[发明专利]含软金属的高粘结强度硬质涂层

说明书

一种用于在物理气相沉积过程中将软金属加入硬质涂层中的方法。该法包括以下步骤：提供基材；在该基材上沉积粘结层；并且利用气相沉积该粘结层上沉积该硬质涂层，其中，该软金属在该硬质涂层中形成孤岛。

技术领域

本发明涉及硬质涂层(例如金属氮化物、碳化物、氧化物或其组合(例如金属碳氮化物)，金属是Ti、Zr、Ta、Al、Si、Cr或这些金属的组合(例如TiN或TiZrN))，其含有软金属(Ag、Au、Cu、Zn)。

本发明还涉及用于制造这种含软金属的硬质涂层的方法。

发明背景

众所周知的是，通过物理气相沉积(PVD)技术制造的含软金属(例如Ag、Au、Cu、Zn)的硬质涂层能显示出抗细菌活性；另外，因存在像Ag、Au、Cu和Zn这样的软金属而促成的摩擦系数降低，添加软金属至硬质涂层能增强摩擦学性能。还知道了软金属的加入能增强硬质涂层的导电性，同时保持源自硬质涂层的磨损和机械性能特征。含Ag的硬质涂层是众所周知的并且在文献中有广泛描述。

也知道要在涂层中加入的Ag含量在约2原子％至15原子％范围内，如ColmenaresMora等人在美国专利US10,143,196B2中所述的那样，以获得可接受的涂层粘性、涂层硬度和涂层粗糙度值。此外，超出15原子％的Ag的加入导致涂层颜色变化，其在某些应用情况下(如外科器械中)并非是期望效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种牵涉PVD技术的方法，其用于制造含软金属(Ag、Au、Cu、Zn)的具有增强的粘结强度的硬质涂层，其对于需要高的承载能力或耐磨保护的应用场合极其重要。

本发明提供一种用于在物理气相沉积过程中将软金属加入硬质涂层的方法。该方法包括以下步骤：提供基材；在该基材上沉积粘结层；并且利用气相沉积在粘结层上沉积该硬质涂层，其中，该软金属在硬质涂层中形成孤岛。

在上述方法中，该硬质涂层是TiN，该金属是Ag。

在上述方法中，该涂层包含AgTiN涂层和含TiN的顶层。

在上述方法中，该Ag以孤岛的形式沉积在AgTiN涂层中。

附图说明

在此，参照形成其一部分的附图来详细披露和说明优选实施例，其中：

图1是根据本发明的涂层的示意图；

图2A是层状AgTiN(LL-AgTiN)的总横截面的SEM横截面显微照片；

图2B是层状AgTiN(LL-AgTiN)的SEM横截面显微照片，提供了图2a的LL-AgTiN层的细节图；

图3A是层状AgTiN(LL-Ag-TiN)的STEM横截面显微照片，表明LL-AgTiN和TiN顶层的总体视图；

图3B是层状AgTiN(LL-Ag-TiN)的STEM横截面显微照片，表明LL-AgTiN层的细节图并标示来自EDS分析的化学化合物；

图4A是以总横截面所示的孤岛状AgTiN(IL-AgTiN)的SEM横截面显微照片；

图4B是孤岛状AgTiN(IL-AgTiN)的SEM横截面显微照片，表明图4A的IL-AgTiN层的细节图；

图5A是层状AgTiN(IL-Ag-TiN)的STEM横截面显微照片，表明IL-AgTiN和TiN顶层的总体视图；

图5B是层状AgTiN(IL-Ag-TiN)的STEM横截面显微照片，表明IL-AgTiN层的细节图并标示来自EDS分析的化学化合物；

图6A是在合金冷作钢1.2842上对LL-AgTiN执行的洛氏测试(HRC洛氏硬度值)；