CN1203207C - 给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法，镀膜是在真空中在薄金属片上溅射上一层金属化合物。薄金属片在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩等离子体中、以等离子体离子的可变流量率和可变能量被处理可变的时间。借助于至少一个含铬或含铬合金的靶子的反应性磁控管雾化而把一层氧化铬层或含氧化铬的层连续地溅射上去。该膜层是在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩-氧混合气中用至少一个雾化源溅射上去的。在给薄金属片镀膜时，工作点被恒定地保持在规定的限度之内，薄金属片被确定地与热缓冲物作热接触。薄金属片的镀膜一直要继续到其上的膜达到一阶或二阶干涉的指定干涉色为止。在薄金属片被等离子体处理后，借助于在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩气中的磁控管雾化而在被等离子体处理过的薄金属片上溅射上一层铬或含铬合金层。

Description

给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法

本发明涉及给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法，并涉及镀膜的由镍或镍合金组成的薄金属片。这种类型的镀膜薄金属片优选是有侧向结构的(Laterally textured)并特别是用作电动剃须刀的刀片的。

以镍的薄金属片为基础的这种类型的剃须刀片和其它产品通常都是用电镀法制造的。用各种各样的工艺方法有可能做出既有带缝隙的侧向结构又有形成刀刃的凸出部分。

最近，由于种种理由而试着要让这些可交换使用而用于不同区域的刀片做上易于看清的标记，以使不致发生混用的危险。

已知有多种方法可给剃须刀片镀上延长其使用寿命的膜层，以及给金属薄片特别是剃须刀和刀片做出色彩效果。

总的说来，可以做出结论，即生产剃须刀片的多种已知方法并不能提供出最佳的解决办法。任何的已知方法都不能满足这种剃须刀片的基本要求，这些要求如：防止混用的可见标志；不同的皮肤类型和不同的身体部位分开使用，令人愉悦的装饰性和审美设计；防止与皮肤接触时发生镍过敏；以及使用寿命长等。

为消除这些不足之处，在一份尚未向公众公开的德国专利申请书19800758.2中已建议，优选用电镀法生产的由镍或镍合金组成的金属薄片应在真空中、在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩等离子体中对其至少一面的面积作时间可调、等离子体中离子的流量率和能量可调的处理。然后，借助于至少一个由铬或含铬合金制造的靶，用至少一个溅射源，在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩-氧混合气中作反应性磁控管溅射而溅射上一层氧化铬的膜。在此过程中，工作点被保持恒定在设定的限界范围之内。在镀膜时，薄金属片应确定地与热缓冲物作热接触。薄金属片的镀膜一直要继续到其上的膜达到一阶或二阶干涉的预定干涉色为止。

在专利申请19800758.2中所建议的那种由镍或镍合金组成的镀膜薄金属片、特别是用作电动剃须刀的刀片，优选是用电镀方法制成，并在真空中在其至少一面的面积上溅射上一层金属化合物的膜。该膜由铬或含铬合金的氧化物组成。该膜的厚度用特定的具有一阶或二阶干涉的干涉色来确定。膜厚的范围在20和300nm之间。

这些由镍或镍合金组成的、优选用电镀法制成的薄金属片，在它制成后用清洗和干燥过程进行过清洁处理。但是，即使清洗和干燥过程是很彻底地进行的，也不可能防止发生有限的污染，特别是由干残留物所引起的污染。因此，在剃须刀片上特别是缝隙附近会不可避免地出现一薄层以条纹和干残留物形式存在的污染。专利申请19800758.2所建议的方法中，这一污染意味着尚未达到最佳的耐磨性。即使等离子体处理过程做得更彻底，也不可能抵消镍表面上这一污染层的负面效应。

现在，优选用所建议的方法制成、并在其至少一个面上在真空中用溅射法镀上一层金属化合物膜的由镍或镍合金组成的镀膜薄金属片，仍存在的问题是，这层铬或含铬合金氧化物的膜在该薄金属片上的粘结质量还不符合要求的质量，亦即还没有展示出满意的粘结强度。其原因是在薄金属片制成后需要进行的清洗和干燥过程所形成的污染层。虽然做过一系列的试验来改变清洗和干燥过程，如使用清洁剂、在碱性或酸性介质中漂洗，还做过蚀刻掉表面氧化层和控制氧化作用的试验，但都没有能消灭掉这一污染层。在真空镀膜过程临开始前在酸中进行处理也试验过。在以前，不可能避免这样的结论：即先前所建议的方法代表着最佳的方法，上述努力中没有一项能改进这一方法。即使最佳化的等离子体处理过程一再重复试验，也没有取得令人满意的无残留物的结果。

本发明的基本目的是要改进给由镍或镍合金组成的薄金属片镀膜的方法、改进镀膜的由镍或镍合金组成的薄金属片、优选是电动剃须刀的刀片，使之如专利申请1980758.2中所说的具有可做成任何要求颜色的耐磨的膜，并有很好的粘结强度和很薄的厚度，要改进得使该薄金属片承受磨损负荷时，这一在清洗和干燥过程中形成而即使在随后的等离子体处理中也不能无残留地消除的污染层再不会对使用寿命发生负面影响。另一个意图是，象已建议的方法中所说的那样，要满足一个特殊的要求，即色许差必须很小而颜色的均匀性必须很高。该方法将是生产率很高而经济的，亦即是可以自动化的。进行镀膜时不能给薄金属片加上过大的热负荷这一要求也将得到满足。应当有可能给所建议的薄金属片做上在磨耗负荷下的使用寿命的指示器，特别是用于电动剃须刀时的使用寿命的指示器。而这种薄金属片的不同凡响之处是该指示器可被调节到预定值范围。这些使用特性将不会受到镀膜前的清洗和干燥过程的负面影响。

本发明涉及一种给用电镀法制成的、由镍或镍合金组成的金属片镀膜的方法，该方法借助于在真空中在金属片的至少一面的面积上溅射上一层金属化合物膜，还借助于在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩气等离子体中，并以等离子体离子的流量和能量可调节的方式，处理以可调节的时间，然后借助于在氩-氧混合气中、在压力为10^-3至10^-2毫巴之下，使用至少一个溅射源的、由铬或含铬合金制成的至少一个靶子的反应性磁控管溅射而溅射上一层氧化铬或含氧化铬的膜，在镀膜时，工作点被保持恒定，并把金属片确定地与热缓冲物作热接触，该金属片的镀膜一直要继续进行到达到一阶或二阶干涉的预定干涉色为止，

在该方法中，在金属片作等离子体处理后，借助于在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩气下的磁控管溅射，在等离子体处理过的金属片上溅射上一层铬或铬合金的膜。

本发明也涉及一种用电镀方法制成的、在真空中、在至少一面面积上溅射上一层金属化合物膜的由镍或镍合金组成的镀膜金属片，该膜由铬或含铬合金的氧化物组成，膜厚由具有一阶或二阶干涉的干涉色来确定，膜厚范围在20nm和300nm之间，并在金属片和溅射的铬或铬合金的氧化物膜之间镀有一层铬或铬合金的膜。

已经发现，如果由镍或镍合金组成的薄金属片在经等离子体处理后，在反应性溅射氧化铬膜或含铬合金氧化物膜以前，能在薄金属片被部分污染的镍表面上镀上一层铬或铬合金的膜，就可使先前建议的方法得到改进。本发明的方法可被表达为“埋藏镍表面原理”。紧接在等离子预处理过程后，首先在被部分污染的镍表面上镀上一层厚几个毫微米的铬或铬合金的膜。用这一方法，在大气中形成的氧化镍和异物层就借助于铬的部分氧化而减薄了，而且被一层铬或铬合金所复盖。在溅射铬层以前进行并且是绝对必要的等离子体处理，保证了被部分污染的镍表面与铬或铬合金膜之间良好的粘结。铬或铬合金膜必须有足够的厚度以使呈金属性，表面能高度反射。下一步，可用已知的方式往该铬或铬合金溅射膜上加镀氧化铬膜，把它用作干涉性镀膜。由于镀膜是不间断地在真空中进行的，就能在新生态的铬或铬合金膜与氧化铬膜之间取得非常好的粘结，而不再需要另外的等离子体侵蚀。这一“埋藏镍表面原理”，借助于PVD手段，在被溅射上氧化铬或含铬合金的氧化物的有光学干涉作用的膜以前，暂时在形成一层有很好粘结强度的铬或铬合金表面。它还利用了铬和铬合金对镍的良好附着力，同时也利用了氧化铬对铬的同样良好的附着力。

按照本发明镀过膜并镀有膜系统的由镍或镍合金组成的薄金属片，包括溅射在薄金属片上的铬或铬合金膜以及在该膜上溅射的氧化铬或含铬合金氧化物的膜，能保证在它制成后由清洗和干燥过程所形成的污染层不会对镀膜薄金属片的特性产生任何负面影响。

如果溅射的铬或铬合金膜的厚度为3nm至20nm，那将是有利的。

下面将参照一个示例性实施方案对本发明作更详细的描述。

按照本发明，所制造的是电动剃须刀的刀片。这种由镍制成并用电镀法生产出的刀片，厚为50μm，具有用于面部胡须的缝隙造型(pattern of apertures)。刀片上标记有型号、关于审美外观和设计的评价以及它的平均使用寿命。

本方法是在已知的多室式溅射机中实施，被镀膜的薄金属片以直线方式通过该溅射机。为此目的，薄金属片被放在传送板上，传送板由10mm厚的铝板组成，铝板上附着有带磁性的硬聚合物薄板。等离子体处理和镀膜是一组一组进行的，每组面积为80×50cm，由单个的刀片组合而成。聚合物薄板的磁力吸引可保证刀片与作为热缓冲物的传送板之间有确定而紧密的热接触。在传送板连同附着在其上的刀片被送入真空后，下一个真空室借助于一个气体入口就建立起了3·10^-3毫巴的氩气压力。等离子体处理是借助于一个离子源用已知的方法进行的。传送板及粘着在它上面的刀片在离子源产生的离子流中以往复运动的方式通过多次。

在另一个邻接的真空室内安装有一个磁控管溅射源和配用的铬靶。氩气作为生产气体被从入口系统输入。在该真空室内，镀上了本发明的铬膜，以便盖住污染物并使之不起作用。

借助于作为磁控管溅射源的靶的两块铬板的反应性磁控管溅射的镀膜是在下一个真空室内进行的。为此目的，借助于气体入口系统既通入氩气又通入氧气。用一台正弦波发电机向两个联合工作的磁控管溅射源供应10kW的功率，在这种状态下，两个靶子以50kHz的频率交替地被连接成磁控管气体放电的阴极和阳极。这一双磁控管系统能产生出脉冲式溅射，它能保证在压力约为2·10^-3毫巴的氩氧混合气中进行的镀膜过程具有长时期的稳定性。氧的含量被调节成使等离子体特征发射线的强度恰好等于无氧溅射即在纯氩中溅射的强度的10％。

在用铬进行的第一次金属镀膜和第二次反应性镀膜时，传送板连同刀片一起以一定的速度周期性地作直线运动通过该冷凝粒子流(flowof condensing particles)。

在刀片上形成的、厚度为上述范围的、在铬膜上的化学计量氧化铬膜，其不同凡响的性能是很高的耐磨性和很鲜艳的色彩。在此项溅射过程后，已按照本发明镀上两层膜的刀片就用已知方法移至空气中。

Claims (4)

1.一种给用电镀法制成的、由镍或镍合金组成的金属片镀膜的方法，该方法借助于在真空中在金属片的至少一面的面积上溅射上一层金属化合物膜，还借助于在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩气等离子体中，并以等离子体离子的流量和能量可调节的方式，处理以可调节的时间，然后借助于在氩-氧混合气中、在压力为10^-3至10^-2毫巴之下，使用至少一个溅射源的、由铬或含铬合金制成的至少一个靶子的反应性磁控管溅射而溅射上一层氧化铬或含氧化铬的膜，在镀膜时，工作点被保持恒定，并把金属片确定地与热缓冲物作热接触，该金属片的镀膜一直要继续进行到达到一阶或二阶干涉的预定干涉色为止，

在该方法中，在金属片作等离子体处理后，借助于在压力为10^-3至10^-2毫巴的氩气下的磁控管溅射，在等离子体处理过的金属片上溅射上一层铬或铬合金的膜。

2.权利要求1的方法，其特征在于，所溅射的铬或铬合金的膜的厚度为3nm至20nm。

3.一种用电镀方法制成的、在真空中、在至少一面面积上溅射上一层金属化合物膜的由镍或镍合金组成的镀膜金属片，该膜由铬或含铬合金的氧化物组成，膜厚由具有一阶或二阶干涉的干涉色来确定，膜厚范围在20nm和300nm之间，并在金属片和溅射的铬或铬合金的氧化物膜之间镀有一层铬或铬合金的膜。

4.权利要求3的由镍或镍合金组成的镀膜金属片，其特征在于，该铬或铬合金的膜的厚度为3nm至20nm。