[发明专利]一种装饰用蓝色陶瓷涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝色陶瓷涂层，特别是涉及一种装饰用蓝色陶瓷涂层及其制备方法，属于真空物理气相沉积(PVD)技术应用领域，本发明是在金属材料、金属化高分子基底材料表面制备耐磨和耐蚀的蓝色装饰防护陶瓷涂层。

背景技术

染料染色、聚合物基涂料喷涂着色，铝合金的阳极氧化着色等是目前许多构件上色的主要方法。前两种方法明显的缺陷是装饰色不稳定、不耐磨，随使用时间，高分子材料本身会发生老化现象；后者主要使用于铝合金，尤其变形铝合金或纯铝。物理气相沉积方法可以沉积各种金属、非金属陶瓷和有机物。尤其沉积的陶瓷类涂层具有金属质感，在需要高档装饰涂层的各领域受到关注，并有广泛应用，主要是氮化物陶瓷及碳化物陶瓷。

目前PVD氮化物、碳化物、碳氮化物陶瓷涂层作为装饰涂层应用，其可以调制的稳定色彩已有数十种之多。随着审美和时尚的影响，PVD装饰涂层行业很长时间以来，渴望获得稳定的量产的蓝色色系涂层。有不少应用企业采用制备TiO₂途径获得蓝色，但业界公认的缺陷是色彩不稳定，不同炉次，获得的蓝色色度相差很大，难以实现规模化量产。

发明内容

本发明的目的在于在饰件表面采用物理气相沉积方法获得一种多元金属氧氮化物，克服现有TiO₂制备蓝色涂层时出现的干涉厚度范围窗口窄，难以操作实现量产的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种装饰用蓝色陶瓷涂层的制备方法，包括如下步骤：

1)工件表面预处理：将待处理的工件清洗，获得清洁表面，然后将工件通过无油压缩空气吹干待用；

2)工件炉内刻蚀：采用空心阴极枪作为离子源，在真空室内通入氩气，维持炉内真空压力为0.1‐0.3Pa，启动炉内刻蚀模式，辅助阳极和阴极钽管组成回路系统，施加120‐150A直流电流，在待镀工件上施加脉冲偏压300‐500V，刻蚀时间20‐40分钟后，关闭离子源；

3)工件表面制备金属过渡层：真空室内通入氩气，并维持真空压力为0.2‐0.5Pa，开动真空阴极枪的镀膜模式，将阴极钽管和坩埚阳极连成电路回路系统，施加150‐200A的直流电流，并聚焦等离子体束斑尺寸，蒸发坩埚内放置的金属或合金，通过脉冲偏压对工件施加150‐300V的偏压，在偏压作用下，金属离子高能轰击工件表面，并沉积为金属过渡层；在工件表面获得0.1‐0.3微米厚的金属过渡层后关闭蒸镀系统；所述的金属为纯钛、纯铬或纯锆；所述合金为TiAl合金或CrAl合金；

4)制备耐磨硬质涂层：采用溅射技术、离子蒸镀技术和多弧离子镀技术中的一种或多种在金属过渡层上涂制氮化物、碳化物和碳氮化物涂层；

5)制备金属氮氧化物涂层：通入氩气，使得真空室内氩气分压为0.1‐0.3Pa；调节氮气和氧气的流速，氮气流速：氧气流速＝1：10～1：1，保持真空室总压力为0.4‐0.8Pa；真空室布置3对共6个孪生磁控溅射靶，其中5个为纯金属靶，控制靶电流10‐30A；另一个为含铝或硅的单质靶或合金靶，靶电流10‐20A；开动所有磁控溅射靶，涂覆金属氮氧化物，在线晶控仪控制涂覆的氮氧化物层厚度，当达到260‐340纳米厚度时关闭磁控电源；所述纯金属靶为Ti靶、Zr靶、Ta靶或Nb靶；所述合金靶为Cr50Al50靶、Ti50Al50靶或Ti80Si20靶。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述多弧离子镀技术是在真空室内装换6个多弧纯金属靶；通入氮气，或通入氮气与甲烷，其中氮气流速：甲烷流速＝3：1；保持真空室压力为0.2‐0.5Pa，轮流或者单独开启6个中的4个多弧纯金属靶，涂覆20‐90分钟，偏压由从150V调低到70V；涂覆后关闭所有多弧电源，关闭甲烷气体和氮气。轮流开启6个中的4个多弧纯金属靶，不时更换轮流，这样有助于靶面温度不会很高。

优选地，所述多弧纯金属靶为Ti靶、Cr靶或Zr靶。

优选地，所述耐磨硬质涂层为TiN、Cr、ZrN或TiCN耐磨硬质涂层。

优选地，所述耐磨硬质涂层的厚度为0.3‐2微米。

优选地，所述涂覆金属氮氧化物的时间为20-40分钟，获得的氧氮化物涂层的色度为L＝40±5,a*＝-7±3,b*＝-20±5。La*b*是色度国际通用表示法。本发明色度是国际标示方法，其中亮度L＝0-100，L＝0时绝对黑(黑洞)，L＝100最亮；红-黄色a*＝-50～+50，a*越正，红色月突出；绿-蓝色b*＝-50～+50,b*越负，蓝色越突出。