MXPA99011014A - Recubrimiento - Google Patents

Abstract

Se describe un artículo que tiene depositado sobre al menos una porción de su superficie un recubrimiento de capas múltiples, decorativo, y protector, que comprende al menos una capa de níquel, una capa de aleación de estaño y níquel, y una capa de emparedado comprendida de capas que a su vez están comprendidas de titanio o aleación de zirconio-titanio que se alternan con capas comprendidas de compuestos de titanio tal como nitruro de titanio o compuesto de aleación de zirconio-titanio, tal como un nitruro de zirconio-titanio. El recubrimiento proporciona protección contra la abrasión y la corrosión al substrato subyacente, y también protege al substrato del ataque por productos químicos tales comoácidos y bases, mientras que es resistente al agrietamiento y resistencia a la corrosión galvánica

Description

RECUBRIMIENTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a los recubrimientos decorativos y protectores.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es actualmente la práctica con diversos artículos de latón tales como lámparas, trébedes, barras de candelabro, espitas, perillas para puerta, manijas para puerta, escudos de cerradura para puerta y similares, el bruñir y el pulir primeramente la superficie del artículo hasta un alto lustre, y aplicar luego un recubrimiento orgánico protector, tal como uno comprendido de acrílicos, uretanos, epóxidos y similares, sobre esta superficie pulida. Este sistema tiene el inconveniente de que la operación requerida de bruñido y pulido, particularmente si el artículo es de una forma compleja, es laborioso. También, los recubrimientos orgánicos conocidos no son tan durables como se desea y se desgastan. REF.: 32090 Estas deficiencias son remediadas por un recubrimiento que tiene un recubrimiento a base de níquel y un compuesto de metal refractario no precioso tal como nitruro de zirconio, nitruro de titanio y nitruro de aleación de zirconio-titanio . No obstante, se ha descubierto que cuando el titanio está presente en el recubrimiento, por ejemplo, como nitruro de titanio o como nitruro de aleación de zirconio-titanio, en ambientes corrosivos, el recubrimiento puede experimentar corrosión galvánica. Esta corrosión galvánica hace virtualmente inútil al recubrimiento. Se ha descubierto sorprendentemente la presencia de una capa de aleación de estaño-níquel entre la capa de níquel base y el compuesto de titanio superior o la capa de aleación de titanio superior, reduce o elimina la corrosión galvánica. Un recubrimiento que contiene una capa de aleación de estaño o níquel entre el recubrimiento base de níquel y el recubrimiento superior del compuesto de metal refractario, se describe en la Patente Norteamericana No. 5,667,904. Este recubrimiento está comprendido de una capa de níquel, una capa de aleación estaño-níquel y una capa superior comprendida del compuesto de zirconio o compuesto de titanio. Mientras que es en general excelente, este tipo de recubrimiento tiene varias deficiencias. Este tipo de recubrimiento no es suficientemente resistente al ataque por productos químicos. Este es particularmente susceptible al ataque por ácidos y bases. Otro problema más es que este tipo de recubrimiento algunas veces se agrieta. La presente invención remedia estas deficiencias y proporciona un recubrimiento que muestra resistencia mejorada contra el ataque por productos químicos, resistencia al agrietamiento y resistencia a la corrosión galvánica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un recubrimiento protector decorativo para un substrato, particularmente, un substrato metálico. Más particularmente, ésta está dirigida a un substrato, particularmente un substrato metálico tal como latón, que tiene sobre al menos una porción de su superficie un recubrimiento comprendido de capas superpuestas múltiples de ciertos tipos específicos de metales o de compuestos metálicos. El recubrimiento es decorativo y también proporciona resistencia contra la corrosión, al desgaste y los productos químicos.

En una modalidad el recubrimiento proporciona la apariencia de latón pulido con un matiz dorado, por ejemplo, tiene un tono color dorado-latonado. De este modo, una superficie del artículo que tiene el recubrimiento sobre ésta simula latón pulido con un matiz dorado. Una primera capa depositada directamente sobre la superficie del substrato está comprendida de níquel. La primera capa puede ser monolítica, por ejemplo, una capa de níquel simple o puede consistir de dos capas diferentes de níquel tales como una capa de níquel, brillante, depositada directamente sobre la superficie del substrato y una capa de níquel brillante superpuesta sobre la capa de níquel semibrillante . Colocada sobre la capa de níquel está una capa comprendida de una aleación de estaño-níquel. Sobre la capa de aleación níquel y estaño está una capa de emparedado comprendida de capas de titanio o de aleación de titanio se alternan con un compuesto de titanio o un compuesto de aleación de titanio . La capa de emparedado está acomodada tal que una capa de titanio o de aleación de titanio está sobre la capa de aleación de estaño-níquel, por ejemplo, es la capa inferior, y el capa del compuesto de titanio o del compuesto de aleación de titanio es la capa superior o expuesta. En otra modalidad de la invención, colocada sobre la capa del compuesto de titanio o del compuesto de aleación de titanio está una capa comprendida de óxido de titanio o de óxido de aleación de titanio, una capa comprendida de los productos de reacción de titanio o de aleación de titanio, oxígeno y nitrógeno.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista transversal, no a escala, del recubrimiento de capas múltiples sobre un substrato; DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA El substrato 12 puede ser cualquier plástico, metal o aleación metálica. Ilustrativo de los substratos metálicos y de aleación metálica, están el cobre, acero, latón, tungsteno, aleaciones de níquel y similares. En una modalidad, el substrato es latón.

Una capa de níquel 13 está depositada sobre la superficie del substrato 12 mediante procesos de electrochapado, convencionales y bien conocidos. Estos procesos incluyen el uso de un baño de electrochapado convencional tal como por ejemplo, un baño de Watts como la solución de chapado. Típicamente, tales baños que contienen sulfato de níquel, cloruro de níquel y ácido bórico disuelto en agua. Todas las soluciones de chapado de cloruro, sulfamato y fluoroborato pueden también ser utilizadas. Estos baños pueden opcionalmente incluir un número de compuestos bien conocidos y convencionalmente utilizados tales como agentes de nivelación, abrillantadores y similares. Para producir la capa de níquel especularmente brillante, al menos un abrillantador de la clase II se agrega a la solución de chapado. Los abrillantadores de la clase I son compuestos orgánicos que contienen azufre. Los abrillantadores de la clase II son compuestos orgánicos que no contienen azufre. Los abrillantadores de la clase II pueden también provocar nivelación, y cuando se agregan al baño de chapado sin los abrillantadores de la clase I que contienen azufre, dan como resultado depósitos de níquel semi-brillante . Estas clases de abrillantadores I incluyen el ácido alquil-naftalen-y be?cen-sulfónico . Los ácidos bencen- y naftalen-di- y tri-sulfónicos, las bencen- y naftalen-sulfonamidas, y las sulfonamidas tales como sacarina, sulfonamidas de vinilo y alilo y los ácidos sulfónicos. Se entiende en general que los abrillantadores de la clase II son materiales orgánicos tales como por ejemplo alcoholes acetilénicos o etilénicos, alcoholes acetilénicos etoxilados y propoxilados, cumarinas y aldehidos. Estos abrillantadores de la clase I y de la clase II, son bien conocidos por aquellos de experiencia en la técnica y son fácilmente disponibles comercialmente. Estos se describen, entre otras, en la Patente Norteamericana No. 4,421,611 incorporada por referencia en la presente. La capa de níquel 13 puede estar comprendida de una capa de níquel simple tal como, por ejemplo, níquel brillante, o puede estar comprendida de dos capas diferentes de níquel, tales como la capa de níquel semi-brillante, y una capa de níquel brillante. En las figuras, la capa 14 está comprendida de níquel semi-brillante, mientras que la capa 16 está comprendida de níquel brillante. Este depósito de níquel doble proporciona protección mejorada contra la corrosión al substrato subyacente. La placa 14 libre de azufre, semi-brillante, es depositada mediante procesos convencionales de electrochapado directamente sobre la superficie del substrato 12. El substrato 12 que contiene la capa de níquel semi-brillante 14 es luego colocada en un baño de chapado con níquel brillante, y la capa de níquel brillante 16 es depositada sobre la capa de níquel 14 semi-brillante, también mediante procesos convencionales de electrochapado. El espesor de la capa de níquel 13 está en general en el intervalo de aproximadamente 2.54 micrómetros ((0.0001) (100 millonésimas de pulgada)), preferentemente de aproximadamente 3.81 micrómetros (150 millonésimas de pulgada) hasta aproximadamente 88.9 micrómetros (3,500 millonésimas de pulgada). En la modalidad donde se utiliza una capa de níquel doble, el espesor de la capa de níquel semi-brillante y la capa de níquel brillante es un espesor efectivo para proporcionar protección mejorada contra la corrosión. En general, el espesor de la capa 14 de níquel semi-brillante es al menos de aproximadamente 1.27 micrómetros (50 millonésimas de pulgada) , preferentemente al menos de aproximadamente 2.54 micrómetros (100 millonésimas de pulgada) y más preferentemente al menos aproximadamente 3.81 micrómetros (150 millonésimas de pulgada). El límite de espesor superior no es en general crítico y es gobernado por consideraciones secundarias tales como el costo y la apariencia. En general, no obstante, no debe ser excedido un espesor de aproximadamente 38.1 micrómetros (1,500 millonésimas de pulgada), preferentemente aproximadamente 25.4 micrómetros (1,000 millonésimas de pulgada) y todavía más preferentemente aproximadamente 19.05 micrómetros (750 millonésimas de pulgada) . La capa de níquel brillante 16 tiene en general un espesor de al menos aproximadamente 1.25 micrómetros (50 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos de aproximadamente 3.17 micrómetros (125 millonésimas de pulgada) y más preferentemente al menos aproximadamente 6.35 micrómetros (250 millonésimas de pulgada) . El intervalo de espesor superior de la capa de níquel brillante no es crítico, y es en general controlado por consideraciones tales como el costo. En general, no obstante, no debe ser excedido un espesor de aproximadamente 63.5 micrómetros (2,500 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos de aproximadamente 50.8 micrómetros (2,000 millonésimas de pulgada) y más preferentemente al menos aproximadamente 38.1 micrómetros (1,500) millonésimas de pulgada) . La capa de níquel brillante 16 también funciona como una capa de nivelación la cual tiende a cubrir o rellenar las imperfecciones en el substrato. Depositada sobre la capa de níquel 16 está una capa 20 comprendida de aleación de estaño-níquel. Más específicamente, la capa 20 está comprendida de una aleación de níquel y estaño. Se ha encontrado sorprendentemente que la capa de aleación de estañóníquel reduce o elimina la corrosión galvánica cuando está presente el titanio en las capas depositadas por vapor. La capa 20 es depositada sobre la capa 16 mediante procesos de electrochapado de aleación de estaño-níquel, convencionales y bien conocidos. Estos procesos y baños de chapado son convencionales y bien conocidos, y se describen entre otras, en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,033,835; 4,049,508; 3,887,444; 3,772,168 y 3,940,319, todas las cuales se incorporan por referencia en la presente. La capa de aleación estaño-níquel está preferentemente comprendida de aproximadamente 50-80 por ciento en peso de estaño y aproximadamente 20-50 por ciento en peso de níquel, más preferentemente aproximadamente 65% de estaño y 35% de níquel, que representan la composición atómica de SnNi . El baño de chapado contiene cantidades suficientes de níquel y estaño para proporcionar una aleación de estaño y níquel de la composición anteriormente descrita. Un proceso de chapado de estaño-níquel comercialmente disponible es el proceso de Ni- ColloyRM disponible de ATOTECH, y descrito en su Hoja de Información Técnica No. Nicolloy, Octubre 30, 1994, incorporada por referencia en la presente. El espesor de la capa de aleación de estañóníquel 20 es un espesor efectivo para reducir o eliminar la corrosión galvánica. Este espesor es en general de al menos aproximadamente 0.25 micrómetros (10 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos de aproximadamente 0.50 micrómetros (20 millonésimas de pulgada) y más preferentemente al menos aproximadamente 1.27 micrómetros (50 millonésimas de pulgada) . El intervalo de espesor superior no es crítico y es en general dependiente de las consideraciones económicas. En general, no debe ser excedido un espesor de aproximadamente 50.8 micrómetros (2,000 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos de aproximadamente 25.4 micrómetros (1,000 millonésimas de pulgada), y más preferentemente al menos aproximadamente 12.7 micrómetros (500 millonésimas de pulgada) .

Colocada sobre la capa 20 de aleación de estaño-níquel está una capa de emparedado 26 comprendidas de capas 30, comprendidas a su vez de titanio o aleación de titanio que se alternan con las capas 28 comprendidas de compuesto de titanio o compuesto de aleación de titanio. Tal estructura se ilustra en las figuras, en donde 26 representa la capa de emparedado, 28 representa una capa comprendida de un compuesto de titanio o un compuesto de aleación de titanio, y 30 representa una capa comprendida de titanio o de aleación de titanio. Los metales que son aleados con el titanio para formar la aleación de titanio o compuesto de aleación de titanio son los metales refractarios no preciosos. Estos incluyen zirconio, hafnio, tántalo y tungsteno. Las aleaciones de titanio comprenden en general de aproximadamente 10 a aproximadamente 90 por ciento en peso de titanio y de aproximadamente 90 a aproximadamente 10 por ciento en peso de otro metal refractario no precioso, y preferentemente de aproximadamente 20 a aproximadamente 80 por ciento de titanio y de aproximadamente 80 a aproximadamente 20 por ciento en peso de otro metal refractario. Los compuestos de titanio o los compuestos de aleación de titanio incluyen los óxidos, nitruros, carburos y carbonitruros . En una modalidad las capas 28 están comprendidas de nitruros de aleación de titanio-zirconio y las capas 30 están comprendidas de aleación de titanio-zirconio . En esta modalidad, la capa de nitruro de aleación de titanio-zirconio tiene un color latonado con un matiz dorado. La capa de emparedado 26 tiene un espesor efectivo para proporcionar resistencia contra la abrasión, las ralladuras y el desgaste, y para proporcionar el color requerido, por ejemplo, un color latón con matiz dorado. La capa 26 en general tiene un espesor promedio de aproximadamente 5.08 x 10"2 micrómetros (2 millonésimas de pulgada) hasta aproximadamente 1.016 micrómetros (40 millonésimas de pulgada), preferentemente de aproximadamente 0.01 micrómetros (4 millonésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0.89 micrómetros (35 millonésimas de pulgada) y más preferentemente de aproximadamente 0.152 micrómetros (6 millonésimas de pulgada) hasta aproximadamente 0.762 micrómetros (30 millonésimas de pulgada) . Cada una de las capas 28 y 30 tiene en general un espesor de al menos aproximadamente 2.54 micrómetros (0.01 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos aproximadamente 6.35 x 10~3 micrómetros (0.25 millonésimas de pulgada), y más preferentemente al menos aproximadamente 1.27 x 10"2 micrómetros (0.5 millonésimas de pulgada) . En general, las capas 28 y 30 no deben ser más gruesas de aproximadamente 0.381 micrómetros (15 millonésimas de pulgada) , preferentemente al menos aproximadamente 0.254 micrómetros (10 millonésimas de pulgada), y más preferentemente al menos aproximadamente 0.127 micrómetros (5 millonésimas de pulgada) . En la capa de emparedado, la capa inferior es la capa 30, por ejemplo, la capa comprendida de titanio o de aleación de titanio. La capa inferior 30 está colocada sobre la capa de aleación de estaño-níquel. La capa superior de la capa de emparedado es la capa 28'. La capa 28' está comprendida de compuesto de titanio o compuesto de aleación de titanio. La capa 28' es la capa de color. Es decir ésta proporciona el color al recubrimiento. En el caso de nitruro de aleación de titanio-zirconio, éste es un color latón con un matiz dorado. La capa 28' tiene un espesor que es al menos efectivo para proporcionar el color requerido, por ejemplo, el color latón con un matiz dorado. En general, la capa 28' puede tener un espesor que es de aproximadamente el mismo que el espesor del resto de la capa de emparedado. La capa 28' es la más gruesa de las capas 28, 30 que comprende la capa de emparedado. En general, la capa 28' tiene un espesor de al menos aproximadamente 5.08 x 10~2 micrómetros (2 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos aproximadamente 0.127 micrómetros (5 millonésimas de pulgada) . En general, no debe ser excedido un espesor de aproximadamente 1.27 micrómetros (50 millonésimas de pulgada) , preferentemente aproximadamente 0.762 micrómetros (30 millonésimas de pulgada) . Un método para la formación de la capa de emparedado 26 es mediante el uso de técnicas por deposición de vapor, convencionales y bien conocidas, tales como la deposición de vapor técnico o la deposición de vapor químico. Los procesos de deposición de vapor físico incluyen la deposición catódica o chisporroteo y la evaporación por arco catódico. En un proceso de la presente invención, la deposición catódica o la evaporación por arco catódico se utiliza para depositar una capa 30 de aleación de zirconio-titanio o de titanio seguida por la deposición catódica reactiva o la evaporación por arco catódico reactivo, para depositar una capa 28 de compuesto de aleación de zirconio-titanio tal como nitruro o compuesto de titanio tal como nitruro. Para formar la capa de emparedado 26 en donde el compuesto de titanio y el compuesto de aleación de titanio son los nitruros, la velocidad de flujo del gas nitrógeno es variada (pulsada) durante la deposición por vapor tal como la deposición catódica reactiva o la evaporación por arco catódico reactivo, entre cero (sin gas nitrógeno o es introducido un valor reducido) a la introducción de nitrógeno a un valor deseado para formar capas alternadas múltiples de metal 30 y de nitruro metálico 28 en la capa de emparedado 26. El número de capas alternadas del metal 30 y de las capas 28 de compuesto de metal refractario en la capa de emparedado 26, es un número efectivo para reducir o eliminar el agrietamiento. Este número es en general de al menos aproximadamente 4, preferentemente al menos aproximadamente 6, y más preferentemente al menos aproximadamente 8. En general, el número de capas alternadas de metal refractario 30 y del compuesto 28 de metal refractario en la capa de emparedado 26 no debe exceder aproximadamente 50, preferentemente aproximadamente 40, y más preferentemente aproximadamente 30. En una modalidad de la invención una capa 34 comprendida de los productos de reacción de titanio o de aleación de titanio, un gas que contiene oxígeno tal como oxígeno, y nitrógeno, se deposita sobre la capa de emparedado 26. Los productos de reacción del metal o de la aleación de metal, el oxígeno y el nitrógeno están en general comprendidos de óxido metálico o de óxido de la aleación del metal y del nitruro del metal o del nitruro de la aleación del metal. De este modo, por ejemplo, los productos de reacción 'del titanio, oxígeno y nitrógeno comprenden óxido de titanio y nitruro de titanio. Estos óxidos metálicos y nitruros metálicos y su preparación y deposición son convencionales y bien conocidos, y se describen entre otros, en la Patente Norteamericana No. 5,367,285, la descripción de la cual se incorpora por referencia en la presente. La capa 34 puede ser depositada mediante técnicas de deposición de vapor, convencionales y bien conocidas, incluyendo la deposición catódica reactiva y la evaporación por arco catódico reactivo.

En otra modalidad más de la invención en vez de la capa 34 que está comprendida de los productos de reacción de titanio o aleación de titanio, oxígeno y nitrógeno, ésta está comprendida de óxido de titanio o de óxido de aleación de titanio. Estos óxidos y su preparación son convencionales y bien conocidos . La capa 34 que contiene (i) los productos de reacción de titanio o aleación de titanio, oxígeno y nitrógeno, o (ii) el óxido de titanio o el óxido de aleación de titanio, en general es muy delgada. Esta tiene un espesor que hace a la capa 34 no opaca, translúcida o transparente, de modo que la capa 28 es visible a través de ésta. Esta tiene un espesor que es al menos efectivo para proporcionar resistencia mejorada contra los productos químicos. En general, este espesor es al menos aproximadamente de 1.27 x 10~3 micrómetros (0.05 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos aproximadamente 2.54 x 10~J micrómetros (0.1 millonésimas de pulgada), y más preferentemente al menos aproximadamente 3.81 x 10"3 'micrómetros (0.15 millonésimas de pulgada. En general, la capa 34 no debe ser más gruesa de aproximadamente 0.127 micrómetros (5 millonésimas de pulgada), preferentemente al menos aproximadamente 5.08 x 10"2 micrómetros (2 millonésimas de pulgada, y más preferentemente al menos aproximadamente 2.54 x 10~2 micrómetros (1 millonésimas de pulgada) . La capa 34 puede ser depositada mediante técnicas de deposición por vapor bien conocidas y convencionales, incluyendo deposición de vapor físico y deposición de vapor químico, tales como por ejemplo, la deposición catódica reactiva y la evaporación por arco catódico reactivo. Las técnicas de deposición catódica y el equipo para las mismas se describen, entre otros, en J. Vossen y W . Kern "Thin Film Processes II", Academic Press, 1991; R. Boxman y colaboradores, "Handbook of Vacuum Are Science and Technology", Noyes Pub., 1995; y las Patentes Norteamericanas Nos. 4,162,954 y 4,591,418, todas las cuales se incorporan por referencia en la presente. En resumen, en el proceso de deposición catódica, un objetivo de metal refractario (tal como titanio o zirconio) el cual es el cátodo, y el substrato son colocados en una cámara a vacío. El aire en la cámara es evacuado para producir condiciones de vacío en la cámara. Se introduce dentro de la cámara un gas inerte tal como Argón. Las partículas de gas son ionizadas y son aceleradas hacia el objetivo para desalojar los átomos de titanio o de zirconio como una película de recubrimiento sobre el substrato. En la evaporación por arco catódico, un arco eléctrico típicamente de varios cientos de amperios se hace chocar sobre la superficie de un cátodo metálico tal como de zirconio o titanio. El arco vaporiza el material de cátodo, el cual se condensa luego sobre los substratos formando un recubrimiento. La evaporación por arco catódico reactivo y la deposición catódica reactiva son en general similares a la deposición catódica ordinaria y a la evaporación por arco catódico, excepto se que introduce un gas dentro de la cámara, el cual reacciona con el material objetivo desalojado. De este modo, en el caso donde el óxido de titanio es la capa 34, el cátodo está comprendido de titanio, y el oxígeno es el gas reactivo introducido dentro de la cámara . Con el fin de que la invención pueda ser fácilmente comprendida se proporciona el siguiente ejemplo. El ejemplo es ilustrativo y no limita la invención a éste.

EJEMPLO 1 Se colocan espitas de latón en un baño limpiador de remojo, convencional, que contiene jabones, detergentes, desfloculadores, y similares, estándares y bien conocidos, el cual es mantenido a un pH de 8.9 - 9.2 y a una temperatura de aproximadamente 63-93°C (145-200°F) por 10 minutos. La espitas de latón son luego colocadas en un baño limpiador alcalino ultrasónico, convencional. El baño limpiador ultrasónico tiene un pH de 8.9 - 9.2, es mantenido a una temperatura de aproximadamente 71-82°C (160-180°F), y contiene jabones, detergentes, des floculadores y similares, convencionales y bien conocidos. Después de la limpieza ultrasónica las espitas son enjuagadas y colocadas en un baño electrolimpiador alcalino, convencional, por aproximadamente 50 segundos. El baño electrolimpiador es mantenido a una temperatura de aproximadamente 60-82°C (140-180°F), a un pH de aproximadamente 10.5-11.5, y contiene detergentes estándares y convencionales. Las espitas son luego enjuagadas y colocadas en un baño activador ácido convencional, por aproximadamente 20 segundos. El baño activador ácido tiene un pH de aproximadamente 2.0 - 3.0, está a temperatura ambiente, y contiene una sal de ácido basada en fluoruro de sodio. Las espitas son luego enjuagadas y colocadas en un baño de chapado con níquel brillante por aproximadamente 12 minutos. El baño de níquel brillante es en general un baño convencional que es mantenido a una temperatura de aproximadamente 54-66°C (130-150°F), a un pH de aproximadamente 4.0 -4.8, contiene NiS04, NiCl2. ácido bórico y abrillantadores. Una capa de níquel brillante de un espesor promedio de aproximadamente 10.16 micrómetros (400 millonésimas de pulgada) se deposita sobre las espitas. Las espitas chapadas con níquel brillante son enjuagadas dos veces, y colocadas en una baño de chapado de estaño-níquel por aproximadamente 7 ^ minutos. El baño es mantenido a una temperatura de aproximadamente 49-60°C (120-140°F) y a un pH de aproximadamente 4.5 - 5.0. El baño contiene cloruro estannoso, cloruro de níquel, bifluoruro de amonio, y otros agentes de humectación, complejos, bien conocidos y convencionales. La capa de estaño-níquel de un espesor promedio de aproximadamente 5.08 micrómetros (200 millonésimas de pulgada) es depositada sobre la superficie de la capa de níquel brillante. Las espitas chapadas con níquel y estaño-níquel son perfectamente enjuagadas en agua desionizada y luego secadas. Las espitas electrochapadas son colocadas en •un recipiente de chapado por evaporación de arco catódico. El recipiente es en general un alojamiento cilindrico que contiene una cámara de vacío, la cual está adaptada para ser evacuada por medio de bombas. Se conecta una fuente de gas argón a la cámara, mediante una cámara ajustable, al hacer variar la velocidad del flujo del gas. Un cátodo cilindrico de aleación de zirconio-titanio es montada en el centro de la cámara y conectado a las salidas negativas de ' un suministro de energía de corriente directa, variable. El lado positivo del suministro de energía está conectado a la pared de la cámara. El material de cátodo comprende aleación de zirconio y titanio. Las espitas electrochapadas son montadas sobre husillos, 16 de los cuales están montados sobre un anillo alrededor del lado externo del cátodo. El anillo completo gira alrededor del cátodo, mientras que cada husillo también gira alrededor de su propio eje, dando como resultado un movimiento denominado planetario el cual proporciona exposición uniforme al cátodo para las múltiples espitas montadas alrededor de cada husillo. El anillo gira típicamente a varios rpm, mientras que cada husillo realiza varias revoluciones por revolución del anillo. Los husillos están eléctricamente aislados de la cámara y provistos con contactos giratorios, de modo que puede ser aplicado un voltaje de polarización al substrato dentro del recubrimiento. La cámara de vacío es evacuada, a una presión de aproximadamente 5 x 10"° milibarias y calentada a aproximadamente 150°C. Las espitas electrochapadas son luego sujetas a una limpieza por plasma de arco de alta polarización, en el cual se aplica un voltaje de polarización (negativo) de aproximadamente 500 voltios a las espitas electrochapadas, mientras se hace golpear un arco de aproximadamente 500 amperios y se sostiene sobre el cátodo. La duración de la limpieza es de aproximadamente cinco minutos. Se introduce gas argón a una velocidad suficiente para mantener una presión de 3 x 10~2 milibarias. Una capa de aleación de zirconio-titanio que tiene un espesor promedio de aproximadamente 0.1 micrómetros (4 millonésimas de pulgada) se deposita sobre las espitas chapadas con níquel-estaño, durante un periodo de tres minutos. El proceso de deposición por arco catódico comprende la aplicación de energía de corriente directa al cátodo para formar un flujo de corriente de aproximadamente 500 amperios, introduciendo gas argón dentro del recipiente para mantener la presión en el recipiente aproximadamente a 1 x 10~2 milibarias, y haciendo girar las espitas de una manera planetaria descrita anteriormente. Después de que la capa de aleación de zirconio-titanio es depositada, la capa de emparedado es aplicada sobre la capa de aleación de zirconio-titanio. El flujo de nitrógeno es introducido dentro de la cámara de vacío periódicamente, mientras que la descarga con arco continúa aproximadamente a 500 amperios. La velocidad de flujo de nitrógeno es pulsada, por ejemplo, cambiada periódicamente desde una velocidad de flujo máxima, suficiente para hacer reaccionar completamente los átomos de zirconio y de titanio, que llegan al substrato para formar el compuesto de nitruro de aleación de zirconio-titanio, y una velocidad de flujo mínima igual a cero o algún valor menor, no suficiente para reaccionar completamente con toda la aleación de zirconio-titanio. El periodo de pulsado del flujo de nitrógeno es de uno a tres minutos (30 segundo a un minuto, encendido y luego se apaga) . El tiempo total para la deposición pulsada es de aproximadamente 15 minutos, dando como resultado una pila emparedada con 10 capas, de espesor de aproximadamente 2.54 x 10~2 a 3.81 x 10-2 micrómetros (aproximadamente una a 1.5 millonésimas de pulgada) . El material depositado en la capa emparedada se alterna entre el compuesto de nitruro de aleación de zirconio-titanio que reaccionó completamente, y la aleación de metal de zirconio-titanio (o ZrTiN subes tequio étrico con mucho menor contenido de nitrógeno) . Después de que se deposita la capa .de emparedado, la velocidad de flujo del nitrógeno se deja a su valor máximo (suficiente para formar el compuesto de nitruro de aleación zirconio-titanio que reacciona completamente) por un tiempo de cinco a diez minutos para formar una "capa de color" sobre la parte superior del último emparedado. Después de que esta capa de nitruro de aleación de zirconio-titanio es depositada, se introduce un flujo adicional de oxígeno, de aproximadamente 0.1 litros estándares por minuto, por un tiempo de treinta segundos a un minuto, al tiempo que se mantienen las velocidades de flujo de nitrógeno y argón a sus valores previos. Se forma una capa delgada de productos de reacción mixtos (oxi-nitruro de aleación de zirconio-titanio), con un espesor final de aproximadamente 5.08 x 10 3 a 1.27 x 10"2 micrómetros (aproximadamente de 0.2 a 0.5 millonésimas de pulgada) . Finalmente, el arco es 'extinguido al final de éste último periodo de deposición, la cámara de vacío es ventilada y los substratos recubiertos son retirados. Mientras que han sido descritas ciertas modalidades de la invención para fines de ilustración, se debe entender que pueden existir diversas modalidades y modificaciones dentro del alcance general de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Claims (14)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un artículo que comprende un substrato que tiene sobre al menos una porción de su superficie un recubrimiento de capas múltiples, caracterizado porque comprende: al menos una capa comprendida de níquel; una capa comprendida de aleación comprendida de estaño y níquel; una capa comprendida de titanio o aleación de titanio; una capa de emparedado comprendida de capas comprendidas de un compuesto de titanio o un compuesto de aleación de titanio, alternadas con capas comprendidas de titanio o aleación de titanio; y una capa comprendida de compuesto de titanio o compuesto de aleación de titanio.

2. El artículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de titanio es nitruro de titanio.

3. El artículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de aleación de titanio es nitruro de aleación de titanio-zirconio.

4. El artículo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la aleación de titanio es aleación de titanio-zirconio.

5. El artículo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una capa comprendida de níquel está comprendida de níquel brillante .

6. El artículo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el compuesto de titanio es nitruro de titanio.

7. El artículo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el compuesto de aleación de titanio es nitruro de aleación de titanio-zirconio .

8. El artículo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la aleación de titanio es aleación de titanio-zirconio.

9. Un artículo que comprende un substrato que tiene sobre al menos una porción de su superficie un recubrimiento de capas múltiples, caracterizado porque comprende: una capa comprendida de níquel semi-brillante; una capa comprendida de níquel brillante; una capa comprendida de aleación comprendida de estaño y níquel; una capa comprendida de titanio o aleación de titanio; una capa de emparedado comprendida de compuesto de titanio o de compuesto de aleación de titanio que se alternan con capas comprendidas de titanio o aleación de titanio; y una capa comprendida de compuesto de zirconio o de compuesto de aleación de zirconio-titanio.

10. El artículo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el compuesto de titanio es nitruro de titanio.

11. El artículo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el compuesto de aleación de titanio es compuesto de aleación de titanio-zirconio.

12. El artículo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el compuesto de titanio-zirconio es nitruro de titanio-zirconio.

13. El artículo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la aleación de titanio es aleación de titanio-zirconio.

14. El artículo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la aleación de titanio es aleación de titanio-zirconio. .