CN85106785A - 微薄层涂镀 - Google Patents

Abstract

利用阴极溅射的方法把氮化钛和金合金的微薄镀层交替地沉积在一种物件上，以提供一种微薄镀层，它具有镀层很厚的金合金的色彩和明亮度，并且具有更优良的耐腐蚀和耐擦刮的性能。

Description

一般地说本发明介绍一种采用两种不同材料的微薄镀层涂镀物件的方法，它特别涉及到一种具有耐熔金属氮化物和贵重金属合金的微薄镀层的物件并涉及一个通过物理汽化沉积的方法沉积微薄层的过程。

在现有技术中我们已经得知，在含氮环境中沉积钛，从而在耐热衬底上形成氮化钛镀层便可制造出金色物件。通过控制能与钛产生反应的氮气的量，可以使氮化钛镀层的颜色接近于纯金的颜色或者黄金合金的颜色。但是，由于在其表面上的可见光的干涉作用，比起所要模仿的金或黄金合金来，氮化钛则没有那么明亮。通过在氮化钛镀层上再镀上一层金或黄金合金的附加镀层的方法，可以防止氮化钛的这个众所周知的特性。美国专利4，252，862号说明了这种过程。在这种方法中，使用了氮化钛薄膜以增加装饰性黄金或金合金最后镀层的表面磨损寿命。在此，氮化钛薄膜代替镍衬底或用于镍衬底上部。该镍衬底的使用对于电镀技术领域的人员来说是熟知的。在使用者手中连续使用的条件下，比较软的含金镀层受到擦刮并形成表面漫反射。与此同时，该含金镀层被磨损，特别是被镀衬底的暴露部位或突出部位更是这样。当含金镀层完全从这样的突出部位磨损掉并且露出了较黑的氮化钛衬底时，由此产生的可见对比度不如露出了镍衬底的情况中所产生的可见对比度大。但是不能完全隐瞒含金镀层已被磨损这样的事实，因为在尚存的明亮区域和漫反射区域之间，受擦刮的含金区域之间仍然存在着可见对比度，这些区域围绕着较黑的和有金属光泽的、擦刮和耐磨的氮化钛衬底。

本发明的薄膜镀层避免了金或黄金合金的这种不良的磨损性质和氮化钛的不良的外观。作为这种结构，本发明的薄膜镀层集中了金或黄金合金的良好的外观和氮化钛的良好的耐磨特性。当受到磨损时，本发明的微薄层薄膜仍保持它们明亮而有金属光泽的外表，并且不产生可见对比区。

在有氮气存在的情况下同时沉积钛和金或黄金合金的技术也是为人们所熟知的。在共沉积方法产生出的薄膜镀层中，构成的元素以原子等级（atomic    scale）混合，薄膜镀层的整个厚度的这种特性是均匀的。然而，元素的这种原子等级混合的结果并非是所希望的氮化钛合金的特性的简单集合。相反地，根据现有的技术在有氮气存在下把金或黄金合金与钛共同沉积时，所产生的薄膜的特性在某些关键地方是欠缺的：混合薄膜所具有的颜色实际上不如氮化钛那么黄。也不如原始金或金合金那么黄;混合薄膜的耐腐蚀性不如氮化钛也不如原始黄金或金合金。正如下文中所详述那样，这些不希望的性质是由于在共沉积薄膜生长期内产生出相当多数量的金-钛金属互化物。此外，这些混合物薄膜也不如用来形成膜的金或金合金那么明亮。人们也知道如何制出这样的薄膜，其中从原始氮化钛衬底到镀膜的自由表面的原始金或金合金存在着一个连续的或逐步的梯度变化。这种类型的薄膜必须有一些过渡区域。在此，作为促进金和钛相互作用的原子等级混合的结果。上述各自物质的所希望性质被降低了。这点上文中已有叙述。

对于受到磨损和擦刮的镀件而言，所有的薄膜区域最终要作为自由平面暴露着。磨损过程降低了薄膜结构的质量。由此便开始了在膜中具有不良性质区域的使用时期。

本发明的特点是避免形成那些数量可观的金-钛金属互化物。使镀上这些微薄层薄膜（而不是混合膜）的部件的质量在其整个使用期中保持一致的优良质量。

简单地说，根据本发明的最佳实施方案的叙述，利用阴极磁控管溅射或其它物理汽化沉积过程。将微细的、连续或非连续的各自金或金合金微薄镀层和钛氮化物微薄镀层顺序沉积在一个耐热衬底上。在这个过程中至少两个相互独立的溅射靶安装在单一真空室中。分别去沉积金的微薄镀层和氮化钛微薄镀层。使钛靶和金或金合金靶充分分离。以避免它们各自的镀层焊剂（coating    fluxes）生成任何实质上的重叠。在这种方式中避免了衬底表面上的材料产生原子等级混合，而且并不促进金与钛的反应。在这个实施方案中，利用隔离方法来达到镀层焊剂的分离。同样，适当地设置屏蔽层或把屏蔽层与物理分离结合起来的方法也可以得到同样的效果。

无论是氮化钛还是金，其每个单一的微薄镀层都不是连续的，取决于沉积条件，它们可以由涂镀材料的部分相连一些孤立区构成。此外本发明的每一个单一层都不是不透明的。通过足够数量的一些微薄层，衬底被完全覆盖，由此制成的微薄层镀层具有所希望的氮化钛和金或金合金的物理属性。而不存在由于金和钛的内部反应而产生的不良的特性。这样的微薄层镀层的光泽比之氮化钛镀层或金与氮化钛物的共沉积镀层的光泽更接近于镀金珠宝制品或其它诸如此类制品。

根据本发明，通过将附加的金或金合金用溅射的方法镀在微薄层镀层氮化钛和金或金合金镀层之上可以达到与镀金相同的直观效果。金或金合金的外层提供了具有镀金的色彩和亮度的镀件。它与微薄层内镀层一样耐刮擦，一样耐用，它比传统的镀金或金合金镀层更加耐刮擦，更耐用。当然，由于镀层中含金量少，该微薄镀层比起具有同样可见外观和磨损性能的实际较厚的电镀金镀层来说要便宜的多。

下面是附图的一般介绍。

通过下面详细介绍连同参考附图将能更好的理解本发明，附图中：

图1是一个溅射系统的纵断面立视图，它可用作执行本发明的过程;

图2是图1中所示的溅射系统的水平剖视图;

图3中所示的多条曲线用以代表四种不同薄膜的部分X射线衍射图案（diffraction    pattcrns）：曲线3a是由1.67重量百分比的镍和98.33重量百分比的金组成的金合金薄膜的部分X射线衍射图案;图3b是根据本发明的微薄层薄膜的部分X射线衍射图案。它是由氮化钛和曲线3a的金合金的交替微薄层组成的;曲线3c是由曲线3b所示的微薄镀层膜中同样的元素所构成的薄膜的部分X射线衍射图案。但这些元素是根据现有技术被沉积的;曲线3d是一种薄膜的部分X射线衍射图案。这种膜与制备曲线3c膜的方法相似，但不用氮气。

下面是本发明最佳实施方案的详细描述。

在此特别要加以叙述的本发明与金镀层的制做有关，该金镀层适用于珠宝物品，书写装置或诸如此类物件，这些物件在与人体接触时应当是耐磨损，耐腐蚀的。但是在某些方面，例如既要求耐熔金属化合物和贵金属的混合形成镀层，又要避免不同金属之间的相互作用的这些方面，本发明将是适用的。

参照附图，一个大致上为筒形的容器盒10中设有一个真空室12。该真空室可以用一组泵14和泵16抽成真空。通过一个气动操作阀门18，使泵与真空室12相连接。泵14是一种机械式泵，而泵16是一种涡轮分子泵。

氩气源通过一个用于改变进入真空室12的氩气流速可调阀门20连接到真空室12。此外，氮气源22通过一个用于改变进入真空室12的氮气流速的可调阀门24，与真空室12相连。

一对屏蔽了的磁控管靶装置26和28以空间相隔径向方向相反的方式安装在真空室12中，并且分别与一对可变直流电源30和32的负输出端相连。真空室12的室壁33是导电的，如图所示，在电特性方面它与地相连，电源30和32的正输出端也与地相连。因此，这些靶构成了阴极，而真空室的室壁则构成了两个靶阴极的公用阳极。正如下文将要全面介绍的那样，在这些靶的表面上将完成离析辉光放电。

一个衬底载体34从真空室12的顶部悬垂下来，它由一个可变速电动机36带动围绕其中心垂直轴旋转。从而使多个衬底38通过靶子26和28。旋转载体34是导电的，它与可变直流电源40的负输出端接触，电源40的正输出端与地接触。

除了衬底38外衬底载体还携带着一个精密成形的金属挡板42。它可以运动到靶子26和28的附近，以便对它们进行溅射清洗（sputter-cleaning）。正如至此所说明的那样，在同一个真空室12中提供了两个离析溅射靶，这两个靶在空间的相隔距离是足够大的。所以不存在有意义的各自镀层焊剂重叠的问题。

根据本发明，靶26由一种非贵重耐熔金属组成，例如：钛、锆、或钽。靶子28由一种贵重金属组成，例如，金或金的合金。适合用来与贵重金属形成合金成为靶子28的金属包括：铝Al、硅Si、铬Cr、铁Fe、钴Co、镍Ni、铜Cu、锌Zn、镓Ga、锗Ge、钇Y、锆In、铌Nb、钼Mo、钌Ru、镉Cd、铟In、锡Sn、锑Sd和钨W，适用的贵重金属是：铑Rh、钯Pd、银Ag、锇Os、铱Ir、铂Pt和金Au。

为了提供下述的非贵金属物品或部件。即：其镀层的外观相当于电沉积贵重金属镀层的外观、其性能优于电沉积贵金属镀层的性能的非贵重金属物件，根据本发明，在具有所要求的形状的物品或部件的耐热衬底上镀上多层耐熔金属氮化物微薄镀层，这些多微薄镀层分别混杂在贵金属或贵金属合金的多微薄镀层之间。每层单个氮化物微薄层的厚度为0.01微米至0.33微米。每层单个的贵金属或贵金属合金微薄层的厚度为0.003至0.13微米。

当这些微薄层的厚度达到了它们各自的较低限度时，薄层质量对于沉积条件，例如：衬底温度，衬底偏压电位（bias    potential），以及对于材料性能（例如：扩散速率，反应动力学）的灵敏度增加了。这些增加了的灵敏度使得沉积参数的范围变窄，而这些参数是制造较好质量的膜所需要的。

还可以看出，当超过了各自的较低限度时，在所希望的薄膜性质之间出现了一种权衡：制造高质量的、致密的、非柱状膜所要求的偏压溅射量（the    amount    of    bias    sputtering）同时也产生膜断裂，该膜断裂促进了较多量的金-钛金属互化物的形成。当微薄镀层的厚度进一步降低时，制成的薄膜的性质则接近于现有技术薄膜的性质，不可避免地产生了原子等级混合。

当微薄层厚度小于上述各自的上限时，对于可见光来说它们不是不透明的。一个镀有多层非不透明（non-opaque）微薄镀层的不透明的衬底，其颜色和明亮度介于大多数微薄镀层材料的颜色和明亮度之间。

一个镀有多层非不透明微薄镀层的不透明薄镀层的物件，总的来说，其最后的颜色和明亮度接近于最后沉积材料的颜色和明亮度。但是这种效果的大小取决于微薄镀层厚度与它们的所说明过的各自上限的接近程度，还取决于它们的相对厚度，即膜的平均开值（average    karatage）。

对于装饰性的应用而言，最可取的最后微薄镀层应当是金或它的黄色合金。该最后薄镀层除了给镀过的物件提供所希望的颜色和明亮度之外，它还使该镀过的物件增加了耐擦刮和耐磨损的性能。

众所周知，把一些非常薄的、软的、可塑性的材料层沉积在较硬的材料上，便可以改善这些较硬材料的“界面磨擦和润滑方面的机械性质”（tribological    properties）。在这种薄膜的系统中，软薄膜的有效硬度随着厚度的增加而以指数形式增加。这种现象被认为是本发明的薄膜的耐磨损、耐刮擦优良性能的原因。

于是在一个复合方式中两种所希望的微薄镀层的性能便得到了保持，而且彼此进一步加以完善。

当超过了上述各个微薄镀层厚度的上限时，对于光辐射而言，这些微薄镀层则变得完全不透明了。随着微波镀层厚度的增加，在被镀物件的使用寿命期内，它产生可见对比度的趋势也增加了。当“承金”（gold-bearing）微薄镀层的厚度增加时，它的有效硬度便接近了构成材料的硬度，而且产生刮擦的外观扩散反射特性的趋势也正比例地上升。

为了使本发明更加易于理解，下面将参照以下实例对其加以叙述。

例子1：

对于耐热并且耐腐蚀的衬底（诸如镍电镀铍-铜书写器部件等）在碱性清洁溶液中进行超声波清洁去脂，然后在去离子水中进行漂洗，再在一种有机溶剂中干燥，最后将其安装在真空系统的衬底载体上。

真空室被抽成压力达到5×10³帕斯卡的真空状态，然后注入氩气从而达到1.8帕斯卡的动态压力状态，给衬底施加一个负直流电势进行溅射侵蚀，以便进一步对其进行清洁，直至基本上所有的衬底表面沾染物被清除掉为至。

每个水冷却的平板磁控管型靶装置，在其真空一边安装一个溅射靶，其大气一边安装一个可调磁阵列，它与溅射靶的位置很接近。

在电沉积操作之前，先以如下方式把沾染物从靶子上除去。

一个含有98.33重量百分比金、1.67重量百分比镍的靶子，在其表面上的磁场强度的最大横向分量已经被调整到大约0.034泰斯拉。把靶挡板旋转到面对金合金靶的位置;调整氩气流，以建立0.7帕斯卡的动态压力;对金合金靶组件施加一个负直流电势，引燃并形成恒电流辉光放电，以便在每平方米靶子面积上获得大约51瓩的平均功率密度。通过以上方式清除上述靶子上的沾染物。辉光放电要维持下去，直到获得了一个基本上恒定的电压为止，此时，关断靶子组件的电功率，挡板便旋转到面对钛靶的位置。

以如上所述同样的方式清除钛靶上的沾染物，所不同的是在靶子表面的磁场密度最大横向分量大约为0.028泰斯拉，每平方米靶面积上的功率密度大约为66瓩。

在得到了一个基本上恒定的靶电压之后，通过把氮气流以一定速度引入真空室的方法将钛靶置于反应性溅射条件中，该氮气流形成大约为1.7×10²帕斯卡的局部动态压力。这种条件持续下去，直到得到一个基本上的恒定靶电压为止，此时开始了沉积过程。是将氮化钛沉积为第一层，还是将金合金沉积为第一层微薄镀层，这是一个关系到采用哪种材料为衬底材料能提供最好粘结性的大问题。在这个例子中，氮化钛是用作为第一层微薄镀层的材料。

为了获得明亮的有金属光泽的薄膜，在此膜中避免了微薄镀层材料的原子等级混合，并且具有优良的色彩，光亮度，抗腐蚀性能和机械性能，必须在组合的所施加的靶功率，衬底偏压（substrate bias）衬底旋转速率和气体压力之间寻求平衡。在以下条件中，便得到了本发明的一个实施方案：金合金靶和钛靶的平均功率密度分别为每平方米3.6和66瓩;对衬底载体施加一个150伏的负直流偏压势能。该衬底载体以0.3rpm（弧度/秒）的恒定角度速度旋转;氮气的部分动态压力维持在5.8×10²帕斯卡，而动态旋转压力维持在0.82帕斯卡;靶子到衬底距离为55毫米，衬底以直径为570毫米的园形途径转动。

采用这些沉积参数制作的单一金微薄镀层，其厚度为0.07微米，大约为64%的不透明性，这些微薄镀层位于一些单一氮化钛微薄层之间，而这些氮化钛的厚度大约为0.024微米，大约为69%的不透明性。旋转衬底使它们通过每个靶子10次，便产生了厚度为0.31微米的微叠层薄膜，其ASTM    B287（美国材料试验标准）抗腐蚀性能等效于金，其耐磨性能等效于2.5微米的23.6开（Karats）电镀金和镍合金，而它只含有三十五分之一的金。

通过把两种类型的镀过的部件置于一个振动转筒系统（该振动转筒系统通常用于材料研磨操作）中的研磨介质的材料移动作用之下，可以得到本实例的镀膜和电镀金合金镀层的相对使用寿命。

本发明的另一个特征为当其处于使用者手中的磨损擦刮等暴露环境中时，本发明所制造出的微薄层镀膜的耐擦刮性大大超过了传统的。采用冶金方式或电化学方式制备的装饰性金合金的耐擦刮性能。

增加衬底载体的旋转的次数便可以使本实例中的微薄镀层的最终厚度具有使用寿命增加的效果。大约为1.2微米厚的微薄镀层的使用寿命等效或超过10微米厚的金电镀层的使用寿命。

本实例的微薄层镀膜平均为大约12开，通过调整施加给金合金靶和钛靶的功率比率以及在衬底表面上的这些材料的积累比率，便可以容易地得到具有不同滴定度的微叠层镀膜。在9至20开的范围中得到机械性能远优于金电镀层的微薄层镀膜。

在沉积时调节氮气流可以把氮化钛的颜色调整成接近于所选择的金或金合金的颜色。通常，大多数商业界所需的颜色可以由包含有40至50化合物原子百分比的氮化钛物所近似。

根据本发明的方法所制备的镀膜具有基本上与金合金靶同样的颜色，而且具有大致为百分之九十三的典型的金合金明亮度。对于许多装饰性物品应用场合而言，这种程度的明亮度是足够的，例如在镀件较小的情况下或镀件具有较小的有金属光泽抛光表面情况时就是这样。然而，在较大的有金属光泽部件的情况下，或者在镀有本发明微薄镀膜的部件与固体金合金或电镀金合金并置使用的情况下，为了获得一致的整套抛光制品的表观，一致的制品则可能需要基本一致的明亮度以及基本一致的颜色。

由于以上所述的微薄镀层镀膜能保持其颜色不变，并且在很大程度上保持金合金的明亮度（该金合金部分地包含于膜中），所以本发明的一个特点是：迄今介绍的既保持金的充分利用又保持金的优良机械性能的方式下可以制备出在外观上与金合金等效的镀膜。参阅下面的另一个实例可以更好地理解本发明的这个特点和其伴随的优点。

例子2：

对耐热和耐腐蚀的不锈钢或镍电镀铜部件进行脱脂去油处理，然后将其安装在真空系统的衬底载体上，把真空室抽成压力为5×10³帕斯卡的真空状态。之后，利用例子1中所用的同样的过程对这些部件进行溅射清洁和涂镀。直至微薄镀层沉积阶段的最后一圈，所有的沉积参数都保持恒定，只是下面几点例外：切断施加于钛靶的电能;终止氮气流;真空室动态总压力维持在0.80帕斯卡并且容许衬底通过金合金靶继续旋转附加的四圈，至此，沉积过程便告结束。

因此，这些与第一个例子中产生的镀膜相似的微叠薄层镀膜便又接受了大约0.020微米厚的金合金镀层，这层镀膜本身是非不透明的。各此涂镀过的衬底的外观与固体金合金部件或电镀金合金部件的外观在视觉上是等效的，而且具有远超过固体金合金部件或镀金合金部件的耐擦刮性能。例如对园珠笔按钮传动装置进行20，000次循环操作。使镀有2.5微米的23.6开金和镍合金的传动器按钮镀件产生模糊漫反射外观。

当处于同样的测试条件下时，镀有本实例给出的微薄层镀膜装置的传动器按钮镀件将保持其具有的原始的金属光泽外观。

与本发明的微薄层镀膜（贯穿该膜，各元素的分布基本上是一致的）相比，以同样的相对数量，含有同样的化学元素，用现有技术水平所制备的非微叠层镀膜具有的颜色，其黄色程度比金合金靶要小百分之二十至百分之三十，其明亮性比金合金靶要弱约为百分之十三。这种原子混合的镀膜比相同平均组成的微薄层镀膜，在光滑性、耐擦刮性和耐腐蚀性上要小。

本发明的微叠薄层镀膜比相同平均组成的原子混合物镀膜更光滑，这是由于在每一微薄层最初晶体生长层上又重新开始成核，避免了较大的晶粒的生长。

使用X-射线光电子能谱仪（XPS），测定本实例的微薄层镀膜和根据现有技术水平而制备的镀膜（在该膜中相同的化学元素按原子等级混合一起）中元素的化学状态。可以观测出现有技术制成的镀膜中的金4f    5/2和4f    7/2峰被移动了0.2电子伏特。这就是说金原子存在于一个化学结合状态，并且与镀膜的其它元素一道形成一个化学化合物。在本实例的镀膜的承金（gold-bearing）微薄镀层中便观测不到这种移动的产生，这就说明这些金原子保持不变化状态，并存在于一个化学非反应状态。

使用了X-射线衍射分析法检测结构差异，这些结构差异可以解释观察到的现存技术制成的镀膜的X射线光电子能谱学峰移。

在本实例给出的微薄层镀膜的X射线衍射图形与现有技术制成的原子混合镀膜的X射线衍射图形之间已观察到了所宣称的差别。在这两种镀膜图形之间的最明著的差别出现在金（111）峰值的区域范围。

图3表示了四种不同镀膜的（111）峰区域中的一些X射线衍射图形。曲线3a所示是全部由本实例的金合金组成的镀膜图形。曲线3b所示是由本实例的金合金和氮化钛微薄层镀膜所组成的图形。曲线3c由一种包含了曲线3b所示的微薄层中相同元素的镀膜所组成，其中的沉积过程是根据现有技术而完成的。曲线3d所示的图形由一种与曲线3c所示镀膜同样的镀膜所形成，只是在沉积过程中不引入氮气。

参照曲线3a可以看出，金合金镀膜形成的图形为最佳（111）取向。参照曲线3b可以看出，微薄层镀膜的图形与金合金的图形非常类似。参照曲线3c可以看出这种制成的现有技术镀膜的峰，不管与金合金镀膜相比还是与微薄层镀膜相比都要宽的多。这种变宽是由于呈现了一些化合物，而在微薄层镀膜中检测不到这些化合物，它们的X射线衍射峰被叠加在金（111）主峰上。为了更清楚地指出出现在现有技术制成的镀膜中的钛金化合物，通过检验一种用现有技术制备的不与氮气结合的镀膜，以便消除那些由于氮化合物的存在而产生的线变宽效应（Line-broadening offects）。这种镀膜的图形如曲线3d所示。在这种图形中可以看出，由于Au Ti₃（210）而产生的一个新峰被分辨出来，它与Au（111）峰相邻。

由X射线衍射和X射线光电子能谱法分析所提供的证据表明，所希望的金和氮化钛（TiN）的性质的降低（可以观察到，它发生在根据现有技术而制备的镀膜中）是由于这两种材料产生了不是所希望的相互作用，由于本发明的微薄层镀膜是以一种不促进该相互作用的方法被制备出来，所以金和氮化钛的所希望的性质便得以保持。

一般地说，本发明所提供的微薄层镀膜的明亮性和色彩比现有技术所制成的镀膜（在这种镀膜中，金、钛和氮的原子等级混合没有得到避免）和原始氮化钛的镀膜，从本质上讲更接近于金或金合金的明亮、和色彩。因此，假如需要装饰性应用的与金或金合金视觉等效的明亮性和色彩，则需要再镀一些少量的金或金合金镀层。而对于现有技术制成的镀膜而言，则需要镀上比较多的金或金合金镀层。

在现有技术制成的镀膜的明亮性和颜色与金或金合金相差很多的情况下，为了得到与金或金合金视觉相等的效果，则需要提供进一步的金或金合金镀层，为了复盖住下面的较黑的或无色的沉积物，这些镀层本身是不透明的，或者至少近似于不透明。当其厚度达到0.13微米时，例子1中那种类型的金合金镀膜在可见光透视时完全变成不透明。

然而，出现一种擦痕增长的倾向，这种擦痕增长发生在诸如珠宝及书写器之类的消费品和较厚的金或金合金最后镀层上，这些消费品是处于磨损和擦刮暴露条件下的。在这种条件下，使具有0.13微米厚的或更厚的金或金合金镀层不断被刮擦，由此失去了其原来的金属光泽表面镀层，发展成具有较低视觉质量的不透明的，漫反射的表面镀层。这种受刮擦表面通常在远未达到被镀物件的最后使用期限便产生了。

与此相反，由于本发明的微薄层镀膜基本上具有与金或金合金相同的颜色，另外，最有代表性地由于它们的明亮度处于金或金合金的百分之七范围之内，所以可以用一层附加的极薄而非不透明的金合金的最后镀层获得与金和金相同的外观。

现有技术的方法是通过将贵重金属与颜色相似的较坚硬的材料一起涂镀（在此两种材料之间存在着一层突然的或阶段的界面）的措施来增加贵重金属镀层的表观使用寿命的，但是贵重金属的外表与优良耐磨擦性能之间的连接固有地妨碍了现有技术的方法。

现有技术的方法造成了这样一种局面：一种贵重金属的外表与优良耐擦性以一种相反的关系结合起来，因而得到一个最佳贵重金属外表是靠牺牲耐擦刮性能为代价的，或者对外表作出妥协以得到最佳耐擦性能。

本发明的镀膜方法去除了所希望的镀膜特性的这种不良折衷方案，它提供了一种改善后的镀膜，该膜包括贵重金属合金和一种颜色相似的较硬材料的微薄层（它是内叠层的而且非混合的，非不透明的微薄镀层）。它们的分别所希望的性质得到保持，而且贡献于整个这种性质。这些微薄层镀膜上尚可再镀上一层非常薄的贵重金属最后镀层，这就提供了最佳的外表，而又不伴随有机械性能的降低。

虽然对有关特定实施方案本发明已作了描述，但是应当看出，本技术领域的熟练人员能够理解，在不违反本发明的精神实质和范围的情况下可以作出许多更变和修改，因此，附加的权利要求的目的是涉及所有的出自本发明的实质和范围的这些变更和修改。

Claims (16)

1、把第一种材料和第二种材料镀在耐热衬底上的一种方法，其特征为：

步骤1，沉积实际上由上述第一或第二种材料之一所构成的一个非不透明镀层；

步骤2，在上述第一或第二种材料的镀层上沉积实际上由另一种所说的材料构成的一个非不透明镀层；

步骤3，在由两种材料构成的上述镀层上再沉积实际上由所说材料之一构成的一个非不透明镀层；

重复第二和第二步骤；

第一种材料选自氮化钛TiN、氮化钽TaN、氮化锆ZrN和氮化铪HfN组成的第一组；

第二种材料选自金Au和金的合金组成的第二组；

所说的第一种材料的镀层厚度至少为0.001微米，所说的第二种材料的镀层厚度至少为0.003微米。

2、根据权项1所述的方法，其特征是以下一些附加步骤：

重复上述步骤二和步骤三直到实际上由所说第一种材料和第二种材料构成的多个所说镀层覆盖所说的衬底为止。

3、根据权项1所述的方法，其特征是：

基本上由所说的第一种材料构成的镀层的每一层，其厚度不大于0.33微米。

4、根据权项3所述的方法，其特征是：

所说的第一种材料基本上是氮化钛TiN。

5、根据权项1所述的方法，其特征是：

基本上由所说的第二种材料构成的镀层的每一层，其厚度不大于0.13微米。

6、根据权项5所述的方法，其特征是：

所说的第一种材料基本上是氮化钛TiN。

7、根据权项1所述的方法，其特征是：

上述步骤采用物理汽化沉积方法进行沉积。

8、根据权项7所述的方法，其特征是：

所说的物理汽化沉积方法是一种阴极溅射。

9、根据权项1所述的方法，其特征是：

至少使用两个位于单一真空室中的阴极溅射源，而且把它们足够地分离开，以防止所说的第一种材料和第二种材料的原子等级混合，来进行上述步骤的沉积。

10、根据权项1所述的方法，其特征是以下附加的步骤：

在上述多个镀层上沉积实际上是由所说的第二种材料构成的一层或多层微薄外镀层，所说外镀层的厚度小于0.13微米。

11、根据权项10所述的方法，其特征是：

所说的外镀层的厚度范围是0.003微米到0.13微米。

12、一种物件，包括：

一个耐热衬底;

在所说衬底上的多个微薄镀层，其特征在于，它们实际上分别由第一种和第二种材料构成，所说的第一种材料选自氮化钛TiN、氮化钽TaN、氮化锆ZrN和氮化铪HfN构成的组，所说的第二种材料选自金Au以及一种金Au的合金构成的组;每个所说的第一种材料的微薄层的厚度不大于0.33微米。

13、根据权项12的物件，其特征是：

所说的第二种材料的厚度不大于0.13微米。

14、把第一种和第二种材料镀在耐热衬底上的方法，其特征在于：

在所说的衬底上交替有顺序地沉积上述第一种和第二种材料的镀层，直到多个所说镀层覆盖所说衬底为止。

上述镀层的厚度控制在不发生第一种和第二种材料之间的互相作用的厚度范围之内。

15、根据权项14所述的方法，其特征是：

所说的镀层是非不透明的，并且使用物理汽化沉积方法进行沉积。

16、根据权项15所述的方法，其特征是：

所说的物理汽化沉积方法是一种阴极溅射法。

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