[发明专利]一种基体表面金黄色氮化锆涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于基体表面处理技术领域，尤其涉及一种以二氧化锆材料制品，或者是表面包覆二氧化锆涂层的制品为基体，在该基体表面制备金黄色耐磨的氮化锆涂层的方法。 

背景技术

随着现代科学技术的发展与进步，人们对材料性能的要求也日益提高，而利用溅射薄膜进行材料表面防腐、表面装饰以及各种工模具的表面强化是提高材料性能的一种有效途径。目前，无论家庭还是公共场所都投入大量的资金用于装饰装修，装饰行业的巨大需求引起了镀层行业和科技界的极大关注和研究兴趣。其中氮化锆因具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨性能及人们喜爱的较低亮度的金黄颜色，已经在手表、眼镜架、牙齿、金属家具、五金制品、陶瓷及玻璃制品等方面得到广泛的应用，成为装饰镀层行业高度重视的研究对象。可以说，氮化锆涂层的出现引发了装饰行业的一次革命。 

现在，氮化锆涂层的常用制备方法包括磁控溅射法，化学气相沉积法和物理气象沉积法等。但是，这些表面镀膜工艺都存在很多不足，导致镀膜产品的成品率较低，例如镀膜过程中容易出现靶打火；质量流量计不能实时反映炉内气体变化；容易出现靶中毒；经常出现漏气或杂气过多等问题；工艺参量中真空度的下降会使氮化锆涂层的孔隙率提高；制备过程中引入的液滴会破坏涂层的连续性等。 

发明内容

本发明的技术目的是针对上述氮化锆涂层制备方法的不足，提供一种基体表面制备氮化锆涂层的新方法，该方法工艺简单、成本低，制得的氮化锆薄膜颜色纯正、膜层均匀。 

为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基体表面金黄色氮化锆涂层的制备方法，所述的基体是指二氧化锆材料制品，或者是表面包覆二氧化锆涂层的制品，在该基体表面采用还原氮化的方法原位反应生成氮化锆薄膜，具体为：将清洗后的基体放入具有碳源的高温炉中，将高温炉抽真空后充入高纯氮气，接着升温至1200℃～1800℃后保温一定时间，最后冷却至室温，基体表面即得到一层致密的氮化锆涂层。 

上述方法中，基体放置在高温炉中，在高温炉升温过程中，碳源在炉体内形成碳气氛作为还原剂，与高纯氮气共同作用在基体表面，基体表面被还原氮化，生成一层氮化锆的涂层，具体的反应方程为2ZrO₂+2C+N₂→2ZrN+CO₂。 

所述的基体形式不限，包括由二氧化锆材料制成的制品，或者是表面包覆二氧化锆涂层的制品，其中二氧化锆材料制成的制品包括但不限于二氧化锆义齿、二氧化锆手表表链、二氧化锆镜框、二氧化锆陶瓷等。 

所述的碳源是指能够在高温炉升温过程中形成碳气氛的碳材料，其形式不 限，可以是放置在高温炉腔体内的碳材料，如活性炭、碳黑、鳞片石墨等，其形状包括但不限于粉末状或者块体状，也可以是涂覆在炉体内壁的碳涂层，或者是构成炉体本身的碳材料等。 

所述的高温炉不限，包括真空高温热压炉，高温气氛炉，等离子烧结炉等。 

作为优选，所述的高温炉腔体内的真空度保持在10^-1Pa以下。 

作为优选，所述的高温炉的升温速率为5～100℃/min。 

作为优选，所述的高温炉升温至一定温度后保温0.5～24小时。 

作为优选，所述的高温炉的降温速率为5～100℃/min。 

作为优选，所述的基体表面首先进行打磨处理、抛光处理，然后清洗，置入高温炉中处理。所述的打磨处理包括粗磨与细磨等过程。所述的粗磨包括采用200目的砂纸上打磨，细磨包括采用600目和1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨。所述的抛光包括采用更细的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮。 

所述的清洗过程用以清除基体表面的一些杂质，提高涂层的膜层均匀性和表面光洁度。作为优选，在无水乙醇溶液中进行超声清洗。 

综上所述，本发明提供了一种以二氧化锆材料制品，或者是表面包覆二氧化锆涂层的制品为基体，在该基体表面采用还原氮化的方法原位反应生成金黄色耐磨的氮化锆薄膜，与现有采用磁控溅射法、化学气相沉积法、物理气象沉积法等方法在基体表面制备二氧化锆涂层的方法相比，具有如下优点： 

（1）成本低、工艺简单易行，适用于工业化生产； 

（2）制得的二氧化锆涂层与基体以化学键结合，因此结合强度高，不会产生脱离； 

（3）制得的二氧化锆涂层硬度高、耐磨损、耐腐蚀、金黄色光泽持久不变； 

因此，本发明是一种具有良好应用前景的制备方法。 

附图说明