CN1300376C

CN1300376C - 形成纳米复合层的方法

Info

Publication number: CN1300376C
Application number: CNB2004100089149A
Authority: CN
Inventors: 陈少扬
Original assignee: Winsky Technology Ltd
Current assignee: Winsky Technology Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: US7001675B2; CH694099A5; GB2402403A; ITRM20040015A1; GB2402403B; JP2004360065A; US20060008669A1; GB0400153D0; HK1072961A1; GB2402403B8; CN1572905A; DE102004012463A1

Abstract

本发明公开了一种在不锈钢基体10上沉积不锈钢和金属碳化物或金属氮化物比如碳化铬或氮化铬的纳米复合层的方法，它包括步骤：a)提供不锈钢基体10；b)在基体10上沉积不锈钢；c)在基体10上沉积碳化铬或氮化铬；和在基体10上形成不锈钢和碳化铬或氮化铬的纳米复合层14。

Description

形成纳米复合层的方法

技术领域

本发明涉及在基体上尤其是固态金属或金属合金基体上镀覆或沉积不锈钢纳米复合层的方法，以及由此镀覆得到的制品。

背景技术

不锈钢被应用于许多用途和行业，包括可佩带的、装饰性的或便携的物品，比如表壳、表带、手镯、眼镜架、珠宝和移动电话。由于为了美观的原因，采用了各种表面修饰，比如抛光、去污和喷砂。

不锈钢的维氏硬度通常为200HV。此相对低的硬度导致了在日常使用中不锈钢易于被刮伤或损坏。这就玷污了上述物品特别是表壳和表带的外观和吸引力，从而影响了这些产品的价值。

因此，人们采用了各种方法来处理不锈钢以提高其硬度，包括比如渗氮和渗碳。在渗氮过程中，通过形成氮化物而使不锈钢的表面被硬化。一般通过在氨气中加热不锈钢的方式将氮引入不锈钢中。在渗碳过程中，通过接触含碳物质将低碳不锈钢的外层变成高碳不锈钢。渗氮和渗碳两种方法均显著提高了不锈钢的表面硬度。经过渗碳处理的不锈钢的表面硬度可达到约800HV；而经过渗氮处理其表面硬度可达到约600HV。但是，两种方法均需要长时间的高温处理。例如，渗氮必须在524-549℃温度下进行，整个工艺要花费24至48个小时。渗碳要求达到1000℃的更高温度，整个工艺需要历时约20个小时。

渗氮和渗碳方法都基于固态扩散原理，其中，杂质原子比如氮和碳从不锈钢表面扩散进入大块基体的内部。扩散浓度的分布呈现梯度，扩散深度一般在20-30微米。通过被氮化的不锈钢形成氮化铬以及被碳化的不锈钢形成碳化铬来提高被处理的不锈钢的硬度。被处理的不锈钢的表面硬度最高，此处氮化铬或碳化铬的浓度最高，并且随着向大块基体内部延伸深度的增加而降低。

如上所述，渗氮和渗碳需要较长的处理时间和较高的处理温度，从而降低了生产能力和生产效率，增加了生产成本。另外，渗氮和渗碳工艺也存在以下缺陷。首先，获得被处理不锈钢的硬度和耐磨性是以损害其耐腐蚀性为代价的。因为没有新铬补充，氮化铬或碳化铬的形成将耗尽初始不锈钢晶粒内的铬含量，从而有害地影响了被处理不锈钢的耐腐蚀能力。

其次，渗氮和渗碳仅能用于具有较高初始铬浓度的奥氏体不锈钢基体，而不能用于马氏体不锈钢基体。

第三，为了提高扩散效率，被处理不锈钢的氮或碳的表面浓度相当高，从而会使被处理的不锈钢表面暗化或受损。因此，需要在扩散之后对进行表面处理比如抛光，以尽可能地将被处理不锈钢的表面恢复到初始颜色。一般用手工方式进行此处理，因而缺乏可控性和一致性。

另外一种硬化不锈钢表面的方法是，通过电镀在其上形成相对厚比如超过10微米的铬或钨层。但是，经过这样处理的不锈钢的表面颜色也远不同于平常不锈钢的颜色。电镀不锈钢的硬度还低于渗氮或渗碳的不锈钢。通过物理气相沉积也能将铬和钨的碳化物沉积在不锈钢基体上，使得被处理基体的表面具有高硬度。但是，经过这样处理的不锈钢的表面颜色仍然略不同于平常的不锈钢，从而妨碍了由这种处理不锈钢所制成的产品在市场上获得广泛认可。

另外，由于一些金属和合金比如铜、铜合金、铝、铝合金、镁、镁合金、钛和钛合金几乎没有或不含铬，因此由这些原料做成的基体既不可能渗氮，也不可能渗碳。金属硬铬的电镀仅可适用于铜及其合金的镀覆。铝及其合金、镁及其合金、钛及其合金在电解溶液中氧化很快，并且变成不导电体，从而阻止了电镀。尽管通过物理气相沉积(PVD)可以将高硬度的各种碳化物和氮化物层沉积在这些基体上，但是这些碳化物或氮化物的外观远不同于不锈钢。而且，陶瓷比如碳化物或氮化物的PVD使用例如频率为13.56MHz的射频(RF)电源，并且低沉积速率大大增加了制造成本。

因此，本发明目的之一是提供一种在固态金属或金属合金基体上沉积纳米复合层以提高基体表面硬度的方法，其减轻了上述讨论的常规方法所涉及的缺点，或者至少向公众提供了一种有用的替代方法。

本发明的另一目的是依据此处公开的方法提供沉积了纳米复合层的制品。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种在金属或金属合金基体上沉积纳米复合层的方法，其包括步骤：(a)提供至少一种金属或金属合金基体；(b)在所述至少一种基体上沉积不锈钢；(c)在所述至少一种基体上沉积第一种金属的碳化物或氮化物；和(d)在所述至少一种基体上形成所述不锈钢和所述第一种金属碳化物或氮化物的纳米复合层。

更具体地讲，本发明提供一种在金属或金属合金基体上沉积纳米复合层的方法，它包括步骤：a)提供至少一种金属或金属合金基体；b)将所述至少一种基体放置在第一位置，并通过物理气相沉积在所述至少一种基体上沉积不锈钢；c)将所述至少一种基体放置在第二位置，并在(b)步骤的之前、同时或之后通过物理气相沉积在所述至少一种基体上沉积第一种金属的碳化物或氮化物；d)使所述至少一种基体远离所述第一和第二位置，使得在所述至少一种基体上形成所述不锈钢和所述第一种金属的碳化物或氮化物的纳米复合层。本发明的第二方面提供了一种沉积了纳米复合层的金属或金属合金制品，所述纳米复合层的沉积方法包括步骤：(a)提供所述金属或金属合金制品；(b)在所述制品上沉积不锈钢；(c)在所述制品上沉积金属碳化物或金属氮化物；和(d)在所述制品上形成所述不锈钢和金属碳化物或金属氮化物的纳米复合层。

本发明涉及一种在金属或金属合金基体上沉积纳米复合层的方法，它包括以下步骤：

a)提供至少一种金属或金属合金基体；

b)在所述至少一种基体上沉积不锈钢；

c)在所述至少一种基体上沉积第一种金属的碳化物或氮化物；和

d)使得在所述至少一种基体上形成所述不锈钢和所述第一种金属的碳化物或氮化物的纳米复合层。

如上所述的方法，其中，所述基体至少主要由不锈钢制成。

如上所述的方法，其中，所述基体的硬度基本上与待沉积到所述基体上的不锈钢的硬度一样。

如上所述的方法，其中，所述基体至少主要由铜、铝、镁、钛或任何这些金属的合金制成。

如上所述的方法，其中，所述第一种金属是铬、钨、钽或钛。

如上所述的方法，它还包括提供沉积于所述至少一种基体上的不锈钢来源的步骤。

如上所述的方法，它还包括提供所述第一种金属来源的步骤。

如上所述的方法，它还包括提供沉积于所述至少一种基体上的所述第一种金属来源和所述不锈钢来源的步骤。

如上所述的方法，其中，沉积于所述基体上的所述第一种金属和所述不锈钢的来源是不锈钢和所述第一种金属的合金。

如上所述的方法，它还包括不锈钢和所述第一种金属原子的反应共溅射步骤。

如上所述的方法，它还包括在所述基体和所述纳米复合层之间形成第二种金属层的步骤。

如上所述的方法，其中，所述第二种金属为钛、锆、铪或钒。

如上所述的方法，其中，所述第二种金属层的厚度约0.01至0.20微米。

如上所述的方法，它还包括提供碳源的步骤。

如上所述的方法，其中，所述碳源是气态烃。

如上所述的方法，其中，所述气态烃是甲烷或乙炔。

如上所述的方法，它还包括提供氮源的步骤。

如上所述的方法，其中，所述氮源是氮气或氨。

如上所述的方法，它还包括在沉积不锈钢和所述第一种金属的所述碳化物或氮化物的过程中，使所述至少一种基体为负偏压的步骤。

如上所述的方法，其中，偏压在-20V至-200V之间。

如上所述的方法，它还包括步骤：

(e)将所述至少一种基体放置在第一位置，以便于在其上沉积不锈钢；

(f)将所述至少一种基体放置在第二位置，以便于在其上沉积所述第一种金属的所述碳化物或氮化物；和

(g)使所述至少一种基体远离所述第一和第二位置，以使得在所述至少一种基体上形成所述不锈钢和所述第一种金属的所述碳化物或氮化物的纳米复合层。

如上所述的方法，它还包括将所述至少一种基体放置在所述第一位置和所述第二位置之前，将所述至少一种基体放置在第三位置，以在其上沉积第二种金属。

本发明还涉及镀覆有纳米复合层的金属或金属合金制品，所述纳米复合层的镀覆方法包括步骤：(a)提供所述金属或金属合金制品；(b)在所述制品上沉积不锈钢；(c)在所述制品上沉积金属碳化物或金属氮化物；和(d)在所述制品上形成所述不锈钢和金属碳化物或金属氮化物的纳米复合层。

附图说明

现在将通过参考以下附图以例举方式来讨论本发明的优选实施方式：

图1A至1C是根据本发明第一实施方式的方法在不锈钢基体上沉积纳米复合层的步骤示意图；

图2所示为利用图1A至1C所示的方法处理的不锈钢基体的纳米结构示意图；

图3A所示为沉积纳米复合层之前不锈钢基体硬度的曲线图；

图3B所示为沉积纳米复合层之后不锈钢基体硬度的曲线图；和

图4所示是适用于实现本发明沉积方法的装置示意图。

具体实施方式

本发明镀覆方法的基本原理是，通过物理气相沉积在金属或金属合金基体上沉积不锈钢晶粒，并沿晶粒的晶界间隙形成了金属碳化物或金属氮化物如碳化铬或氮化铬。这种结构将阻止不锈钢晶粒的位错或滑移，从而获得高的表面硬度。

但是，与此相关的是，不可控的不锈钢和碳化铬或氮化铬的共沉积将仅能产生不锈钢、碳化铬、碳化铁等的杂乱混合物，不能提高被处理不锈钢基体的硬度。而且，由于碳化铬是不导电的陶瓷，因此必须使用射频(RF)电源。可是，这种电源与沉积不锈钢所需的直流(DC)电源不兼容。

因此，本发明方法的优选实施方式基于在含碳或含氮气体等离子体内铬的反应溅射之前、同时或之后沉积不锈钢。可使用DC和低频比如40kHz电源，使得工艺具有兼容性。

首先关于图1A至1C，提供了不锈钢基体10。这种不锈钢基体10可以是维氏硬度为200HV的奥氏体或马氏体不锈钢。为了减轻应力和增加纳米复合层在不锈钢基体10上的粘附力，首先如图1B所示按照以下讨论的方法在基体10上沉积钛(Ti)界面层12。界面层12的厚度为0.01至0.20微米，并且可以是锆(Zr)、铪(Hf)或钒(V)。然后，再利用下述的方法，将比如厚度为3微米的不锈钢和碳化铬14的纳米复合层沉积在界面层12上。

图2所示为不锈钢和碳化铬14的纳米复合层的纳米结构，包括分散着碳化铬分子18的不锈钢16的晶粒。

如图3A所示，在沉积纳米复合层14之前，不锈钢基体10的硬度始终是200HV。本发明很明显的特征是，在不锈钢基体10与不锈钢以及碳化铬或氮化铬纳米复合层14之间界面硬度的增加并没有突然停止。由于碳/氮和铬原子连续渗入不锈钢基体10，含量呈梯度分布的碳化铬或氮化铬也沿着基体10的不锈钢晶界被沉淀。结果是，纳米复合层具有均匀的硬度，即如图3B所示，3微米厚的不锈钢和碳化铬的纳米复合层硬度为600HV，而不锈钢基体10的硬度呈现梯度。在图3B所示的实施例中，硬度由不锈钢基体10和纳米复合层14界面(在水平轴用“0”标示)的600HV稳步地降到深入基体10内15微米时的200HV。因而，基体10的总硬度进一步得以提高。

在实践中发现，尽管纳米复合层的硬度与其厚度相互不成正比，即不是线性相关，但硬度是厚度的函数。特别是，如果不锈钢和碳化铬纳米层的厚度为3微米时，则具硬度将在600HV左右，4微米厚的层提供1,000-1,200HV的硬度。实验表明，这样形成层的维氏硬度在500HV至1,500HV之间。

图4是离子溅射装置的示意图，通常标为100的所述装置适用于本发明的方法。装置100包括室腔102，其通过第一通口104与真空泵(未示出)相连，并通过第二通口106可将氩气、气态烃比如乙炔(C₂H₂)或甲烷(CH₄)、或含氮气体比如氮气(N₂)或氨(NH₃)引入室腔102。室腔有一门108，可将待镀覆的基体10放入室腔102内，并且可从室腔102内移去已镀覆的基体10。

放置在室腔102内用于旋转的是多个导电托架110，被放置于其上的基体10可与装置100的其余部分同时旋转。电源112连接于托架110，用于使它们的电势为负偏压，从而也使放置在托架110上的基体10的电势为负偏压。与此有关的是，通过给不锈钢基体10加负偏压而产生的电场增强了铬原子和碳或氮原子在不锈钢基体10内的连续渗透(固体扩散)。此偏压优选在-20V至-200V。

与40kHz电源116相连的双面不锈钢靶114用于提供沉积在基体10上的不锈钢。为了外观相匹配，优选不锈钢靶114与待处理的不锈钢基体10相同。与可开关的40kHz电源120相连的双面纯铬靶118用作铬的沉积。因为有充足的铬的外部来源，所以不消耗位于不锈钢基体10的不锈钢晶粒中的铬。因而不会危及不锈钢基体10的耐腐蚀性。尽管现在本发明的上下文中已描述了不锈钢和碳化铬纳米复合层在不锈钢基体上的沉积，但是，可用其它的金属碳化物比如碳化钨、碳化钽或碳化钛，以及其它的金属氮化物比如氮化铬、氮化钨、氮化钽或氮化钛来替代碳化铬，此情况下的双面靶118可以是钨(W)、钽(Ta)或钛(Ti)。可开关的电源120也与双面纯钛靶122相连，以提供沉积在基体10上作为如上所述的界面层12的钛源。当使用其它金属比如锆、铪或钒沉积在基体10上作为如上所述的界面12时，双面靶122将由相应的这些其它金属组成。

如上所述，这种方法也能用于在金属或金属合金基体上形成不锈钢和金属氮化物的纳米复合层。通过增加厚度可提高此纳米复合层的硬度。在形成此纳米复合层时，氮源是含氮的气体，比如氮气(N₂)或氨(NH₃)。沉积不锈钢和氮化铬纳米复合层的工艺参数与沉积不锈钢和碳化铬纳米复合层相似而又略为不同，它们的差别主要是含氮气体的分压。

下面给出了本发明的实施例。

实施例1

首先对不锈钢表壳进行脱蜡和彻底清洁，随后将其放置在离子溅射装置100的托架110上。关上门108以后，将室腔102的底压抽至2×10^-6托(即，mmHg；相当于约2.666×10^-4Pa)。在抽压过程中，加热室腔102到300-350℃。当达到所需要的底压2×10^-6托(即，约2.666×10^-4Pa)时，将氩气(Ar)引入室腔102，并使室腔102的压力增加到5×10^-3托(即，约0.667Pa)。向表壳施加600-800V的负偏压，由此激发氩原子在表壳的轰击，从而由表壳的表面去除任何残留的污染物。

然后，将可开关的电源120连接到双面纯钛靶122上，由此首先在表壳上沉积一个钛的薄层(厚度0.02至0.20微米)。在钛界面层的沉积过程中仅使用氩气，并且总压力为4×10^-3托至6×10^-3托(即，约0.533Pa至0.800Pa)。

在表壳上沉积纯钛的界面层之后，将室腔102的总压力维持在4×10^-3托至6×10^-3托(即，约0.533Pa至0.800Pa)，引入室腔102的气态烃比如甲烷(CH₄)或乙炔(C₂H₂)的分压为1.5×10^-4托(即，约0.020Pa)。气态烃提供必要的碳原子，以与来源于铬靶118的铬原子形成碳化铬分子。不锈钢靶114的功率密度为3至7W/cm²，铬靶118的功率密度为6至9W/cm²。托架110的转速为3-8转/分钟。每转一圈，在每个表壳上沉积厚度为5至10nm的不锈钢和碳化铬层。尤其是，当基体10穿过由相对的双面不锈钢靶114和双面铬靶118所围住的强等离子区时，将在基体10的表面沉积很薄的不锈钢和碳化铬层。从热力学角度看，此被沉积的分子为不平衡态。本发明的关键特征是，当基体10比如表壳远离溅射靶114、118时将形成纳米复合结构/层。此时，不锈钢和碳化铬分子沉淀在热力学最适合的位置，即拥有最低可能熵的局部位置，并且碳化铬分子沿着不锈钢晶界沉淀。另一方面，连续沉积工艺将不能获得纳米复合结构，并且层仅为不锈钢和碳化铬分子的任意混合物，而没有硬度增强的效果。

工艺时间是所需厚度的函数，厚度也取决于硬度要求。对于4转/分钟的旋转速度和7.5nm/转的沉积速率而言，3微米厚的层(提供约600HV的硬度)需要约100分钟的工艺时间。

可以看出，本发明工艺是一种清洁工艺，不需要沉积后的处理比如抛光。

实施例2

利用不锈钢和铬的合金靶来替代上述实施例1所述的纯不锈钢和铬靶。合金靶含40-60wt.％的不锈钢，其余是铬。除了不锈钢和铬颗粒在碳等离子气中共溅射反应形成不锈钢和碳化铬的相邻分子以外，此工艺极其类似于上述实施例1所描述的工艺。另外，当不锈钢制品(本实施例是表壳)远离沉积区位时，不锈钢和碳化铬分子弛豫进入它们热力学最适合的位置，从而形成硬不锈钢和碳化铬层的纳米复合结构。

实施例3

首先对不锈钢表壳进行脱蜡和彻底清洁，随后将其放置在离子溅射装置100的托架110上。关上门108以后，将室腔102的底压抽至2×10^-6托(约2.666×10^-4Pa)。在抽压过程中，加热室腔102到300-350℃。当达到所需要的底压2×10^-6托(即，约2.666×10^-4Pa)时，将氩气(Ar)引入室腔102，并使室腔102的压力增加到5×10^-3托(即，约0.667Pa)。向表壳施加600-800V的负偏压，由此激发氩原子在表壳的轰击，从而由表壳的表面去除任何残留的污染物。

然后，将可开关的电源120连接到双面纯钛靶122上，由此首先在表壳上沉积一钛的薄层(厚度0.02至0.20微米)。在钛界面层的沉积过程中仅使用氩气，并且总压力为4×10^-3托至6×10^-3托(即，约0.533Pa至0.800Pa)。

在表壳上沉积纯钛的界面层之后，将室腔102的总压力维持在4×10^-3托至6×10^-3托(即，约0.533Pa至0.800Pa)，引入室腔102的含氮气体比如氮气(N₂)或氨(NH₃)的分压为3.0×10^-4托(即，约0.040Pa)。此气体提供必要的氮原子，以与来源于铬靶118的铬原子形成氮化铬分子。不锈钢靶114的功率密度为3至7W/cm²，铬靶118的功率密度为6至9W/cm²。托架110的转速为3-8转/分钟。每转一圈，在每个表壳上沉积厚度为5至10nm的不锈钢和氮化铬层。尤其是，当基体10穿过由相对的双面不锈钢靶114和双面铬靶118所围住的强等离子区时，将在基体10的表面沉积很薄的不锈钢和氮化铬层。从热力学角度看，此被沉积的分子为不平衡态。本发明的关键特征是，当基体10比如表壳远离溅射靶114、118时将形成纳米复合结构/涂层。此时，不锈钢和氮化铬分子沉淀在热力学最适合的位置，即拥有最低可能熵的局部位置，并且氮化铬分子沿着不锈钢晶界沉淀。另一方面，连续沉积工艺将不能获得纳米复合结构，并且层仅为不锈钢和氮化铬分子的任意混合物，而没有硬度增强的效果。

尽管现在上述发明的上下文已讨论了不锈钢基体，但是在实践中发现，此方法可应用于各种固态金属或金属合金基体，包括铜、铜合金、铝、铝合金、镁、镁合金、钛和钛合金。在这个范围内，当涉及沉积并形成不锈钢和金属碳化物/氮化物纳米复合层时，与制成基体的金属材料无关，因为成分不锈钢、铬、钨、钽、钛、含碳气体或含氮气体不是来自基体材料，而是外部提供的。尽管镀覆了此纳米复合层的软基体比如铜合金、铝合金和镁比镀覆了此纳米复合层的钛合金和不锈钢软，但是沉积了本发明纳米复合层的软基体依然可提供相对硬且耐磨的涂层，其耐腐蚀并且外观类似不锈钢。

应该认识到，以上仅描述了实施本发明的实施例，不背离本发明的实质可对这些实施例做出各种修正和/或更改。特别是，尽管已描述通过反应溅射来实现本发明，但本领域的技术人员也能意识到通过使用其它的气体沉积技术比如多弧反应沉积或反应蒸发离子喷镀来实现本发明。

也应该认识到，为了清楚而在各个实施方式中描述的本发明的特定特征也可在一个实施方式中结合使用。相反，为了简洁而在一个实施方式中描述的本发明的各种特征也可以分开或以任何适宜形式结合使用。

Claims

1.一种在金属或金属合金基体上沉积纳米复合层的方法，它包括以下步骤：

a)提供至少一种金属或金属合金基体；

b)将所述至少一种基体放置在第一位置，并通过物理气相沉积在所述至少一种基体上沉积不锈钢；

c)将所述至少一种基体放置在第二位置，并在(b)步骤的之前、同时或之后通过物理气相沉积在所述至少一种基体上沉积第一种金属的碳化物或氮化物；

d)使所述至少一种基体远离所述第一和第二位置，使得在所述至少一种基体上形成所述不锈钢和所述第一种金属的碳化物或氮化物的纳米复合层。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述基体由不锈钢制成。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述基体的硬度与待沉积到所述基体上的不锈钢的硬度一样。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述基体由铜、铝、镁、钛或任何这些金属的合金制成。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一种金属是铬、钨、钽或钛。

6.如权利要求1所述的方法，还包括提供沉积于所述至少一种基体上的两种来源的步骤，其中所述两种来源分别是不锈钢来源和所述第一种金属来源。

7.如权利要求1所述的方法，还包括提供沉积于所述至少一种基体上的一种来源的步骤，其中所述一种来源是所述第一种金属和所述不锈钢的共同来源。

8.如权利要求7所述的方法，其中，沉积于所述基体上的所述第一种金属和所述不锈钢的来源是所述第一种金属和不锈钢合金。

9.如权利要求8所述的方法，它还包括不锈钢和所述第一种金属原子的反应共溅射步骤。

10.如权利要求1所述的方法，它还包括在所述基体和所述纳米复合层之间形成第二种金属层的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第二种金属为钛、锆、铪或钒。

12.如权利要求10所述的方法，其中，所述第二种金属层的厚度为0.01至0.20微米。

13.如权利要求1所述的方法，它还包括提供碳源的步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述碳源是气态烃。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述气态烃是甲烷或乙炔。

16.如权利要求1所述的方法，它还包括提供氮源的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述氮源是氮气或氨。

18.如权利要求1所述的方法，它还包括在沉积不锈钢和所述第一种金属的所述碳化物或氮化物的过程中，使所述至少一种基体为负偏压的步骤。

19.如权利要求18所述的方法，其中，偏压在-20V至-200V之间。

20.如权利要求1所述的方法，它还包括将所述至少一种基体放置在所述第一位置和所述第二位置之前，将所述至少一种基体放置在第三位置，以在其上沉积第二种金属。