CN103213345B - 一种具有抗变色耐磨复合膜的工件以及在工件表面形成复合膜的方法 - Google Patents

Abstract

一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，包括工件本体以及设于工件本体外表面的抗变色耐磨复合膜，其特征在于：所述抗变色耐磨复合膜包括自下而上依次设置的底层、底部耐磨层、中介层、贵金属膜层、以及表面耐磨层，且所述底部耐磨层为掺杂Si元素的薄膜层,所述底部耐磨层为TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层,所述表面耐磨层为透明的类金刚石薄膜层。一种在工件表面形成复合膜的方法，至少包括依次在工件外表面镀上底层、底部耐磨层、中介层、贵金属膜层、以及表面耐磨层的步骤。本发明之工件、或形成复合膜的方法，其复合膜硬度高、抗氧化性好，使耐磨性及抗变色性能更优化。

Description

一种具有抗变色耐磨复合膜的工件以及在工件表面形成复合膜的方法

技术领域：

本发明涉及一种具有抗变色耐磨复合膜的工件以及在工件表面形成复合膜的方法。

背景技术：

为提高工件的装饰性，尤其是金属工件的装饰性，使金属工件更加美观，通常会在金属工件的外表面镀上复合膜，特别是含有贵金属膜层的复合膜。

公开号为US5985469的美国专利，采用真空镀膜方法蒸镀硬质贵金属膜，涂层之构成依序为底层，由Ti、Cr、Zr等金属膜构成；耐磨层为这些金属的氮化物或碳化物；耐蚀层为304或316不锈钢，可作为耐磨层或底层之防蚀保护；表层则为贵金属及其合金。

公开号为US7264688 B2的美国专利，其目的为利用较低价之白色金属镀膜取代昂贵的贵金属，因此采用真空镀膜方法将Zr与Al金属蒸发，并使之与氧气、氮气、探氢气反应，形成白色之金属碳氧氮化合物硬质镀膜。

公开号为JP3642427的日本专利，采用真空镀膜方法蒸镀硬质白色金属膜，涂层之构成之耐磨层为TiCN，表层为白色贵金属及其合金。

上述三项专利所采取之镀膜技术均为真空物理蒸镀法，包括阴极电弧法、离子镀膜法、磁控溅射法等。

上述用于工件表面之装饰性贵金属与金属碳化物或氮化物之复合镀膜，虽然可有效提升装饰性贵金属涂层之耐磨性，但当表面之贵金属层磨损后，下层之金属碳化物或氮化物容易发生氧化变色的现象，且普遍存在硬度低、耐磨性差的缺陷。同时，一般防止贵金属涂层变色之方法多采用喷涂法，于贵金属涂层表面喷涂一层透明而致密的有机物或无机物薄膜，但该防变色薄膜均有不耐磨与不耐溶剂之缺点。故有必要对其作出改进。

发明内容：

本发明的第一目的在于提供一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，设于其外表面的抗变色耐磨复合膜，硬度高、抗氧化性好，使耐磨性及抗变色性能更优化。

一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，包括工件本体以及设于工件本体外表面的抗变色耐磨复合膜，其特征在于：所述抗变色耐磨复合膜包括自下而上依次设置的底层、底部耐磨层、中介层、贵金属膜层、以及表面耐磨层，且所述底部耐磨层为掺杂Si元素的薄膜层,所述底部耐磨层为TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层，所述表面耐磨层为透明的类金刚石薄膜层。

本发明之工件，因设于其外表面的抗变色耐磨复合膜，包括自下而上依次设置的底层、底部耐磨层、中介层、贵金属膜层、以及表面耐磨层，且所述底部耐磨层为掺杂Si元素的薄膜层，因而复合膜具有硬度高、抗氧化性好的优点，使耐磨性及抗变色性能更优化。

本发明之工件，可通过如下方案进行改进：

所述底部耐磨层为TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层，使耐磨性及抗变色性能更优化,所述底部耐磨层的厚度为0.5μm～5.0μm。结构简单，具有硬度高、抗氧化性好的优点，使耐磨性及抗变色性能更优化,所述表面耐磨层为透明的类金刚石薄膜层，其厚度为0.01μm～0.05μm。该透明的类金刚石薄膜层具有隔离紫外光、高透光性、高致密性之特点，不与酸碱及溶剂反应，可有效隔绝贵金属表面与水分及氧气以及化学物质之接触,进一步提高抗变色效果，同时由于硬度高，因此耐磨性佳，可长期附着于贵金属表面，可有效延长复合膜的使用寿命。

所述底层为Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm，可提高底部耐磨层与工件的附着性。

所述中介层为不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm。可提高底部耐磨层与贵金属膜层的附着力。

所述贵金属膜层是Au、Pt、Rh、Pd、Ag、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm。可提高工件的表面装饰性，使工件更加美观。

所述工件为金属工件。

所述工件为金属手表零配件或金属首饰零配件。

本发明的第二目的在于提供一种在工件表面形成复合膜的方法，该方法形成的复合膜硬度高、抗氧化性好，使耐磨性及抗变色性能更优化。

一种在工件表面形成复合膜的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将工件检查之后，固定于挂架上；

b、用超声波清洗工件，以去除工件表面所附着之油脂与抛光蜡；

c、对清洗完毕后的工件进行烘干，以去除工件所吸附之水分；

d、将完成烘干之工件置入真空镀膜机内，抽真空并加热，其中，真空镀膜机的真空炉之真空压力需低于7.5×10^-3Pa，温度须高于150℃；

e、用离子轰击工件，以去除工件表面的氧化膜；

f、以多弧离子镀或磁控溅射之物理气相蒸镀法在工件表面沉积形成底层，即Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm；

g、采用阴极电弧蒸镀与磁控溅射蒸镀交互运用工艺，在底层外表面镀上底部耐磨层，即TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层，其厚度为0.5μm～5.0μm；

h、以多弧离子镀或磁控溅射法在底部耐磨层外表面蒸镀中介层，即不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm；

i、以磁控溅射法在中介层外表面镀上贵金属膜层，该贵金属膜层是Au、Pt、Rh、Pd、Ag、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm；

j、以物理气相蒸镀法(PVD)、或电浆辅助化学气相蒸镀法(PECVD)、或化学气相蒸镀法(CVD)于贵金属膜层的表面沉积一层表面耐磨层，即透明的类金刚石薄膜层，其厚度为0.01μm～0.05μm；

k、待真空镀膜机的真空炉冷却后，破真空取出工件，进行检查与包装。

本发明之一种在工件表面形成复合膜的方法，其形成的复合膜硬度高、抗氧化性好，使耐磨性及抗变色性能更优化。

附图说明：

图1为本发明之工件的结构剖视图。

具体实施方式：

如图1所示，一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，包括工件本体1以及设于工件本体1外表面的抗变色耐磨复合膜，所述抗变色耐磨复合膜包括自下而上依次设置的底层2、底部耐磨层3、中介层4、贵金属膜层5、以及表面耐磨层6，且所述底部耐磨层3为掺杂Si元素的薄膜层。

进一步地，所述底部耐磨层3为TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层。

再进一步地，所述底部耐磨层3的厚度为0.5μm～5.0μm。

再进一步地，所述表面耐磨层6为透明的类金刚石薄膜层，其厚度为0.01μm～0.05μm。

再进一步地，所述底层2为Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm。

再进一步地，所述中介层4为不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm。

再进一步地，所述贵金属膜层5是Au、Pt、Rh、Pd、Ag、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm。

更进一步地，所述工件为金属工件。

具体地，所述工件为金属手表零配件如：表壳、表带、圈、底盖、螺钉等；所述工件还可以是金属首饰零配件，如项链、手链、指环、耳环、手环等。

一种在工件表面形成复合膜的方法，尤其是在金属手表零配件、或金属首饰零配件表面形成复合膜的方法，包括如下步骤：

a、将工件检查之后，固定于挂架上；

b、用超声波清洗工件，以去除工件表面所附着之油脂与抛光蜡；

c、对清洗完毕后的工件进行烘干，以去除工件所吸附之水分；

d、将完成烘干之工件置入真空镀膜机内，抽真空并加热，其中，真空镀膜机的真空炉之真空压力需低于7.5×10^-3Pa，温度须高于150℃；

e、用离子轰击工件，以去除工件表面的氧化膜；

f、以多弧离子镀或磁控溅射之物理气相蒸镀法在工件表面沉积形成底层2，即Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm；

g、采用阴极电弧蒸镀与磁控溅射蒸镀交互运用工艺，在底层2外表面镀上底部耐磨层3，即TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层，其厚度为0.5μm～5.0μm；

h、以多弧离子镀或磁控溅射法在底部耐磨层3外表面蒸镀中介层4，即不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm；

i、以磁控溅射法在中介层4外表面镀上贵金属膜层5，该贵金属膜层5是黄金(Au)、铂金(Pt)、铑金(Rh)、钯金(Pd)、银(Ag)、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，或者是黄金(Au)、铂金(Pt)、铑金(Rh)、钯金(Pd)、银(Ag)之一与镍(Ni)或铜(Cu)的合金材料制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm；

j、以物理气相蒸镀法(PVD)、或电浆辅助化学气相蒸镀法(PECVD)、或化学气相蒸镀法(CVD)于贵金属膜层5的表面沉积一层表面耐磨层6，即透明的类金刚石薄膜层，其厚度为0.01μm～0.05μm；

k、待真空镀膜机的真空炉冷却后，破真空取出工件，进行检查与包装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明专利范围所做的同等变化与修饰，皆落入本发明专利涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，包括工件本体以及设于工件本体外表面的抗变色耐磨复合膜，其特征在于：所述抗变色耐磨复合膜包括自下而上依次设置的底层、底部耐磨层、中介层、贵金属膜层、以及表面耐磨层，且所述底部耐磨层为掺杂Si元素的薄膜层,所述底部耐磨层为TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层,所述表面耐磨层为透明的类金刚石薄膜层。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，其特征在于：所述底层为Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm，所述底部耐磨层的厚度为0.5μm～5.0μm，类金刚石薄膜层的厚度为0.01μm～0.05μm。

3.根据权利要求2所述的一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，其特征在于：所述中介层为不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm。

4.根据权利要求3所述的一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，其特征在于：所述贵金属膜层是Au、Pt、Rh、Pd、Ag、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，其特征在于：所述工件为金属工件。

6.根据权利要求5所述的一种具有抗变色耐磨复合膜的工件，其特征在于：所述工件为金属手表零配件或金属首饰零配件。

7.一种在工件表面形成复合膜的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、将工件检查之后，固定于挂架上；

b、用超声波清洗工件，以去除工件表面所附着之油脂与抛光蜡；

c、对清洗完毕后的工件进行烘干，以去除工件所吸附之水分；

d、将完成烘干之工件置入真空镀膜机内，抽真空并加热，其中，真空镀膜机的真空炉之真空压力需低于7.5×10^-3Pa，温度须高于150℃；

e、用离子轰击工件，以去除工件表面的氧化膜；

f、以多弧离子镀或磁控溅射之物理气相蒸镀法在工件表面沉积形成底层，即Ti膜层，其厚度为0.01μm～0.5μm；

g、采用阴极电弧蒸镀与磁控溅射蒸镀交互运用工艺，在底层外表面镀上底部耐磨层，即TiSiC薄膜层、TiSiN薄膜层或TiSiCN薄膜层，其厚度为0.5μm～5.0μm；

h、以多弧离子镀或磁控溅射法在底部耐磨层外表面蒸镀中介层，即不锈钢薄膜层，其厚度为0.01μm～0.1μm；

i、以磁控溅射法在中介层外表面镀上贵金属膜层，该贵金属膜层是Au、Pt、Rh、Pd、Ag、或上述各金属的合金材料之一制成的金属膜层，其厚度为0.1～1.0μm；

j、以物理气相蒸镀法(PVD)、或电浆辅助化学气相蒸镀法(PECVD)、或化学气相蒸镀法(CVD)于贵金属膜层的表面沉积一层表面耐磨层，即透明的类金刚石薄膜层，其厚度为0.01μm～0.05μm；

k、待真空镀膜机的真空炉冷却后，破真空取出工件，进行检查与包装。