件1进行装饰，以便可以在带涂层的第一部件6上直接形成表面状态。这些表面状态可以是“日内瓦波状饰纹（deGenève）”、圆形纹理钻石漩涡或缎纹装饰。

根据本发明的方法的其中一个变型的实施还意味着可将不同的涂层施加在第一部件5的不同表面上。

涂层还可以在某些表面上叠加。例如，也可以制造由玻璃化层保护的彩色表面，这使得可以在珠宝方面进行所有类型的大胆革新。还可以在涂层3的形成期间产生二维和/或三维装饰，例如标志、图像或其它装饰。

Claims

1.一种制造带涂层的第一部件(5)的方法，该第一部件(5)具有第一材料形成的至少一个表面，并且在所述至少一个表面上涂覆有至少一个涂层(3)，所述第一材料包括至少一种金属元素，并且选择为在受到高于所述第一材料的熔点的温升时能够变成至少部分非晶态的，该温升使所述第一材料能够局部地失去任何结晶结构，所述第一材料随后冷却至低于其玻璃化转变温度的温度，该冷却使所述第一材料能够变成至少部分非晶态的，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)取形成第一部件的底版件的包括空腔(2)的第二部件(1)；

b)在所述第二部件上沉积所述涂层(3)，所述涂层(3)包括至少第一层；

c)取第一材料；

d)通过用所述第一材料填充所述第二部件的空腔来成形所述第一材料，以便将所述涂层固定在所述第一部件(5)的所述至少一个表面上，所述第一材料已进行处理，该处理使所述第一材料最迟在成形操作时能够变成至少部分非晶态的；

e)将所述第一部件(5)从所述第二部件分离，以便获得涂覆有所述涂层(3)的所述第一部件。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤e)包括溶解所述第二部件(1)。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤d)包括仅在所述第一材料已经预先转变成至少部分非晶态的预制件(4)之后将所述第一材料成形，然后使所述预制件受到所述第一材料的玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度，然后进行压力加工操作，随后进行冷却操作，这使得所述第一材料能够保持至少部分非晶态的性质。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，成形步骤d)与在铸造操作期间使所述第一材料变成至少部分非晶态的处理是同时的，该处理包括：使所述材料受到高于其熔点的温度并且随后在低于其玻璃化转变温度的温度下冷却，这使得所述第一材料能够变成至少部分非晶态的。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，附着装置(7)设置在所述涂层(3)上，以便提高所述涂层(3)和所述第一部件(5)之间的附着性。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，附着装置(7)设置在形成所述涂层(3)的一个层上，以便提高所述层和所述第一部件或所述涂层的另一个层之间的附着性。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述附着装置(7)包括设置在所述涂层(3)上的至少一个凹陷的或突出的凹凸部分(8)。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述附着装置(7)包括设置在所述涂层(3)上的至少一个凹陷的或突出的凹凸部分(8)。

9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个凹凸部分(8)是在沉积所述涂层(3)期间通过改变沉积参数获得的。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个凹凸部分(8)是在沉积所述涂层(3)期间通过改变沉积参数获得的。

11.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个凹凸部分是通过机加工所述涂层(3)制成的。

12.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个凹凸部分是通过机加工所述涂层(3)制成的。

13.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述附着装置(7)包括设置在涂层的最靠近所述第一部件的层和所述第一部件(5)之间的中间层(9)。

14.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述涂层(3)包括至少一个第二层，并且所述涂层的最靠近所述第一部件的层是用作所述涂层(3)和所述第一部件(5)之间的附着装置(7)的中间层(9)。

15.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述中间层(9)具有与所述第一材料和所述涂层(3)的最靠近所述第一部件(5)的层的化学亲和力，或者具有与所述第一材料和所述中间层(9)沉积在其上的所述涂层的层的化学亲和力，以用于加速原子相互扩散过程，因而提高所述涂层对所述第一部件的附着性。

16.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述中间层(9)具有与所述第一材料和所述涂层(3)的最靠近所述第一部件(5)的层的化学亲和力，或者具有与所述第一材料和所述中间层(9)沉积在其上的所述涂层的层的化学亲和力，以用于加速原子相互扩散过程，因而提高所述涂层对所述第一部件的附着性。

17.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述中间层(9)能够熔化，以便在成形步骤d)期间或者在成形步骤d)之后但在分离步骤e)之前，将所述涂层的最靠近所述第一部件(5)的层或者所述中间层沉积在其上的所述涂层(3)的层与所述第一部件钎焊在一起。

18.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述中间层(9)能够熔化，以便在成形步骤d)期间或者在成形步骤d)之后但在分离步骤e)之前，将所述涂层的最靠近所述第一部件(5)的层或者所述中间层沉积在其上的所述涂层(3)的层与所述第一部件钎焊在一起。

19.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在将所述第一部件从所述第二部件分离的步骤e)之后，该方法还包括步骤f)，该步骤f)包括使所述第一部件(5)结晶，以便在所述涂层的原子和所述第一材料的原子之间加速相互扩散。

20.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一部件(5)还包括至少一个其它的涂层，所述涂层沉积在所述第一部件的不同表面上。

21.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤d)使用CVD或PVD或电沉积法以用于沉积所述涂层。

22.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一材料是完全非晶态的。

23.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一材料是合金。

24.根据权利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述第一材料的组成是：41.2％重量百分比的Zr，13.8％重量百分比的Ti，12.5％重量百分比的Cu，10％重量百分比的Ni和22.5％重量百分比的Be。