CN107405876B - 用于钢基材的非金属涂层及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括由氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者制备的第一层和由氮化铬制备的第二层。第二层的厚度为3nm至30nm，第一层和第二层共同形成总厚度不超过300nm的叠层结构。

Description

用于钢基材的非金属涂层及其形成方法
技术领域
本发明一般地涉及用于钢基材和用于经涂覆的钢基材的非金属涂层。更具体地，本发明涉及包含至少一个保护层和至少一个吸收层的多层非金属涂层，以及用于在钢基材上或在经涂覆的钢基材上形成这样的涂层的方法和系统。
背景技术
经常通过对冷轧或热轧钢板进行热成型来生产机动车辆组件。这样的汽车钢产品的实例包括车辆柱、支承件、保险杠、门槛板、燃油箱组合件、门框和例如机动车辆底板的部件的组件。热成型在高于700℃的温度下进行且经常包括对钢板进行热冲压。然后进行组件的快速冷却以改善最终产品的机械强度和其他特性。
遗憾地是，未经涂覆的钢基材易受氧化皮形成、腐蚀和脱碳影响，这可在热成型期间在基材露出的表面上发生。这些类型的表面缺陷可以导致最终产品中降低的机械强度并且在成型工具上产生增加的磨损。此外，这些类型的表面缺陷使得更难给组件的表面上漆，并且可导致随后施加的漆层的差粘合性。
已提出多种解决方案以用于降低这些类型的表面缺陷的严重程度。例如，可以对热成型钢部件进行喷丸处理以除去表面腐蚀和氧化皮，但是这需要高水平能量并且可能对组件的其他特性产生负面影响。或者，可在受控气氛炉中加热钢基材以在最初就防止表面缺陷发生，但是这种解决方案增加了用于进行热成型工艺的系统的成本和复杂性。或者，可在热成型之前涂覆钢基材。作为实例，WO 2013/166429中公开了用于钢基材的涂层，其包括一至三个不同的层，各个层不含金属原子。该层的组成至少包括硅和碳，并且涂层的总厚度不超过约300nm。
提供克服至少一些上述缺点的非金属涂层和方法将是有益的。
发明内容
根据至少一个实施方案的一个方面，提供了用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。
根据至少一个实施方案的一个方面，提供了经涂覆的钢组件，包括：钢基材；形成于钢基材上的非金属涂层，所述非金属涂层包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。
根据至少一个实施方案的一个方面，提供了使用非金属涂层涂覆钢组件的方法，包括：提供钢基材或经涂覆的钢基材；在钢基材或经涂覆的钢基材上沉积非金属涂层，所述非金属涂层包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含氮化铬的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。
根据至少一个实施方案的一个方面，提供了用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和包含金属氮化物的第二层，第二层的厚度为3nm至30nm，其中第一层和第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构。
附图说明
图1是示出沉积在基材上的非金属涂层的第一层结构的简化截面图。
图2是示出沉积在基材上的非金属涂层的第二层结构的简化截面图。
图3是示出沉积在先前涂覆的基材上的非金属涂层的第一层结构的简化截面图。
图4是示出沉积在先前涂覆的基材上的非金属涂层的第二层结构的简化截面图。
图5是使用非金属涂层涂覆钢基材的方法的简化流程图。
图6a是示出使用非金属涂层涂覆钢基材的第一生产系统的简化框图。
图6b是示出使用非金属涂层涂覆钢基材的第二生产系统的简化框图。
图7是示出沉积在基材上的第一示例性非金属涂层系统的简化截面图。
图8是示出沉积在基材上的第二示例性非金属涂层系统的简化截面图。
具体实施方式
给出以下描述以使得本领域技术人员能够制造并使用本发明，以及在具体应用及其要求的上下文中提供以下描述。对所公开实施方案的各种修改对本领域技术人员是很明显的，以及在不脱离本发明的范围的情况下本文所限定的一般原理可应用于其他实施方案和应用。因此，本发明不旨在限于所公开的实施方案，而是给予与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围。此外，应理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应视为是限制的。本文中“包括/包含”或“具有”及其变体的使用意指涵盖其后所列出的项目、其等同物以及附加项目。
整个说明书和所附权利要求中使用的术语“涂层”是指形成在基材上的单个层的堆叠。基材可以是“坯件”或由坯件形成的“成品组件”。基材可以是裸钢基材或经先前涂覆的钢基材，例如镀锌钢基材。更一般地，先前施加的涂层可以是金属涂层、金属合金涂层或非金属涂层。
术语“层”用来描述涂层内表现出预期功能的沉积结构(例如保护层/吸收层)。层可以由单个层次或多个层次组成。在整个说明书和所附权利要求中，术语“子层”用来标识层内的不同层次。一般而言，层内的各个层次由不同材料制造。
术语“层厚度”是指涂层内标识的层的材料厚度。当层包含多个子层时，用于所述层的术语“层厚度”意指所有子层厚度的总厚度。
可互换地使用术语“涂层厚度”、“涂层的厚度”和“总层厚度”来指涂层内所有层的层厚度的总和。
术语“非金属”用于描述涂层中单个层中的每一个。描述为“非金属”的层也可以分类为“不含金属”，这意指所述层不包含金属原子。例如，如以下所讨论的，保护层1是非金属的，也是“不含金属的”。另一方面，描述为“非金属”的层可包含金属原子，但所述层不表现通常与块体金属材料相关的任何特性。例如，非金属层不表现出块体金属材料典型的高反射率、电导率、热导率和延展性特征。如以下所讨论的，吸收层2包含金属原子但为“非金属”的，因为金属原子包含在岛状结构中或者因为层太薄而不能起块体金属材料的作用。当然，仅包含“非金属”层的涂层也描述为是“非金属”的。“非金属”涂层或层可包含不可避免的金属原子杂质。此外，术语“非金属”不旨在排除半金属或准金属，例如硅。
现参照图1，示出了根据本发明的一个实施方案的非金属两层涂层10的侧面截面视图。涂层10包含保护层1和吸收层2，其共同形成布置在钢基材3上的层状结构或层的堆叠。在图1中示出的实例中，涂层10直接施加到钢基材3的裸表面上。图1中的水平虚线表示保护层1内任选的子层结构或分层。在这个任选的构造中，保护层1包含共同提供保护功能的多个子层。
图2示出另一非金属两层涂层12的侧面截面视图，所述涂层也包括沉积在钢基材3上的保护层1和吸收层2。在图2中示出的实例中，涂层12直接施加到钢基材3的表面上。如以上参照图1所述，虚水平线表示保护层1内任选的子层结构或分层。
图3和图4分别示出图1和图2中所示的相同涂层10和12，但其施加在支承于基材3表面上的涂层4上。例如，涂层4为金属合金层或金属镀层，例如锌镀层。任选地，附加的未示出涂层形成于涂层4与基材3之间。
明显地，相对于基材3，涂层12中层1和层2的次序与涂层10中层1和层2的次序不同。当然，图1至图2中的层1和层2和图3至图4中的层1、层2和层4未按比例绘制。通常，需要分别形成具有足以呈现必需的保护特征和吸收特征的相应层厚度的层1和层2，但其也要足够薄以得到显著的成本和时间节省。
任选地，可使涂层10或涂层12的层顺序在图1至图4中所示的结构的顶部重复一次或更多次以形成更厚的涂层。例如，可能需要施加多个涂层以获得具有期望特性的组件。
仍然参照图1至图4，保护层1由SiOx、SiNx和SiOxNy中的至少一者制成，其中0≤x≤2以及0≤y≤1.33，吸收层2由金属氮化物制成。特别地，已发现CrN(氮化铬)非常适合于形成吸收层2。CrN在制造工艺中用作硬材料层以增加工具的使用寿命，除了别的以外，并且可通过反应性溅射来制造。这种氮化合物的特征为在1μm至3μm的波长范围内相对于铁更高的吸收行为，并且还显示出非常好的物理和化学耐受性。CrN在该波长范围内的吸收行为导致在热成型过程中更快且更有效地加热基材。其他金属氮化物也可适合于形成吸收层2，例如TiN、AgNx、CNX和CuNx中的一者或更多者。
作为具体且非限制性实例，涂层10或涂层12的总厚度最高至300nm。然而，更优选地，涂层的总厚度最高至不超过约130nm。继续同一个非限制性实例，保护层1的层厚度优选地为约30nm至100nm，吸收层2的层厚度优选地为约3nm至30nm。当然，上述数值范围旨在提供用于形成适合于汽车工业中所遇到的典型应用的经涂覆的钢基材的指导。应理解，一些应用可能需要要求沉积更厚的涂层10或涂层12的涂层特征。如上所述，设想总层厚度最高至约300nm，但具有相应降低的成本和时间节省。
根据沉积的材料(CrN)的量，以均匀薄层的形式或者以岛状材料团簇(cluster)的形式施加吸收层2。以均匀薄层的形式施加的吸收层2产生“一副牌”型结构，其中保护层1和吸收层2为一个在另一个上形成的明显的层。因此，存在非常少的从一个层进入另一个层的材料结合。另一方面，以非邻接的岛状团簇形式施加的吸收层2具有相对大的岛状团簇之间的间隙，并且当在涂层形成期间将保护层1施加到吸收层2时，这些间隙变得填充有保护层1的材料。
为了优化氧化皮保护层的吸收特性，产生“基于等离子体激元的层漆”。就此而论，岛状材料团簇起重要作用。金属岛层的行为的原因在于电子在岛内而不是岛间自由移动这一事实。由于部分和暂时的岛内电荷转移，局部电场强化发生，也称为等离子体激元-等离子体激元之间的相互作用。这导致当电磁辐射经过该层时特性上受到影响的结果。确切地，这个影响为在这个具有非金属材料的涂层中实现的吸收增强。以简化的形式，可以表达为金属等离子体激元为离域传导电子的纵向谐振。
在毕竟为本文使用的非金属的情况下，则涉及的是价电子的集体振荡(collective oscillation)。
如果将吸收层2的岛状团簇施加到基材3上，则非常薄的约3nm的层足以实现期望特性。在此，不含金属并且不将金属或合金的反射特性和其他特征特性并入层系统内也是重要的。
现参照图5，示出的是根据一个实施方案的方法的简化流程图。其中清洁基材3的任选准备步骤40可在沉积涂层10或涂层12之前进行清洁。将基材3引入加工室(真空室)。在此，在第一加工步骤41中，使用等离子体对基材的表面进行清洁。或者，可省略清洁。在两个连续加工步骤42至43中，将层1、层2沉积到基材3上。作为具体且非限制性实例，保护层1和保护层2使用溅射技术来形成。在最后的步骤45中，从加工室中移出基材。
在首先将吸收层2沉积到裸钢基材或经先前涂覆的钢基材表面上的情况下获得涂层10。随后将保护层1作为单层或多个子层进行沉积。
在首先施加保护层1的情况下获得涂层12。首先施加保护层1实际上是为了实现薄层涂层系统在钢基材3上的良好粘附。
如上所述，在真空中使用辉光放电、加热或其他对基材的清洁对待施加涂层10或涂层12的表面进行清洁是任选的。与包括用于清洁基材的组件的现有技术系统相比，因此可简化用于形成这种涂层的系统，并且降低这种系统的成本。有利地，省去基材清洁步骤也缩短了形成经涂覆的组件的生产时间。在一些情况下，例如当SiNx用于直接在基材上形成保护层时，使用等离子体清洁进行钢板的制备是有利的。
或者，保护层1使用等离子体支持的化学气相沉积(PE-CVD)来形成，吸收层2使用溅射技术来形成。使用PE-CVD来形成保护层1产生显示优异氧化皮保护特征的涂层。
现参照图6a，示出了根据本发明的一个实施方案的用于形成经涂覆的钢基材的线列式(in-line)系统的简化框图。将钢板(每个尺寸最高至约3米×6米且厚度最高至约30mm)以堆叠体(magazine)20的形式引入系统。根据具体系统的构造，可涂覆更大或更小尺寸的钢板。在具体且非限制性实例中，最多至10个板在堆叠体20中位于彼此之上并且可以使用适合的转移设备直接相继供应给涂覆过程，使得板沿着经过溅射靶下面或之间的水平路径移动。
线列式系统包括至少两个真空室。在图8a示出的具体系统中，存在通过真空阀(未示出)彼此分离的三个真空室21、22、23。将多个钢板装入堆叠体20中，然后将堆叠体20引入第一真空室21。在关闭通向外面的真空阀之后，将第一真空室21抽空至小于20mPa的压力。然后打开通向第二真空室22的阀，然后将堆叠体20运输进入第二真空室22。在将堆叠体20引入第二真空室22后，关闭通向第二真空室22的阀，并且使第一真空室21通风以便能够接受下一个来自外面的堆叠体20。任选地，当第三真空室23不存在时，可使第一真空室21保持在减压下以支持除去来自第二真空室22的经涂覆的金属板。
仍参照图6a，在第二真空室22中任选地对钢板进行等离子体清洁并且直接相继对其进行涂覆，并且随后再次以堆叠体20的形式使其平直地堆叠在彼此之上。在涂覆过程完成后，打开通向第三真空室23的阀。将具有经涂覆的钢板的堆叠体20运输进入先前抽空至20mPa或更低压力的第三真空室23，并且关闭通向第二真空室22的阀。使第三真空室23通风，并且将具有经涂覆的钢板的堆叠体20移除至外面。当然，如果第三真空室23不存在，则以引入经涂覆的钢板的相同方式经由第一真空室21将其移除至外面。
现参照图6b，示出了用于形成根据一个实施方案的经涂覆的基材的卷对卷(roll-to-roll)系统的简化框图。在这种情况下，将待涂覆的钢基材作为条带材料引入然后当其经过该系统时连续地对其进行涂覆。完全卷绕的钢带材料位于真空中，或者用于钢带的卷绕单元30和退绕单元31位于具有溅射单元的真空室32的外面。相应地设计真空室32。当使用真空室32外面的卷绕单元30/退绕单元31时，通过具有密封缘(未示出)的窄气锁34引入且放出钢带材料，使得可将真空室32中的部分真空以几乎稳定的方式保持低。
如上所述，可使用溅射技术沉积保护层1和吸收层2。在这种情况下，图6a和图6b中示出的系统包括至少一个溅射模块。任选地，系统配置为使得在两个溅射模块(未示出)之间进给钢带或钢板，使得可将涂层10或涂层12同时施加到钢带或钢板的前表面和后表面。这样的系统产生显著的成本和时间节省。
或者，使用PE-CVD沉积保护层1，使用溅射技术沉积吸收层2。在这种情况下，图6a和图6b中示出的系统包括至少一个PE-CVD模块和至少一个溅射模块。任选地，系统配置为使得在两个PE-CVD模块之间以及在两个溅射模块之间进给钢带或钢板，使得可将涂层10或涂层12同时施加到钢带或钢板的前表面和后表面。这样的系统产生显著的成本和时间节省。特别地，与用于脉冲DC的溅射源和电源相比，PE-CVD模块便宜得多。因为用PE-CVD生产的例如厚度为30nm SiOx层的涂覆时间比通过溅射生产层需要的时间明显更少，所以实现了额外的节省。在用于吸收层2的溅射模块的情况下，因为待生产的层厚度优选为小于10nm，所以实现了大的成本降低。
使用PE-CVD方法带来以下优点：等离子体中的初始化合物的活化允许沉积期间明显更低的温度。在等离子体支持的氧化物沉积中，使用硅烷SiH4和笑气N2O：
3SiH4+6N2O→3SiO2+4NH3+4N2
由TEOS的二氧化硅的等离子体沉积也是可能的：
Si(OC2H5)4→SiO2+分解产物
此外，如在等离子体氮化物的沉积中，利用三极管配置对二氧化硅进行等离子体沉积还允许调节层张力。等离子体反应器的三极管配置用于更好地调节层张力。以这种方式，高等离子体密度可通过高频率发生器来调节，而朝向基材的离子的加速可通过低频率发生器来实现。
或者，保护层1也可气相沉积。为此，SiO2从坩埚热蒸发或通过电子束蒸发，同时钢板或钢带移动穿过“蒸汽云”且同时被SiO2涂覆。实际涂覆过程在室内发生。
待涂覆的钢表面在加工之前必须保持无尘且无油脂。所有非不锈钢可作为钢基材。
实施例I
图7示出第一示例性涂层50的简化截面图。涂层50包含形成在吸收层2上的保护层1，其又形成在钢基材3上。在这个实施例中，吸收层2使用CrN(氮化铬)制成，保护层1使用Si3N4(氮化硅)制成。非限制性层厚度值为CrN＝15nm以及Si3N4＝30nm。在这个实施例中，Si3N4的层厚度足够小使得随后电阴极涂层(E-涂层)处理的性能不受影响。厚度低于30nm的CrN在1μm至3μm范围内表现出高的吸收。
实施例II
图8示出第二示例性涂层60的简化截面图。涂层60包含形成在吸收层2上的具有两个子层的保护层1，其又形成在钢基材3的表面上。在这个实施例中，吸收层2使用CrN(氮化铬)制成，保护层1使用Si3N4和SiO2制成。SiO2为最上面的子层并且在随后上漆步骤期间改善漆粘合性。非限制性层厚度值为CrN＝17nm、Si3N4＝40nm以及SiO2＝12nm。
更普遍地，根据一个实施方案的涂层具有以下结构：CrN＝17nm，SiOxNy＝40nm且SiO2＝12nm，其中0≤x≤2以及0≤y≤1.33。
虽然在本文描述并说明了几个发明实施方案，但是本领域普通技术人员将容易预见用于执行所述功能、和/或获得所述结果和/或本文描述的优点中的一个或更多个的多种其他手段和/或结构，并且这些变型和/或修改中的每个被认为在本文描述的实施方案的发明范围内。更普遍地，本领域技术人员容易理解的是本文描述的所有参数、尺寸、材料和构造意指为示例性的并且实际的参数、尺寸、材料和/或构造将取决于具体应用或使用发明教导的应用。本领域技术人员认识到或使用不超出常规实验能够确定本文描述的具体发明实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施方案仅作为实例给出，并且在所附权利要求以及其等同物范围内，除如具体所述和要求保护的之外可实践发明实施方案。本公开内容的发明实施方案涉及本文所述的各个单独的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法。此外，如果这些特征、系统、制品、材料、工具和/或方法没有互相不一致，则这些特征、系统、制品、材料、工具和/或方法中的两个或更多个的任何组合包含在本公开内容的发明范围内。
本文所限定且使用的所有限定应理解为优先于字典限定和/或限定的术语的普通意思。本文在说明书以及在权利要求中使用的没有明确数量限定的用语，除非明确指出相反，否则应理解为意指“至少一个/种”。如本文在说明书以及在权利要求中使用的短语“和/或”应理解为意指所结合要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下结合地呈现以及在另一些情况下分离地呈现的要素。
用“和/或”列出的多个要素应当以相同的方式来解释，即所结合的要素中的“一个或更多个”。除了由“和/或”子句具体地所指明的要素之外，其他要素任选地存在，不管与具体地所指明的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制实例，参考“A和/或B”，当与开放式语言例如“包含”结合使用时，在一个实施方案中可以仅涉及A(任选地包含除B之外的要素)；在另一个实施方案中可以仅涉及B(任选地包含除A之外的要素)；在又一个实施方案中可以涉及A和B二者(任选地包含其他要素)等。
本文在说明书以及在权利要求中使用的“或者”应理解为具有与上述限定的“和/或”相同的含义。例如，当使列表中的项目分离时，“或者”或“和/或”应解释为包含性的，即包含至少一个，但也包含许多或一系列要素的多于一个和任选地附加的未列出的项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅……之一”或“恰好……之一”或当在权利要求中使用时“由……组成”是指包含许多或一系列要素中的恰好一个要素。通常，当前面修饰有排外性术语(例如“任一”、“……之一”、“仅……之一”或“恰好……之一”)时，如本文使用的术语“或者”只被解释为表示唯一的替代(即，“一个或其他但不是二者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”具有其在专利法领域所使用的普通含义。
如本文在说明书以及在权利要求中使用的，参照一个或更多个要素的列表，短语“至少一个”应理解为意指选自要素列表中任何一个或更多个要素中的至少一个要素，但不必包括要素列表内具体列出的各个和每个要素中的至少一个并且不排除要素列表中要素的任何组合。该限定还允许除短语“至少一个”涉及的要素列表内具体所指明的要素之外要素可以任选地存在，不管与具体所指明的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或等价地，“A或B中的至少一个”，或等价地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可以涉及至少一个，任选地包含多于一个，A，不存在B(并且任选地包含除B之外的要素)；在另一个实施方案中，涉及至少一个，任选地包含多于一个，B，不存在A(并且任选地包含除A之外的要素)；在又一个实施方案中，涉及至少一个，任选地包含多于一个，A，且至少一个，任选地包含多于一个，B(并且任选地包含其他要素)；等等。
还应理解，除非明确指出相反，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序不必限制于方法的步骤或动作所叙述的顺序
数值范围包括限定范围的端点值。例如，“X至Y”包含X和Y二者以及X与Y之间的所有值。
在权利要求中以及在上述说明书中，所有过渡性短语，例如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……构成”等应理解为是开放式的，即意指包括但不限于。只有过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别为封闭的或半封闭的过渡性短语。
为了说明，已给出本发明方法和实施方案的前述描述。其并不旨在为详尽的或限制本发明于所公开的精确步骤和/或形式，并且明显地，根据上述教导许多修改和变型是可能的。旨在本发明的范围和所有等同物由所附权利要求所限定。

Claims (23)

1.一种用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：
包含第一子层和第二子层的第一层，所述第一子层包含氮化硅，所述第二子层包含二氧化硅，所述第二子层呈现所述非金属涂层的用于暴露于漆的最外表面；和
包含氮化铬的第二层，所述第二层的厚度为3nm至30nm，
其中所述第一层和所述第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构，
其中所述第二层包含岛状团簇，其中岛状结构是非邻接的，其中来自所述第一层的材料占据所述岛状结构之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述第二层形成于所述第一层与所述基材之间。
3.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述第一层的厚度为30nm至100nm。
4.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述叠层结构的总厚度不超过100nm。
5.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述第二层是基本上连续的，其中所述第二层的厚度是基本上均匀的。
6.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述第一层的所述第一子层由所述氮化硅组成。
7.根据权利要求6所述的非金属涂层，其中所述第一层的所述第二子层由所述二氧化硅组成，所述第二层由所述氮化铬组成。
8.根据权利要求1所述的非金属涂层，其中所述第一层的所述第二子层由二氧化硅和具有式SiOxNy的氧氮化硅组成，其中0≤x≤2以及0≤y≤1.33。
9.一种经涂覆的钢组件，包括：
钢基材；
形成于所述钢基材上的非金属涂层，包括：
包含第一子层和第二子层的第一层，所述第一子层包含氮化硅，所述第二子层包含二氧化硅，所述第二子层呈现所述非金属涂层的用于暴露于漆的最外表面；和
包含氮化铬的第二层，所述第二层的厚度为3nm至30nm，
其中所述第一层和所述第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构，
其中所述第二层包含岛状团簇，其中岛状结构是非邻接的，其中
来自所述第一层的材料占据所述岛状结构之间的间隙。
10.根据权利要求9所述的经涂覆的钢组件，其中所述叠层结构的总厚度不超过130nm。
11.根据权利要求9所述的经涂覆的钢组件，其中所述叠层结构的总厚度不超过100nm。
12.根据权利要求9所述的经涂覆的钢组件，其中所述第二层形成于所述第一层与所述基材之间。
13.根据权利要求9所述的非金属涂层，其中所述第一层的所述第一子层由所述氮化硅组成。
14.根据权利要求9所述的非金属涂层，其中所述第一层的所述第二子层由二氧化硅和具有式SiOxNy的氧氮化硅组成，其中0≤x≤2以及0≤y≤1.33。
15.根据权利要求9所述的经涂覆的钢组件，其中所述第二层形成于在所述钢基材上的先前施加的涂层上。
16.根据权利要求15所述的经涂覆的钢组件，其中所述先前施加的涂层为金属层和金属合金层中的一者。
17.根据权利要求9所述的经涂覆的钢组件，其中所述第二层是基本上连续的，其中所述第二层的厚度是基本上均匀的。
18.一种使用非金属涂层涂覆钢组件的方法，包括：
提供钢基材或经涂覆的钢基材；
在所述钢基材或所述经涂覆的钢基材上沉积非金属涂层，所述非金属层包括：
包含第一子层和第二子层的第一层，所述第一子层包含氮化硅，所述第二子层包含二氧化硅，所述第二子层呈现所述非金属涂层的用于暴露于漆的最外表面；和
包含氮化铬的第二层，所述第二层的厚度为3nm至30nm，
其中所述第一层和所述第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构，
其中所述第二层包含岛状团簇，其中岛状结构是非邻接的，其中来自所述第一层的材料占据所述岛状结构之间的间隙。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一层和所述第二层使用溅射技术来沉积。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一层使用等离子体支持的化学气相沉积(PE-CVD)来沉积，所述第二层使用溅射技术来沉积。
21.一种用于钢基材或用于经涂覆的钢基材的非金属涂层，包括：
包含氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中的至少一者的第一层；和
包含金属氮化物的第二层，所述第二层的厚度为3nm至30nm，所述第二层呈通过其间隙填充有所述第一层的彼此间隔开的团簇的形式，
其中所述第一层和所述第二层形成总厚度不超过300nm的叠层结构，
其中所述第二层包含岛状团簇，其中岛状结构是非邻接的，其中来自所述第一层的材料占据所述岛状结构之间的间隙。
22.根据权利要求21所述的非金属涂层，其中所述第二层形成于所述第一层与所述基材之间。
23.根据权利要求21所述的非金属涂层，其中所述第二层由氮化铬组成。
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