DD270325A1 - GOLD-COLORED HARD COAT LAYER - Google Patents

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DD270325A1
DD270325A1 DD31423988A DD31423988A DD270325A1 DD 270325 A1 DD270325 A1 DD 270325A1 DD 31423988 A DD31423988 A DD 31423988A DD 31423988 A DD31423988 A DD 31423988A DD 270325 A1 DD270325 A1 DD 270325A1
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DD
German Democratic Republic
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gold
layer
tin
copper
whitish
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Application number
DD31423988A
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German (de)
Inventor
Thomas Lunow
Horst Menzel
Ruediger Wilberg
Original Assignee
Hochvakuum Dresden Veb
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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}The well-known green content of TiN layers is often distracting in decorative applications. While avoiding the use of gold, it is proposed to store copper at least in the outer layer in a ratio of 0.5 to 10 atomic percent in the TiN. This produces whitish-to-reddish-golden hard coatings. {Titanium nitride layer, decorative, whitish gold to reddish gold, inclusion of copper in TiN}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a gold-colored hard material layer based on hard titanium nitride layers, which are deposited by means of PVD methods. The field of application is especially where the known greenish gold of titanium nitride is distracting, z. B. jewelry, costume jewelery and souvenirs, and cases and straps for watches and eyeglass frames.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

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.The well-known fact that TiN layers have a gold tone having a relatively high green content has resulted in numerous approaches that have enabled os to realize a variety of gold tones.

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).The processes that enable TiN-Au to build up a layer take up a large space. The base layer of TiN brings the required layer hardness and the relatively thin top layer of gold the desired real gold tone, which adjusts itself to the Go'dsorte used. Layer structure, methods and devices are numerous known (JP 58-217674, JP 59-205476, DE-OS 3428951). The alternating coating of TiN and Au had also found application (GB 2166162, US-PS 91418, DE-OS 3606623). By mixing of liquid gold compounds to the reaction gas nitrogen different gold tones could also be realized (DE-OS 34 25468). Furthermore, it was possible by additions of carbon to the reactive oxygen gas to realize a reddish-golden hue without green content (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.By ion implantation of gold in the TiN layer, it was also possible to realize different gold tones (JP 59-35673). In most solutions it is disadvantageous that gold and gold compounds are used at least in the cover layer, whereby the material used for the layer is very expensive. The preparation of TiCN layers allows a reddish gold tone, but not the production of the whitish gold tone.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, goldfarbige Hartstoffschichten für dekorative Anwendungen im Farbtonbereich von weißlich- bis rötlich-gold ohne Einsatz von Gold oder Goldverbindungen herzustellen.The invention aims to produce gold-colored hard coatings for decorative applications in the hue range from whitish to reddish gold without the use of gold or gold compounds.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an sich bekannte, mittels PVD-Verfahren hergestellte, TiN-Schicht mittelsThe invention is based on the object, known per se, produced by PVD method, TiN layer by means of Additiven derart zu modifizieren, daß bei einem mindestens in der Deckschicht vorhandenen homogenen Schichtaufbau derTo modify additives such that in a present at least in the top layer homogeneous layer structure of the

bekarr.ie Grünanteil unterdrückt wird.bekarr.ie green share is suppressed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die dekorative goldfarbige Hartstoffschicht mindestens in derAccording to the invention the object is achieved in that the decorative gold-colored hard material layer at least in the Deckschicht aus einer homogenen Mischung von plasmagestützt reaktiv abgeschiedenem Titannitrid und Kupfer besteht, wobeiCover layer of a homogeneous mixture of plasma-assisted reactive deposited titanium nitride and copper, wherein

der Cu-Anteil 0,5 bis 10 Atom-% beträgt.the Cu content is 0.5 to 10 at%.

Die Herstellung derartiger Schichten kann mittels bekannter Parallelverdampfung von Titan und Kupfer erfolgen. Während dasThe preparation of such layers can be carried out by means of known parallel evaporation of titanium and copper. While that Titan unter den reaktiven Bedingungen zu einem großen Teil als Titannitrid abgeschieden wird, roagiert das Kupfer nurTitanium under the reactive conditions is deposited to a large extent as titanium nitride, the copper only roasts

unwesentlich und wird in seiner metallischen Form in die Titannitrid-Schicht (TiNx) eingelagert. Dadurch bleibt auch die optischeinsignificant and is incorporated in its metallic form in the titanium nitride layer (TiN x ). This leaves the optical

Wirkung des Kupfers erhalten. Bei geringen Kupferbedingungen ist der Farbton weißlich-gold, bei höheren Anteilen rötlich-gold.Effect of copper received. In low copper conditions, the color is whitish-gold, at higher proportions reddish-gold. Bei einer Steigerung des Kupferanteils über den angegebenen erfindungsgemäßen Bereich hinaus, geht der Charakter derWith an increase of the copper content beyond the specified range of the invention, the character of the Hartstoffschicht auf der Basis des Titannitrids verloren.Hard material layer based on the titanium nitride lost. Der Schichtaufbau kann durchgängig homogen gestaltet sein. Es sind aber auch verschiedene Gradienten möglich. DerThe layer structure can be designed homogeneously throughout. But there are also different gradients possible. The Übergang zum Substrat kann ebenfalls in vielfältiger Weise gestaltet werden. Zum Beispiel kann eine erste haftvermittelndeTransition to the substrate can also be designed in many ways. For example, a first adhesion-promoting

metallische Schicht auf der Basis von Titan oder Kupfer angeordnet werden.metallic layer can be arranged on the basis of titanium or copper.

Mit der erfindungsgemäßen Schicht ist eine sehr gute goldfarbige TiN-Schicht ohne Grünanteii und ohne Einsau von GoldWith the layer according to the invention is a very good gold-colored TiN layer without Grünanteii and without Einsau of gold

möglich. Die Schichten können ökonomisch hergestellt werden und stellen qualitativ neue Titannitrid-Hartstoffschichten dar.possible. The layers can be produced economically and represent qualitatively new titanium nitride hard coatings.

AutfQhrungsbeisplelAutfQhrungsbeisplel Nachfolgend soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. Armbanduhrengehäuse und zugehörige Uhrenarmbänder sollen r.iit der erfindungsgemäßen Schicht beschichtet werden, dieWatch cases and associated watch straps should be coated with the layer of the invention

weißlich-goldfarbig Ist und keinen störenden Qrünanteil aufweist.whitish-golden Is and has no disturbing Qrünanteil.

Zur Herstellung wird ein reaktives Plasmaverfahren mit Hohlkatodenbogenverdampfer und zusätzlichem SondenverdampferFor the preparation of a reactive plasma process with hollow cathode arc evaporator and additional probe evaporator

eingesetzt.used.

Nach bekannter Vorreinigung der Substrate wird folgende Schichtkombination aufgebaut.After known pre-cleaning of the substrates, the following layer combination is built up. Substrat—80 nm Ti — nm TiNx— 1000 nm TiNx-Cuy.Substrate-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 TiNx-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.The Ti layer is deposited under a non-reactive atmosphere, whereby the titanium is evaporated from the hollow cathode arc evaporator. Without interruption process the reactive gas is mixed with nitrogen, and it is the TiN x layer is deposited. Finally, the probe evaporator, in which the copper is stored, is placed on the positive potential opposite the cathode, whereby electrons are extracted from the plasma to the copper while maintaining the remaining process parameters. This leads to a co-evaporation. The rate ratios Ti: Cu are regulated via the corresponding potentials.

Im Beispiel werden die Parameter derart gewählt, daß der Cu-Anteil an der TiNx-Cuy-Schi<:ht 2 Atom-% beträgt. Die Härte der Schicht liegt bei HVo,o2 = 2 500 kpnm"2. Diese Schicht ist haftfest, hart, weißlich-goldfarben und beständig gegenüber synthetischem Schweiß.In the example, the parameters are chosen such that the Cu content of the TiN x -Cu y -Schi <: ht is 2 atomic%. The hardness of the layer is HV o , o2 = 2 500 kpnm " 2. This layer is adherent, hard, whitish-golden and resistant to synthetic perspiration.

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.1. Gold-colored hard material layer for decorative applications in the color range whitish to reddish gold, characterized in that at least ·: the top layer of a homogeneous mixture of plasma-assisted reactive deposited titanium nitride and copper, wherein the copper content is 0.5 to 10 atomic%. 2. Goldfarbige Hartstoffschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden metallischen Komponenten zwischen Hartstoffschicht und Substrat als haftvermittelnde Schicht angeordnet ist.2. Gold-colored hard material layer according to claim 1, characterized in that one of the two metallic components between the hard material layer and the substrate is arranged as an adhesion-promoting layer.
DD31423988A 1988-03-31 1988-03-31 GOLD-COLORED HARD COAT LAYER DD270325A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT397816B (en) * 1991-11-25 1994-07-25 Silhouette Int Gmbh METHOD FOR PRODUCING A DECORATIVE LAYER ON A USED ITEM

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT397816B (en) * 1991-11-25 1994-07-25 Silhouette Int Gmbh METHOD FOR PRODUCING A DECORATIVE LAYER ON A USED ITEM

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