WO1998003694A1 - Verfahren zur beschichtung von messing mit harten und bunten schichten - Google Patents

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Wolf-Dieter Münz
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    • C23C14/0641—Nitrides

Definitions

  • Galvanic layer sequences such as Cu / ⁇ i / Cr, Cu / ⁇ i, ⁇ i / Cr, ⁇ i or ⁇ i / ⁇ iPd are known and used in industrial practice. It is also known to refine such pre-metallized parts with hard gold-colored Ti ⁇ , brass-colored Zr ⁇ or black TiAl ⁇ or amorphous metal-carbon layers using a PVD process.
  • the aim of the invention is to completely replace the galvanic coating by vacuum-produced nickel-free coatings.
  • the process of plasma oxidation and wet-chemical anodic oxidation is additionally used to produce colorful color effects.
  • the invention comprises two complementary aspects which are to be defined as follows:
  • This basic metallization is intended to contain the diffusion of Zn during the actual PVD coating to such an extent that adherent PVD-coatable metal deposits are formed on the brass parts.
  • This goal is achieved by a first coating (PVD) with copper or with a suitable copper alloy.
  • PVD first coating
  • a layer of niobium or tantalum is deposited on the copper or copper alloy layer in order to achieve sufficient corrosion resistance.
  • the base layer can be coated in a known manner with hard gold-colored TiN, brass-colored ZrN or black TiAlN or carbon layers.
  • Another possibility is to anodically oxidize the corrosion-resistant Nb or Ta either by plasma oxidation in vacuo or by wet chemical means. This creates oxide layers with strikingly colorful, metallic colors. The color effects are created by interference effects of the incident light.
  • the thickness of these layers is between 20 and 500 nm.
  • the color tone is determined by the oxide layer thickness and the specific specific properties of the material to be oxidized namely Nb or Ta determined. In order to protect this wear-sensitive and thus color-sensitive layer from abrasion, it is appropriate to protect the coloring oxide layer with a 0.5 to 2 ⁇ m thick, color-neutral, transparent SiO 2 or Al 2 ⁇ 3 layer.
  • All layers can be produced by means of sputtering, particularly advantageously by means of unbalanced magnetron sputtering or by means of cathodic arc discharge evaporation.
  • sputtering particularly advantageously by means of unbalanced magnetron sputtering or by means of cathodic arc discharge evaporation.
  • a layer sequence according to the invention is shown in FIG. 1. This is a "colorful" layer, the color of which is determined by the thickness of the Nb 2 Os or Ta2 ⁇ 5 layer.
  • FIG. 2 A simplified layer sequence with conventionally decorative or tribologically active layers such as TiN, ZrN, TiAlN or carbon is given in FIG. 2.
  • the coating can be done with known hard material layers in the temperature range between 250 and 350 ° C. It is primarily irrelevant whether the coating is carried out by means of magnetron sputtering or cathodic arc discharge.
  • the Nb or Ta implant layer shown in FIG. 1 considerably improves the cleaning etching. Nevertheless, it should be mentioned that under particularly favorable residual vacuum conditions, cleaning etching with inert Ar ions can also achieve sufficient success.
  • the above-mentioned Cu alloys consist in particular of commercially available Cu-Al, Cu-Al-Fe or Cu-Al-Ni-Fe alloys, which can be adjusted in color to the color of the brass.
  • a Cu-Nb or Cu-Ta alloy also appears to be advantageous.
  • the simultaneous coating can be carried out either with magnetron sputtering sources or with cathodic arc discharge evaporators or in combination, so that the copper portion comes from the magnetron cathode and the Nb or Ta portion comes from the arc discharge source.
  • the ionization with Nb or Ta is increased with a relatively lower “droplet” generation (macroparticles), as is otherwise the case with arc discharge evaporation. This is due to the high melting point of Nb and Ta / 2 /.
  • the relatively low-melting copper is therefore advantageously evaporated with the magnetron source. It has proven to be particularly advantageous to design the Nb or Ta content to be graduated, that is to say to increase it with increasing copper alloy layer thickness. This primarily alleviates the substrate temperature problem and saves the cost of expensive Nb or Ta material and still provides excellent corrosion resistance.
  • the graded Nb or Ta distribution is achieved by keeping the atomization power at the copper constant and the evaporator power at the Nb or Ta source is continuously increased.
  • Fig. 3 shows a Ti or Zr-containing copper alloy in a layer sequence without Nb or Ta. It has been found that this economy variant shows particularly favorable corrosion behavior when Zr is used as an alloy additive. Zr shows a much lower droplet Formation compared to Ti / 2 /, so that local corrosion defects can be reduced.
  • the transparent, wear-resistant SiO 2 or Al 2 O 3 layers are preferably deposited by means of reactive magnetron sputtering using pulse generators / 3 /.
  • the coating processes mentioned here include process stages such as metal ion etching, Ar glow etching, magnetron sputtering and cathodic arc discharge evaporation. All of these process steps can be carried out sequentially or simultaneously in the so-called arc bond sputtering technique (ABS) / 1 /.
  • ABS arc bond sputtering technique
  • Cathode constructions are available for this purpose, which can alternatively be used as magnetron or arc discharge cathodes. It is therefore advisable to carry out the individual coating steps in multi-target coating systems, i.e. Execute in process sequences without interrupting the vacuum.
  • FIG. 5 finally shows a system arrangement which is particularly suitable for conventional decorative coatings, for example TiN, ZrN or TiAlN on brass parts.
  • a copper or copper alloy target, an Nb or Ta target is also sufficient here.
  • the remaining two cathodes are primarily used to produce the decorative nitride layer.
  • Practice shows that considerable reductions in the achievable coating rate occur in reactive coating operation (factor 3 to 5 compared to non-reactive operation) / 5 /, so that two targets for the optional production of TiN, ZrN or TiAlN decorative coatings appear to be sufficient.
  • ABS TM arc bond sputtering

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Beschichtung von Messing mit harten und bunten Schichten unter Verwendung der PVD-Technologie beschrieben, wobei eine nickelfreie Grundmetallisierung und eine zur Erzielung dekorativer Effekte vorgesehene zusätzliche Beschichtung erfolgt.

Description

Verfahren zur Beschichtung von Messing mit harten und bunten Schichten
Die direkte Beschichtung von Messung mit Hilfe der PND-Technologie stößt auf allseits bekannte Schwierigkeiten. Während der Beschichtung erwärmt sich das Grundmaterial. Als Folge des bekanntermaßen hohen Dampfdruckes von Zink (0,2 x 103 mbar bei 250°C) beginnt Zn mit zunehmender Temperatur zur verdampfen, was offenbar einer ausreichenden Haftfestigkeit der kondensierenden Schicht entgegenwirkt. Schlechte Haftfestigkeit und Verunreinigung der kondensierenden Schicht mit Zn und damit verbundene schlechte Korrosionseigenschaften der Hartstoffschicht sind die Folge. Aus diesem Grunde werden bisher die zu beschichtenden Teile mit galvanischen Verfahren metallisiert, die das Verdampfen von Zn aus dem Grundmaterial verhindern und darüber hinaus aufgrund ihrer eigenen chemischen Eigenschaften das Korrosionsverhalten von Messing verbessern helfen. Galvanische Schichtfolgen wie Cu/Νi/Cr, Cu/Νi, Νi/Cr, Νi oder Νi/ΝiPd sind bekannt und in der industriellen Praxis angewandt. Es ist auch bekannt, derartige vormetallisierte Teile mit hartem goldfarbenen TiΝ, messingfarbenem ZrΝ oder schwarzem TiAlΝ oder amorphem Metall-Kohlenstoffschichten mittels PVD-Verfahren zu veredeln.
Ziel der Erfindung ist es, die galvanische Beschichtung komplett durch vakuumtechnisch hergestellte nickelfreie Beschichtungen zu ersetzen. Dabei werden die bekannten Verfahren von Magnetron-Kathodenzer- stäubung und der kathodischem Bogenentladung benutzt. Zur Herstellung bunter Farbeffekte wird zusätzlich das Verfahren der Plasma- Oxidation und der naßchemischen anodischen Oxidation benutzt.
Die Erfindung umfaßt zwei sich ergänzende Aspekte, die wie folgt zu definieren sind:
1. Die Schaffung einer PVD beschichtbaren Ni-freien PVD-Grund- metallisierung.
Diese Grundmetallisierung soll dazu dienen, die Diffusion von Zn während der eigentlichen PVD-Beschichtung soweit einzudämmen, daß haftfeste PVD beschichtbare Metallbeläge auf den Messingteilen entstehen. Dieses Ziel wird durch eine erste Beschichtung (PVD) mit Kupfer bzw. mit einer geeigneten Kupferlegierung erreicht. Zur Erzielung ausreichender Korrosionsbeständigkeit wird eine Schicht aus Niob oder Tantal auf die Kupfer- bzw. Kupferlegierungsschicht abgeschieden.
2. Um dekorative Effekte zu erzielen, kann die Grundschicht in bekannter Weise mit hartem goldfarbenen TiN, messingfarbenem ZrN oder schwarzem TiAlN bzw. Kohlenstoffschichten beschichtet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das korrosionsbeständige Nb bzw. Ta entweder mittels Plasmaoxidation in vacuo oder naßchemisch anodisch zu oxidieren. Dadurch entstehen Oxidschichten mit auffallend bunten metallisch erscheinenden Farben. Die Farbeffekte werden durch Interferenzeffekte des einfallenden Lichtes erzeugt. Die Dicke dieser Schichten liegt zwischen 20 und 500 nm. Der Farbton wird durch die Oxid schichtdicke und die spe- zifischen Eigenschaften des zu oxidierenden Materials nämlich Nb oder Ta bestimmt. Um diese verschleiß- und damit farbempfindliche Schicht vor Abrieb zu schützen, ist es angebracht die farbgebende Oxidschicht mit einer 0,5 bis 2 μm dicken farbneutralen transparenten SiO2- oder Al2θ3-Schicht zu schützen.
Alle Schichten können mittels Kathodenzerstäubung, besonders vorteilhaft mittels Unbalanced-Magnetron-Sputtering oder mittels kathodischer Bogenentladungsverdampfung hergestellt werden. Zur Erstellung geeigneter Haftfestigkeiten ist es vorteilhaft, die Messingoberfläche entweder mit Nb oder Ta Metallionen zu reinigen bzw. zu implementieren (ABS- Verfahren/ 1 /), und erst dann mit der eigentlichen Beschichtung zu beginnen. Dieser in vacuo durchgeführte Reinigungsvorgang soll bei entsprechend niedrigen Temperaturen beginnen, nämlich schon bei ungefähr 120°C. In der Folge ist darauf zu achten, daß während der Nb- oder Ta- Metallionen-Ätz-behandlung, die unter einer negativen Vorspannung von 600 bis 1200 V und in einer Argonatmosphäre von 0 bis 5 x 10"4 mbar stattfindet, eine Grenztemperatur der zu beschichtenden Substrate von 200°C nicht überschritten wird. Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, den Ätzprozeß im Intervallbetrieb durchzuführen. Neuerdings stehen auch geeignete Impulsgeneratoren zur Verfügung. Bei der Beschichtung mit Cu und Nb oder Ta soll eine Substrattemperatur von 200 bis 380°C nicht überschritten werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Substrattemperatur im Bereich von 200 bis 250°C gehalten wird. Dies kann durch Optimierung der Beschichtungsparameter erreicht werden. Eine erfindungs gemäße Schichtfolge ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei handelt es sich um eine "bunte" Schicht, deren Farbe durch die Dicke der Nb2Os- oder Ta2θ5-Schicht vorgegeben ist.
Eine vereinfachte Schichtfolge mit herkömmlich dekorativen oder tribolo- gisch wirksamen Schichten wie TiN, ZrN, TiAlN oder Kohlenstoff ist in Fig. 2 angegeben. Bei optimierter Cu (oder Cu-Legierung) und Nb/Ta Vorbe- schichtung kann die Beschichtung mit bekannten Hartstoffschichten im Temperaturbereich zwischen 250 und 350°C erfolgen. Dabei ist es primär unerheblich, ob die Beschichtung mittels Magnetron-Kathoden-zerstäu- bung oder kathodischer Bogenentladung erfolgt. Die in Fig. 1 eingezeichnete Nb oder Ta Implantatschicht verbessert das Reinigungsätzen beträchtlich. Trotzdem sei erwähnt, daß unter besonders günstigen Restvakuum-Verhältnissen ein Reinigungsätzen mit inerten Ar-Ionen ebenfalls ausreichenden Erfolg bewerkstelligen kann.
Die oben erwähnten Cu-Legierungen bestehen im besonderen aus handelsüblichem Cu-Al, Cu-Al-Fe oder Cu-Al-Ni-Fe Legierungen, die farblich auf die Farbe des Messings eingestellt werden können. Darüber hinaus erscheint eine Cu-Nb oder Cu-Ta Legierung ebenso vorteilhaft.
Diese können durch simultane Beschichtung unter Ausnutzung der vorhandenen Cu bzw. Nb oder Ta Targets hergestellt werden. Das Simultan- Verfahren erscheint besonders interessant und wirtschaftlich, weil teure Legierungstargets aus diesen Materialien mit sehr unterschiedlichen Schmelzpunkten vermieden werden können. Dabei kann die Simultanbe- schichtung entweder mit Magnetron-Kathodenzerstäubungsquellen oder mit kathodischen Bogenentladungsverdampfern oder kombiniert erfolgen, so daß der Kupferanteil von der Magnetron-Kathode und der Nb- oder Ta- Anteil von der Bogenentladungsquelle stammt. Bei derartiger Kombination wird die Ionisierung mit Nb oder Ta erhöht bei relativ niedrigerer "Droplet"- Erzeugung (Makropartikel) wie es sonst der Bogenentladungs- verdampfung zu eigen ist. Dies ist auf den hohen Schmelzpunkt von Nb und Ta zurückzuführen /2/. Das relativ dazu niedrigschmelzende Kupfer wird daher vorteilhaft mit der Magnetron-Quelle verdampft. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Nb- oder Ta-Gehalt graduiert, d.h. mit zunehmender Kupferlegierungsschichtdicke ansteigend zu gestalten. Dadurch wird in erster Linie das Substrattemperaturproblem entschärft, und es werden Kosten von teurem Nb oder Ta-Material gespart und es wird dennoch eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit erzielt. Die graduierte Nb bzw. Ta Verteilung wird erzielt, indem die Zerstäubungsleistung am Kupfer konstant gehalten wird und die Verdampferleistung an der Nb- oder Ta-Quelle kontinuierlich gesteigert wird.
Parallel zu den Untersuchungen insbesondere mit graduiertem Nb oder Ta, hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man ähnlich positive Trends erzielen kann, wenn in die Kupferlegierung entweder Ti oder Zr, bevorzugt mit der Bogenentladungsquelle, eingebaut wird. Es ist sogar möglich, eine "Sparvariante" zu der in Fig. 2 wiedergegebenen Schichtfolge herzustellen.
Fig. 3 zeigt eine Ti- oder Zr-haltige Kupferlegierung in einer Schichtfolge ohne Nb oder Ta. Es hat sich herausgestellt, daß diese Sparvariante besonders günstiges Korrosionsverhalten zeigt, wenn man Zr als Legierungszusatz verwendet. Zr zeigt nämlich eine wesentlich geringere Droplet- Bildung im Vergleich zu Ti/2/ , so daß lokale Korrosionsdefekte reduziert werden können.
Die Abscheidung der transparenten, verschleißhemmenden Si02- oder Al2θ3-Schichten erfolgt bevorzugt mittels reaktiver Magnetronzerstäbung unter Verwendung von Impulsgeneratoren /3/ .
Besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn jeweils zwei Kathoden im Impulsbetrieb gegeneinander geschaltet werden (TWIN-Anordnung) um so hohe Beschichtungswerte zu erzielen.
Die hier erwähnten Beschichtungsprozesse umfassen Prozeßstufen wie Metall-Ionen-Ätzen, Ar-Glimm-Ätzen, Magnetron -Kathodenzerstäubung und kathodisches Bogenentladungsverdampfen. Sämtliche dieser Prozeßschritte können in der sogenannten Arc-Bond-Sputter-Technik (ABS) sequentiell oder simultan ausgeführt werden / 1 / .
Dazu stehen Kathoden-Konstruktionen zur Verfügung, die alternativ als Magnetron- oder als Bogenentladungskathoden verwendet werden können. Es ist deshalb empfehlenswert, die einzelnen Beschichtungsschritte in Multitarget-Beschichtungsanlagen, d.h. in Prozeßfolgen ohne Unterbrechung des Vakuums auszuführen.
Fig. 4 zeigt z.B. ein Anlagenkonzept zur Herstellung "bunter" Schichten. Aufgrund der hohen Zerstäubungseffizienz von Kupfer mit 2,35 Cu- Atomen pro einfallendem Ar-Ion (Vergleich: 0,51 Ti-Atome/ Ar-Ion, 0,57 Ta-Atome/Ar-Ion, 0,6 Nb-Atome/Ar-Ion oder 0,65 Zr-Atome/Ar-Ion) /4/ genügt eine einzelne Magnetronkathode, um die relativ dicke Kupferbzw. Kupferlegierungsschicht abzuscheiden. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die entsprechenden Korrosionsbarrieren aus Nb oder Ta dünner, d.h. die durch die Natur vorgegebene reduzierte Beschichtungs- rate fällt weniger ins Gewicht, wenn man nur ein Nb- oder Ta-Target verwendet. Aus diesem Grunde ist es möglich, die restlichen zwei Kathodenplätze mit Si- oder AI-Targets zu besetzen, um diese z.B. in TWIN- Anordnung zu betreiben.
Fig. 5 zeigt schließlich eine Anlagenanordnung, die speziell geeignet ist für herkömmliche Dekorbeschichten, z.B. TiN, ZrN oder TiAlN auf Messing- Teilen. Hier genügt ebenfalls ein Kupfer- oder Kupferlegierungs-Target, ein Nb oder Ta-Target. Die restlichen zwei Kathoden werden vornehmlich zur Herstellung der dekorativen Nitridschicht verwendet. Die Praxis zeigt, daß im reaktiven Beschichtungsbetrieb beträchtliche Reduzierungen der erzielbaren Beschichtungsrate auftreten (Faktor 3 bis 5 gegenüber nichtreaktivem Betrieb) /5/, so daß zwei Targets zur wahlweisen Herstellung von TiN, ZrN oder TiAlN-Dekorbeschichtungen als ausreichend erscheinen.
Referenzen
/ 1 / W.-D. Münz, D. Schulze, F.J.M. Hauzer
"A New Method for Hard Coatings: ABS™ (arc bond sputtering)" Surf.Coat.Technol., 50 (1992) S. 169 - 178
/2/ W.-D. Münz, I. U. Smith, D.B. Lewis, S. Crease
"Droplet Formation on Steel Substrates during Cathodic Stee- red Arc Metal Ion Etch Vaccum" Vol. 48/Nr. 5 ( 1997), S. 473 - 481
/3/ F. Fietzke, K. Goedicke, W. Hempel
"The Deposition of Hard Crystalline Al O3 Layers by Means of Pulsed Bipolar Magnetron Sputtering" Surf.Coat. Technol. 86 - 87 (1996), S. 657 - 663
/4/ J.L. Vossen, J.J. Cuomo,
"Glow Discharge Sputter Deposition"
Thin Film Process, J.L. Vossen and W. Kern, Ed., Academic
Press, 1978, S. 12 - 73
/5/ W.D. Sproul,
"High Rate Sputtering Process Control"
Surf. Coat. Technol., Vol. 33, 1987, S. 73 - 81

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beschichtung von Messing bzw. Teilen aus Messing, insbesondere Uhrengehäuse, Schreibgeräte, Brillengestellte, Schmuck, Türbeschläge, Badezimmerarmaturen und dergleichen mit bunten und harten Schichten unter Verwendung der PVD- Technologie (physical vapour deposition-technology) und unter Verwendung einer Grundmetallisierung, die ebenfalls nach der PVD- Technologie abgeschieden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundmetallisierung aus einer Kupferschicht bzw. einer zinkfreien Kupferlegierung und einer darauffolgenden Niob- oder Tantalschicht besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schichtdicke der aufgebrachten Kupferschicht bzw. zinkfreien Kupferlegierung im Bereich von 0,1 bis 10 μm und die der Niob- bzw. Tantalschicht im Bereich von 0,2 bis 3 μm liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schichtdicke der aufgebrachten Kupferschicht bzw. zinkfreien Kupferlegierung 0,5 bis 3 μm und die Schichtdicke der Niob- bzw. Tantalschicht 0,2 bis 1 μm beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die PVD-Abscheidung der Schichten mittels Magnetron-Kathodenzerstäubung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die PVD-Abscheidung der Schichten mittels kathodischer Bogenentladung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die PVD-Abscheidung der Kupferschicht bzw. der zinkfreien Kupferlegierung mittels Magnetron-Kathodenzerstäubung und die der Niob- bzw. Tantalschichten mittels kathodischer Bogenentladung erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Abscheidung der Kupferlegierung ein Target aus einer bestimmten Kupferlegierung verwendet wird, die im wesentlichen die gleiche Legierungszusammensetzung aufweist wie die abgeschiedene Schicht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer und Aluminium besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer, Aluminium und Eisen besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer, 6 bis 10 Gew.% AI und 1 bis
5 Gew.% Fe besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer, Aluminium, Nickel und Eisen besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer, 8 bis 12 Gew.% AI, 3 bis
7 Gew.% Ni bzw.2 bis 6 Gew.% Fe besteht.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferlegierung aus Kupfer und Nb oder Ta durch simultane Magnetron-Kathodenzerstäubung erzeugt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Nb- bzw. Ta-Gehalt der Kupferlegierung 5 bis 6 at% beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Nb- bzw. Ta-Gehalt zwischen 25 und 45 at% liegt.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 6 und 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Herstellung der Kupferlegierung bestehend aus Cu und Nb oder Ta durch simultane Abscheidung des Kupfers durch Magnetron-Kathodenzerstäubung erfolgt und Nb oder Ta durch kathodische Bogenentladung abgeschieden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13 und 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verteilung von Nb oder Ta in der Kupferlegierung graduiert gestaltet wird, d.h. daß der Gehalt von Nb oder Ta in der Kupferlegierung mit zunehmender Schichtdicke ansteigt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gehalt an Nb oder Ta bei niedrigen Schichtdicken (kleiner 30 % der Grundschichtdicke der Kupferlegierung) zwischen 0 und 10 at% Nb oder Ta liegt und daß der Nb- oder Ta-Gehalt bis zur vollen Schichtdicke der Kupferlegierung auf 25 bis 45 at% ansteigt.
19. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor Abscheidung der Kupfer- bzw. Kupferlegierungsbeschich- tung die Messingteile einer Metall-Ionen-Vorbehandlung unterzogen werden, dergestalt, daß Nb- bzw. Ta-Ionen, die in einer kathodischen Bogenentladung erzeugt werden, mit hoher Energie, typischerweise mit 700 bis 1200 eV, mit einer Einwirkzeit von 2 bis 10 min. auf die Teile beschleunigt werden, um dort eine Verankerungsschicht herzustellen.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die Grundmetallisierung eine dekorative harte Schicht aus TiN, ZrN, TiCN, ZrCN, TiAlN, TiAlCN oder amorphem Metall- Kohlenstoff abgeschieden wird, und zwar mit einer Schichtdicke von etwa 0,1 bis 3 μm.
21. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die dekorativen Schichten aus TiN, ZrN, TiCN, ZrCN, TiAlN bzw. TiAlCN mittels Magnetron-Kathodenzerstäubung abgeschieden werden.
22. Verfahren nach Anspruch 1 und 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die dekorativen Schichten von TiN, ZrN, TiCN, ZrCN, TiAlN bzw. TiAlCN mittels kathodischer Bogenentladung abgeschieden werden.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im Falle einer Verwendung einer harten dekorativen Schicht aus TiN, ZrN, TiCN, ZrCN die dazu verwendeten Targets alternativ zur Herstellung einer Kupferlegierung benutzt werden unter Anwendung einer simultanen Abscheidung von Kupfer und Ti oder Zr.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Abscheidung von Ti oder Zr die gleichen Prinzipien verwendet werden wie für die Abscheidung von Nb oder Ta in einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 19.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die Metallisierung mit Nb oder Ta vollständig verzichtet wird und die dekorativen Schichten aus TiN, ZrN, TiCN, ZrCN, TiAlN, TiAlCN und amorphem Metall-Kohlenstoff direkt auf die mit Ti oder Zr angereicherte Kupferlegierung abgeschieden werden.
26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundmetallisierung einer anodischen Oxidation in verdünnten, wässrigen, sauren Elektrolyten unterzogen wird, um bunte Interferenzschichten aus Nb2Os oder Ta2Os zu erzeugen.
27. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Grundmetallisierung einer Plasma-Oxidation in einer sauer- stoffhaltigen Atmosphäre unterworfen wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 26 oder 27, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die bunte Oxidschicht bestehend aus Nbθs oder Ta2θs mit einer abriebfesten Oxidschicht aus Siθ2 oder AI2O3 überzogen wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 26, 27 oder 28, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Siθ2- oder A Oa-Schicht so bemessen ist, daß das Erscheinungsbild der bunten Nb2θs- oder Ta2θs-Schichten nicht gestört wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schichtdicke von Siθ2 bzw. AI2O3 etwa zwischen 0,5 und
2 μm liegt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 19 oder 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß alle PVD-Prozeßschritte in einer Multitarget-Beschichtungs- anlage stattfinden, die mit entsprechenden Targets ausgerüstet ist, um verschleißfeste und korrosionsbeständige dekorative Schichten auf Messing in einem einzigen Vakuumbeschichtungsvorgang durchführen zu können.
32. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 19, 27 oder 28, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß alle PVD-Prozeßschritte in einer Multitarget-Beschichtungs- anlage stattfinden, die mit entsprechenden Targets ausgerüstet ist, um bunte verschleißfeste korrosionsbeständige dekorative Schichten auf Messing in einem einzigen Vakuumbeschichtungsvorgang durchführen zu können.
33. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Metall-Ionen-Ätzprozeß schon bei einer Substrattemperatur von 120°C beginnt und daß eine Substrattemperatur von 200°C nicht überschritten wird.
34. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung mit Kupfer oder mit einer Kupferlegierung bzw. mit Niob oder Tantal im Temperaturbereich von 200 bis 250°C durchgeführt wird.
35. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei der Beschichtung mit TiN, ZrN, TiAlN, TiCN, ZrCN oder TiAlCN die Beschichtungstemperatur im Bereich von 200 bis 380°C liegt.
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