DD270325A1 - Goldfarbige hartstoffschicht - Google Patents

Abstract

Der bekannte Grünanteil von TiN-Schichten wird bei dekorativer Anwendung oft störend empfunden. Unter Vermeidung von Goldeinsatz, wird vorgeschlagen, mindestens in die Deckschicht Kupfer in einem Verhältnis von 0,5 bis 10 Atomprozent in das TiN einzulagern. Damit werden weißlich- bis rötlich-goldene Hartstoffschichten erzielt.{Titannitridschicht, dekorativ, weißlichgold bis rötlichgold, Einlagerung von Kupfer in TiN}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine goldfarbige Hartstoffschicht auf der Grundlage harter Titannitridschichten, die mittels PVD-Verfahren abgeschieden werden. Das Anwendungsgebiet liegt dabei insbesondere dort, wo der bekannte grünliche Goldton des Titannitrids als störend empfunden wird, z. B. bei Schmuck-, Bijouterie- und Souvenierwaren sowie Gehäuse und Bänder für Uhren und Brillengestelle.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die allgemein bekannte Tatsache, daßTiN-Schichten einen Goldton aufweisen, der einen relativ hohen Grünanteil besitzt, führte zu zahlreichen Lösungswegen, die os ermöglichten, die verschiedensten Goldtöne zu realisieren.

Einen breiten Raum nehmen die Verfahren ein, die einen Schichtaufbau TiN—Au ermöglichen. Die Grundschicht aus TiN bringt dabei die erforderliche Schichthärte und die relativ dünne Deckschicht aus Gold den gewünschten realen Goldton, der sich entsprechend der verwendeten Go'dsorte einstellt. Schichtaufbau, Verfahren und Einrichtungen dazu sind zahlreich bekannt (JP 58-217674, JP 59-205476, DE-OS 3428951). Das alternierende Beschichten von TiN und Au hatten ebenfalls Anwendung gefunden (GB 2166162, US-PS 91418, DE-OS 3606623). Durch Beimengen von leichtflüssigen Goldverbindungen zum Reaktionsgas Stickstoff konnten ebenfalls verschiedene Goldtöne realisiert werden (DE-OS 34 25468). Ferner gelang es durch Zusätze von Kohlenstoff zum Reaktivgas Sauerstoff einen rötlich-goldenen Farbton ohne Grünanteil zu realisieren (JP 59-35676, DE-OS 3425467).

Durch Ionenimplantation von Gold in die TiN-Schicht gelang es ebenfalls, verschiedene Goldtöne zu realisieren (JP 59-35673). Bei den meisten Lösungen ist von Nachteil, daß mindestens in der Deckschicht Gold und Goldverbindungen verwendet werden, wodurch der Materialeinsatz für die Schicht sich sehr verteuert. Die Herstellung von TiCN-Schichten ermöglicht einen rötlichgoldenen Ton, jedoch nicht die Herstellung des weißlichen Goldtones.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, goldfarbige Hartstoffschichten für dekorative Anwendungen im Farbtonbereich von weißlich- bis rötlich-gold ohne Einsatz von Gold oder Goldverbindungen herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an sich bekannte, mittels PVD-Verfahren hergestellte, TiN-Schicht mittels Additiven derart zu modifizieren, daß bei einem mindestens in der Deckschicht vorhandenen homogenen Schichtaufbau der

bekarr.ie Grünanteil unterdrückt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die dekorative goldfarbige Hartstoffschicht mindestens in der Deckschicht aus einer homogenen Mischung von plasmagestützt reaktiv abgeschiedenem Titannitrid und Kupfer besteht, wobei

der Cu-Anteil 0,5 bis 10 Atom-% beträgt.

Die Herstellung derartiger Schichten kann mittels bekannter Parallelverdampfung von Titan und Kupfer erfolgen. Während das Titan unter den reaktiven Bedingungen zu einem großen Teil als Titannitrid abgeschieden wird, roagiert das Kupfer nur

unwesentlich und wird in seiner metallischen Form in die Titannitrid-Schicht (TiN_x) eingelagert. Dadurch bleibt auch die optische

Wirkung des Kupfers erhalten. Bei geringen Kupferbedingungen ist der Farbton weißlich-gold, bei höheren Anteilen rötlich-gold. Bei einer Steigerung des Kupferanteils über den angegebenen erfindungsgemäßen Bereich hinaus, geht der Charakter der Hartstoffschicht auf der Basis des Titannitrids verloren. Der Schichtaufbau kann durchgängig homogen gestaltet sein. Es sind aber auch verschiedene Gradienten möglich. Der Übergang zum Substrat kann ebenfalls in vielfältiger Weise gestaltet werden. Zum Beispiel kann eine erste haftvermittelnde

metallische Schicht auf der Basis von Titan oder Kupfer angeordnet werden.

Mit der erfindungsgemäßen Schicht ist eine sehr gute goldfarbige TiN-Schicht ohne Grünanteii und ohne Einsau von Gold

möglich. Die Schichten können ökonomisch hergestellt werden und stellen qualitativ neue Titannitrid-Hartstoffschichten dar.

AutfQhrungsbeisplel Nachfolgend soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert werden. Armbanduhrengehäuse und zugehörige Uhrenarmbänder sollen r.iit der erfindungsgemäßen Schicht beschichtet werden, die

weißlich-goldfarbig Ist und keinen störenden Qrünanteil aufweist.

Zur Herstellung wird ein reaktives Plasmaverfahren mit Hohlkatodenbogenverdampfer und zusätzlichem Sondenverdampfer

eingesetzt.

Nach bekannter Vorreinigung der Substrate wird folgende Schichtkombination aufgebaut. Substrat—80 nm Ti — nm TiN_x— 1000 nm TiN_x-Cu_y.

Die Ti-Schicht wird unter nichtreaktiver Atmosphäre abgeschieden, wobei das Titan aus dem Hohlkatodenbogenverdampfer verdampft wird. Ohne Verfahrensunterbrechung wird das Reaktivgas Stickstoff zugemischt, und es wird die TiN_x-Schicht abgeschieden. Abschließend wird der Sondenverdampfer, in dem das Kupfer lagert, an «in gegenüber der Katode positives Potential gelegt, wodurch unter Beibehaltung der übrigen Verfahrensparameter Elektronen aus dem Plasma auf das Kupfer extrahiert werden. Damit kommt es zu einer Ko-Verdampfung. Die Rateverhältnisse Ti:Cu werden über die entsprechenden Potentiale geregelt.

Im Beispiel werden die Parameter derart gewählt, daß der Cu-Anteil an der TiN_x-Cu_y-Schi<:ht 2 Atom-% beträgt. Die Härte der Schicht liegt bei HV_o,o2 = 2 500 kpnm"². Diese Schicht ist haftfest, hart, weißlich-goldfarben und beständig gegenüber synthetischem Schweiß.

Claims (2)

1. Goldfarbige Hartstoff schicht für dekorative Anwendungen im Farbtonbereich weißlich- bis rötlichgold, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten·: die Deckschicht aus einer homogenen Mischung von plasmagestützt reaktiv abgeschiedenem Titannitrid und Kupfer besteht, wobei der Kupferanteil 0,5 bis 10 Atom-% beträgt.

2. Goldfarbige Hartstoffschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden metallischen Komponenten zwischen Hartstoffschicht und Substrat als haftvermittelnde Schicht angeordnet ist.