專利名稱：硬碳涂層和鍍金屬的基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬碳涂層和鍍金屬的基材。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種硬碳涂層和鍍金屬的基材，其中一中間層置于基材和硬碳涂層之間，從而改進(jìn)與硬碳涂層的粘合性以及抗腐蝕性。
近幾年來(lái)，硬碳涂層正引起人們的注意，因?yàn)樗哂袠O佳的性能，例如高硬度，高絕緣性，高熱傳導(dǎo)性和化學(xué)穩(wěn)定性，與金剛石相似。為了形成硬碳涂層，已經(jīng)使用物理汽相淀積法(下文稱為“PVD”)，例如離子束法，噴鍍法和離子電鍍法，ECR(電子回旋共振)和RF(射頻)等離子體化學(xué)汽相淀積法(下文稱為“RFD-CVD”)。
通常，用上述方法形成的硬碳涂層保持壓應(yīng)力高達(dá)1010drne/cm2。因此，用上述任意方法形成的硬碳涂層的基材存在缺點(diǎn)，即硬碳涂層和基材之間的粘合性，尤其是如果基材是金屬時(shí)很差，以致脫落或開裂從而縮短使用壽命，即在基材上形成的硬碳涂層是不可行的。也就是說(shuō)，雖然用上述任意方法在硅基材或超硬基材表面上能夠形成硬碳涂層，但是在任意各種金屬基材，例如不銹鋼基材表面上形成硬碳涂層是困難的。因此，問(wèn)題是能形成硬碳涂層的基材的類型是非常有限的。
在日本專利公開公報(bào)No.116767/1987(日本專利申請(qǐng)No.256426/1985)中，發(fā)明人提出一種硬碳涂層和鍍金屬的基材，其中有一中間層，它包括用干法電鍍?cè)诨谋砻嫔闲纬傻闹饕ㄣt或鈦底層，和用干法電鍍?cè)诘讓颖砻嫔闲纬傻闹饕ü杌蜴N的上層，所說(shuō)的中間層置于金屬基材和硬碳涂層之間。此外，發(fā)明人在日本專利公開公報(bào)No.149673/1990(日本專利申請(qǐng)No.301829/1988)中，也提出一種硬碳涂層和鍍金屬的基材，其中用逆擴(kuò)散法在構(gòu)成中間層的上述的上層和底層的接觸面形成固溶體層。
然而，在日本公開公報(bào)No.149673/1990中提出的硬碳涂層和鍍金屬的基材，能形成硬碳涂層的基材的類型是有限的。例如用黃銅作基材，由于在形成上述中間層或形成硬碳涂層時(shí)，室內(nèi)溫度升高，在真空環(huán)境中發(fā)生黃銅脫鋅，所以黃銅基材的表面成為桔皮，從而黃銅基材的表面的抗腐蝕性較差和黃銅與硬碳涂層之間的粘合性較差。因此，存在的問(wèn)題是，如果黃銅用作日本公開公報(bào)No.149673/1990專利所提出的硬碳涂層和鍍金屬的基材的基材，那么充分利用硬碳涂層的極佳性能是不行的。
此外，包括碳素工具鋼，例如在JIS G4401(1983)所定義的SK鋼，馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的鐵材料中，如果使用比奧化體不銹鋼，例如SUS 304的抗腐蝕性紙的鐵材料作為基材，在預(yù)清洗后，在基材中由于氧化而發(fā)生腐蝕，從而引起有關(guān)基材和硬碳涂層之間的粘合性以及硬碳涂層的抗腐蝕性問(wèn)題。這里所說(shuō)的專門術(shù)語(yǔ)“預(yù)清洗”意味著使用二氯甲烷等有機(jī)的清洗或使用5-10%的堿溶液的堿性除油清洗基材。據(jù)此，用5-10%硝酸進(jìn)行中和處理。在這些預(yù)清洗的處理中，可結(jié)合使用超聲波清洗機(jī)。
本發(fā)明的目的是消除上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，尤其是提供一種高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材，它具有極好的抗腐蝕性，粘合性和耐磨性，甚至使用黃銅或鋼鐵材料的情況下，在鋼鐵材料之中包括SK鋼，馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，上述材料的抗腐蝕性比奧氏體不銹鋼低。
本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材的第一種形式，包括基材，基片金屬涂層，用濕法電鍍于基材上，中間金屬涂層，包括鈦涂層和硅涂層，用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬赦佂繉?，另外用干法電鍍?cè)阝佂繉由闲纬晒柰繉?，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上?br> 此外，本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材的第二種形式，包括基材，基片金屬涂層，用濕法電鍍于基材上，中間金屬涂層，包括鉻涂層和硅涂層，用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬摄t涂層，用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成硅涂層，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上。


圖1表示按照本發(fā)明最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部分的剖面圖;
圖2表示按照本發(fā)明另一最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部分的剖面圖;和圖3表示按照本發(fā)明又一個(gè)最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部分的剖面圖。
下面將更詳細(xì)地說(shuō)明按照本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
按照本發(fā)明的第一種情況的硬碳涂層和鍍金屬的基材包括基材基片金屬涂層，用濕法電鍍干基材上，中間金屬涂層，包括鈦涂層和硅涂層，用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬赦佂繉?，用干法電鍍?cè)阝佂繉由闲纬晒柰繉?，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上?br> 此外，按照本發(fā)明的第二種情況的硬碳涂層和鍍金屬的基材包括基材，基片金屬涂層，用濕法電鍍于基材上，中間金屬涂層，包括鉻涂層和硅涂層，用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬摄t涂層，用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成硅涂層，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上。
正如上述的基材，要作說(shuō)明的是具有低抗腐蝕性的金屬材料，它包括，例如，黃銅，SK鋼，馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼。
上述的基片金屬涂層最好至少一涂層從下列一組中選擇，鎳合金涂層，鎳涂層，鉻涂層，鈀涂層，鎳合金涂層和鉻涂層的結(jié)合層和鎳合金涂層和鈀涂層的結(jié)合層。
用濕法電鍍將該基片金屬涂層鍍?cè)谏鲜龌纳?。尤其是，通過(guò)使用含有金屬離子的電鍍槽，所說(shuō)的金屬離子用于構(gòu)成基片涂層，可以將基片金屬涂層鍍?cè)诨纳稀?br> 鎳合金涂層的實(shí)例包括鎳-磷合金涂層，鎳-鈀合金涂層，鎳-硼合金涂層，和鎳-錫合金涂層。
如果使用抗腐蝕性能差的基材，例如，銅合金材料，那么在基材上形成鈀涂層是合適的。如果使用要求耐磨性的基材，在基材上形成鉻涂層是合適的。然而，如果鍍鉻層不能用于例如廢水處理的場(chǎng)合，可以用鍍鎳以形成鎳涂層。此外，如果要求在需要抗腐蝕的各種條件下使用硬碳涂層和鍍金屬的基材，那么通過(guò)在鎳合金涂層上形成鈀涂層以獲得抗腐蝕性能的提高是不行的。進(jìn)一步說(shuō)，如果要求高的硬度和耐磨性，通過(guò)在鎳合金涂層上形成鉻涂層，可以生產(chǎn)出具有較低成本的，并具有所需要的高硬度和高耐磨性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。再進(jìn)一步說(shuō)，如果要求所有的高硬度，高耐磨性和高抗腐蝕性，最好是在鎳合金涂層上形成鉻涂層，然后，在鉻涂層上形成鈀涂層。
在本發(fā)明中，通過(guò)在基材上直接形成上述的基片金屬涂層，那么基材例如黃銅，SK鋼，馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的抗腐蝕性可以得到提高。此外，如果基片金屬涂層受到時(shí)效處理，可以提高基片金屬涂層的硬度，從而獲得進(jìn)一步利用硬碳涂層的特性。
在本發(fā)明中，通過(guò)干法電鍍?cè)谏鲜龅幕饘偻繉由闲纬赦佂繉印＝又?，利用干法電鍍?cè)阝佂繉由闲纬晒柰繉?，從而形成包括鈦涂層和硅涂層的中間金屬涂層。
此外，在本發(fā)明中，通過(guò)利用干法電鍍?cè)谏鲜龅幕饘偻繉由闲纬摄t涂層，然后按照干法電鍍?cè)阢t涂層上形成硅涂層，即可形成包括鉻涂層和硅涂層的中間金屬涂層。
利用干法電鍍形成中間金屬涂層，所說(shuō)的干法電鍍，例如，PVD，如離子束法，噴鍍法和離子電鍍法，ECR或FR-CVD。
即上述的兩層中間金屬涂層，包括各自利用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬赦伝蜚t涂層，和利用干法電鍍?cè)阝伝蜚t涂層上形成硅涂層。
此外，在本發(fā)明中，或是按照干法電鍍?cè)诨饘偻繉由享樞虻匦纬赦?，鉻和硅涂層，可形成順序地包括鈦，鉻和硅涂層的中間金屬涂層，或是按照干法電鍍?cè)诨饘偻繉由享樞虻匦纬摄t，鈦和硅涂層，可形成順序地包括鉻，鈦和硅涂層的中間金屬涂層。
借助于上述的中間金屬涂層，在金屬基材上可以有效地形成硬碳涂層，而尤其是在抗腐蝕性能差的金屬基材上可以形成具有極佳抗腐蝕性，耐磨性和粘合性的硬碳涂層。
在本發(fā)明中，用干法電鍍?cè)诠柰繉由闲纬捎蔡纪繉?，而硅涂層是位于上述的中間金屬涂層的上層。
用與形成中間金屬涂層所用的相同方法，即干法電鍍，可以在中間金屬涂層上形成硬碳涂層。
通過(guò)上述的形成硬碳涂層，可以獲得具有極佳的抗腐蝕性，耐磨性和粘合性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
下面結(jié)合附圖將詳細(xì)地描述按照本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材的實(shí)施例。
圖1表示按照本發(fā)明最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部分的剖面圖。如圖1所示，硬碳涂層和鍍金屬的基材包括一抗腐蝕性差的基材1;用濕法電鍍于基材1上的鎳合金涂層2的基片金屬涂層，一雙層中間金屬涂層，它包括鈦涂層3，用干法電鍍于鎳合金涂層2上，和硅涂層4，用干法電鍍于鈦涂層3上;和一個(gè)硬碳涂層5。
抗腐蝕性不好的基材包括黃銅;碳素工具鋼，如SK鋼;馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼。
例如，用濕法電鍍?cè)赟K鋼基材上形成厚度為0.5至5μm的鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層，最好是鎳電鍍法、舉例說(shuō)，鎳-磷化學(xué)鍍法。濕法電鍍最好是在以下電鍍條件下，在具有以下組份的電鍍槽中進(jìn)行。｛電鍍槽中的組份｝硫酸鎳 20g/l次磷酸鈉 25g/l乳酸 25g/l丙酸 3g/l(電鍍條件)PH 4-5溫度 90℃在SK鋼基材上形成鎳-磷合金涂層后，可以進(jìn)行時(shí)效處理。通常在400至500℃下時(shí)效處理30至60分。用鎳-硼化學(xué)鍍法可形成鎳硼合金涂層以代替上述的鎳-磷合金涂層。電鍍最好是在述電鍍條件下，在具有下述組份的電鍍槽中進(jìn)行。｛電鍍槽中的組份｝氯化鎳 30g/l氫氧化鈉 40g/l1，2-乙二胺 60g/l氟化鈉 3g/l硼氫化鈉 0.5g/l｛電鍍條件｝溫度 90℃與上述不同的鎳合金涂層2，鎳-鈀合金涂層和鎳-錫合金涂層是適用的。這些可以各自在基材上形成，作為基片金屬涂層。通常用電鍍形成鎳-鈀合金涂層和鎳-錫合金涂層。
接著，用干法電鍍例如，噴鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成具有厚度為0.1-0.5μm的鈦涂層3，和用類似的方法在鈦涂層上形成厚度為0.1-0.5μm的硅涂層4，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照干法電鍍，如RFP-CVD法在上述硅涂層4上形成具有1.0-3.0μm厚的硬碳涂層5。最好是在下列條件下形成硬碳涂層5。｛涂層形成的條件｝氣體類型 甲烷氣形成涂層壓力 0.1乇高頻功率 300瓦形成涂層的速率 0.12μm/分維氏硬度(HV) 3，000-5，000NKgf/mm2因此，在抗腐蝕性差的基材1，例如SK鋼上獲得高可靠性的硬碳涂層5，它具有極佳的抗腐蝕性，粘合性和耐磨性。
圖2表示按照本發(fā)明另一最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部分的剖面圖。如圖2所示，硬碳涂層和鍍金屬的基材包括具有抗腐蝕性差的基材6;兩層基片涂層，包括用濕法電鍍?cè)诨?上形成鎳合金涂層7和用濕法電鍍?cè)阪嚭辖鹜繉?上形成鉻涂層8;兩層中間金屬涂層包括用干法電鍍?cè)阢t涂層8上形成的鈦涂層9和用干法電鍍?cè)阝佂繉?上形成的硅涂層10;和硬碳涂層11。
具有抗腐蝕性差的基材6包括正如上述關(guān)于圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬的基材，例如黃銅和SK鋼。
例如，用相同的濕法電鍍，最好是鎳電鍍法，如鎳-磷化學(xué)鍍，在黃銅基材上形成具有0.5至5μm厚的鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層，正如以上所述的圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
接著，用濕法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成厚度為0.5至5μm的鉻涂層，作為另一層基片金屬層。濕法電鍍最好是在具有下述組分的電鍍槽中，在下述條件下進(jìn)行。｛電鍍槽內(nèi)的組份｝二氧化鉻 200-300g/l硫酸 2-3g/l三價(jià)鉻 1-5g/l｛電鍍條件｝槽溫度 40-55℃電流密度 10-60A/dm2裝飾和工業(yè)方法都適用于鍍鉻。兩種方法都可用于形成鉻涂層8。
然后，用干法電鍍，例如噴鍍，在鉻涂層8上形成厚度為0.1-0.5μm的鈦涂層9，和在鈦涂層上用類似的方法形成厚度為0.1-0.5μm的硅涂層，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照干法電鍍，例如與上述圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬基材相同的RFP-CVD方法，在硅涂層10上形成厚度為1.0-3.0μm的硬碳涂層11。
因此，在抗腐蝕差的基材6，例如黃銅上獲得具有極佳抗腐蝕性，粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層11。
即使，包括的金屬基材，由于溫度上升變軟或類似的，例如黃銅，通過(guò)下述的方法可以獲得具有上述基材硬度相同的硬碳涂層和鍍金屬的基材。所說(shuō)上述基材是指鎳-磷合金涂層經(jīng)時(shí)效處理，然后用干法電鍍?cè)谄渖享樞虻匦纬赦仭t和硬碳涂層后所得的基材。所說(shuō)的下述方法是指，首先，用鎳-磷電鍍法在基材上形成鎳-磷合金涂層，其次，按照濕法電鍍，不帶時(shí)效處理的，在鎳-磷合金涂層上形成鉻涂層，然后，按照干法電鍍?cè)阢t涂層上形成硅和硬碳涂層。
如果按照干法電鍍?cè)赟K鋼基材上順序地形成硅和硬碳涂層;在預(yù)清洗后不僅沒(méi)有腐蝕，而且在它們形成后用金相顯微鏡觀察硬碳涂層，只有微小的脫落現(xiàn)象。相比之下，如圖1和2所示的本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材，根據(jù)對(duì)所有的基片金屬涂層的觀察，沒(méi)有微小脫落現(xiàn)象。
如果按照干法電鍍?cè)邳S銅基材上順序地形成鈦硅和硬碳涂層，由于黃銅基材的脫鋅，所以基材與硬碳涂層之間粘合力小，從而，硬碳涂層的抗腐蝕性低。相比之下，如圖1和2所示的本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材，硬碳涂層具有極佳的粘合性和抗腐蝕性。
圖3表示按照本發(fā)明又一個(gè)最佳性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材的主要部份的剖面圖。
如圖3所示，硬碳涂層和鍍金屬的基材包括抗腐蝕性差的基材12;基片金屬涂層，它包括用濕法電鍍?cè)诨?2上形成的鎳合金涂層13;兩層的中間金屬涂層，包括用干法電鍍?cè)阪嚭辖鹜繉由闲纬摄t涂層14，和用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成硅涂層15;和硬碳涂層16。
抗腐蝕性差的基材12包括如上述的圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬的基材，例如黃銅和SK鋼。
例如，用濕法電鍍，最好是電鍍鎳方法，例如鎳-磷化學(xué)鍍法，在SK鋼基材上形成厚度為0.5至5μm的鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層，正如以上所述的，圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬的基材，接著進(jìn)行時(shí)效處理。
接著，用干法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成厚度為0.5-1μm，比鈦涂層硬度高的鉻涂層14，和在鉻涂層14上用類似方法形成厚度為0.1-0.5μm的硅涂層15，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照干法電鍍，例如與上述圖1所示的硬碳涂層和鍍金屬的基材相同的RFP-CVD方法，在硅涂層15上形成厚度為1.0-3.0μm的硬碳涂層16。
因此在SK鋼12的基材上獲得具有極佳抗腐蝕性、粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層16。
因此在SK鋼12的基材上獲得具有極佳抗腐蝕性、粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層16。
通過(guò)下列實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明決不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1首先，利用化學(xué)鍍鎳-磷在SK鋼的基材上形成作為基片金屬涂層的厚度為0.5-1.0μm的鎳-磷合金涂層，所說(shuō)SK鋼基材的長(zhǎng)度為20mm，寬為25mm，厚為1mm。電鍍是在具有下列組份的電鍍槽中，并在下述電鍍條件下進(jìn)行。｛電鍍槽的組份｝硫酸鎳 20g/l次磷酸鈉 25g/l乳酸 25g/l丙酸 3g/l｛電鍍條件｝
PH 4-5溫度 90℃接著，利用噴鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成厚度為0.1μm的鈦涂層和在鈦涂層上以類似方法形成厚度為0.3μm的硅涂層，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照RFP-CVD方法，在下述條件下在硅涂層上形成厚度為2μm的硬碳涂層，從而獲得具有圖1所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。｛形成涂層的條件｝氣體類型 甲烷氣形成涂層的壓力 0.1乇高頻功率 300瓦形成涂層速率 0.12μm/分維氏硬度(HV) 3，000-5，000NKgf/mm2獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受銅催速的醋酸鹽噴霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))，模擬濕氣浸入試驗(yàn)和耐磨試驗(yàn)，上述的試驗(yàn)以下列的方式進(jìn)行。
(1)CASS試驗(yàn)按照J(rèn)IS H 8502標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行該試驗(yàn)。
(試驗(yàn)的液體組份)NaCl 50g/lCuCl 0.26g/lCH3COOH 2ml/l(試驗(yàn)條件)PH 3.0±0.1
溫度 50℃±1℃時(shí)間 24小時(shí)噴霧壓力 1Kg/cm2噴霧量 1.5cc/Hr/80cm2(2)模擬濕氣浸入試驗(yàn)(液體組份)NaCl 9.9g/lNa2SH2O 0.8g/l(NH2)2CO 1.7mg/l(CH3CHCOH)COOH 1.7ml/lNH4OH 0.2ml/lC12H22O110.2g/l(試驗(yàn)條件)PH 3.6±0.1溫度 40℃±1℃時(shí)間 24小時(shí)(3)耐磨性試驗(yàn)利用Suga試驗(yàn)器有限公司制造的Suga耐磨試驗(yàn)器進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)。
(試驗(yàn)條件)壓力 3Kgf砂紙 sic＃600耐磨循環(huán) 1600行程在此實(shí)施例中，在CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)中觀察的結(jié)果，既沒(méi)有脫落現(xiàn)象又沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象。
在耐磨試驗(yàn)中，磨損為0.15mg
從上所述明顯看出，在這實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性，粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
對(duì)照例1除了在SK鋼的基材上沒(méi)有形成作為基片金屬涂層的鎳-磷合金涂層外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)，可以觀察到腐蝕現(xiàn)象。
在此對(duì)照例中，在預(yù)清洗后發(fā)生腐蝕，而在硬碳涂層形成后用金相顯微鏡觀察，該涂層有輕微的脫落現(xiàn)象。
對(duì)照例2除了用黃銅基材代替SK鋼基材外，用與對(duì)照例1相同的方式獲得硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)，可以觀察到腐蝕現(xiàn)象。
在此對(duì)照例中，由于黃銅基材的脫鋅現(xiàn)象，所以在基材和硬碳涂層之間的粘合力小，從而硬碳涂層的抗腐蝕性能差。
實(shí)施例2除了在形成鎳-磷合金涂層后，在無(wú)氧化爐內(nèi)，在400℃下時(shí)效處理60分鐘，隨之形成鈦涂層以外，按與實(shí)施例1相同的方式獲得如圖1所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
時(shí)效處理過(guò)的鎳-磷合金涂層的硬度，按照維氏硬度(HV)為900NKgf/mm2，這表示時(shí)效處理提高鎳-磷合金涂層的本身硬度。就此而論，在時(shí)效處理前鎳-磷合金涂層的硬度，按照維氏硬度(HV)為350-400NKgf/mm2。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材，經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)。在此實(shí)施例中，在試驗(yàn)中觀察的結(jié)果是，即沒(méi)有脫落現(xiàn)象又沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象。
此外，在耐磨試驗(yàn)中，磨損小于0.1mg。
從上述明顯看出，在此實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性、粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
實(shí)施例3首先，利用化學(xué)鍍鎳-磷，與實(shí)施例1相同的方式在黃銅基材上形成厚度為0.5-1.0μm的鎳-磷合金涂層，所說(shuō)黃銅基材的長(zhǎng)度為20mm，寬為25mm和厚度為1mm。
其次，用濕法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成作為另一層基片金屬涂層的厚度為0.5μm的鉻涂層。濕法電鍍?cè)诰哂邢铝薪M份的電鍍槽中，在下列的電鍍條件下進(jìn)行。
(鍍鉻)｛電鍍槽的組份｝三氧化鉻 240-270g/l硫酸 2-3g/l三價(jià)鉻 3-4g/l｛電鍍條件｝槽溫度 40-55℃電流密度 30-40A/dm2然后，利用噴鍍?cè)阢t涂層上形成厚度為0.1μm的鈦涂層，和在鈦涂層上用類似方法形成厚度為0.3μm的硅涂層，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照與實(shí)施例1相同的RFP-CVD方法，在上述的硅涂層上形成厚度為2μm的硬碳涂層，從而獲得具有圖2所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)。在此實(shí)施例中，在試驗(yàn)中觀察的結(jié)果，既沒(méi)有脫落現(xiàn)象又沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象。
此外，進(jìn)行耐磨試驗(yàn)，磨損小于0.1mg。
從以上所述明顯看出，在這實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性，粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
對(duì)照例3除了在黃銅基材上設(shè)有形成鎳-磷合金涂層和鉻涂層外，以與實(shí)施例3相同的方式獲得硬碳涂層和鍍金屬的基材。
在此對(duì)照例中，由于黃銅基材的脫鋅現(xiàn)象，所以在基材與硬碳涂層之間的粘合力小，從而硬碳涂層的抗腐蝕性能差。
對(duì)照例4除了用SK鋼基材代替黃銅基材外，以與對(duì)照例3相同的方式獲得硬碳涂層和鍍金屬的基材。
在此對(duì)照例中，在預(yù)清洗后發(fā)生腐蝕，而在硬碳涂層形成后用金相顯微鏡觀察，該涂層有輕微的脫落現(xiàn)象。
實(shí)施例4除了在鎳-磷合金涂層后，在400℃下時(shí)效處理60分鐘，隨之用濕法電鍍形成鉻涂層外，按與實(shí)施例3相同的方式獲得具有圖2所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)。在此實(shí)施例中，在試驗(yàn)中觀察的結(jié)果是，既沒(méi)有脫落現(xiàn)象又沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象。
此外，進(jìn)行耐磨試驗(yàn)，磨損小于0.1mg。
從以上所述明顯看出，在這實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性。粘合性和耐磨性的高靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
實(shí)施例5除了用黃銅基材代替SK鋼基材外，以與實(shí)施例1相同的方式獲得如圖1所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受耐磨試驗(yàn)。在黃銅基材和鎳-磷合金涂層之間的粘合性不令人滿意，同時(shí)也觀察到部分脫落。然而，在該實(shí)施例中具有鎳-磷合金涂層，其粘合性優(yōu)于不具有鎳-磷合金涂層的對(duì)照例2。
此外，進(jìn)行CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)，該實(shí)施例的抗腐蝕性優(yōu)于對(duì)照例2。
實(shí)施例6除了用黃銅基材代替SK鋼基材，在黃銅基材上形成鎳-磷合金涂層后，該涂層在400℃下失效處理60分鐘，隨之形成鈦涂層以外，按與實(shí)施例1相同的方式獲得如圖1所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)。在此實(shí)施例中，在試驗(yàn)中觀察的結(jié)果是，既沒(méi)有脫落現(xiàn)象又沒(méi)有腐蝕現(xiàn)象。
此外，進(jìn)行耐磨試驗(yàn)，磨損小于0.1mg。
顯然，在此實(shí)施例中進(jìn)行了時(shí)效處理，其粘合力大于沒(méi)有進(jìn)行時(shí)效處理的實(shí)施例5。
因此，在此實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性、粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
實(shí)施例7首先，利用化學(xué)鍍鎳-磷，以與實(shí)施例1相同的方式在SK鋼基材上形成作為基片金屬涂層的厚度為0.5-1.0μm的鎳-磷合金涂層，所說(shuō)SK鋼基材的長(zhǎng)度為20mm，寬為25mm，厚度為1mm，隨之在400℃下時(shí)效處理60分鐘。
其次，用噴鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成厚度為0.2μm的硅涂層，從而形成兩層中間金屬涂層。
據(jù)此，按照與實(shí)施例1相同的RFP-CVD法在硅涂層上形成厚度為2μm的硬碳涂層，從而獲得具有圖3結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材經(jīng)受上述的CASS和模擬濕氣浸入試驗(yàn)。在此實(shí)施例中，在試驗(yàn)中觀察的結(jié)果是，外觀沒(méi)有變化，例如沒(méi)有脫落和腐蝕。
此外，進(jìn)行耐磨試驗(yàn)，磨損小于1mg。
顯然，在此實(shí)施例中的硬碳涂層的耐磨性大至大約為1.5倍的實(shí)施例1的硬碳涂層。所說(shuō)的此實(shí)施例，其中在基片金屬涂層上形成的中間金屬涂層包括鉻和硅涂層，而所說(shuō)實(shí)施例1其中在基片金屬涂層上形成的中間金屬涂層包括鈦和硅涂層。
因此，在此實(shí)施例中，獲得具有極佳抗腐蝕性，粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
對(duì)照例5除了利用與實(shí)施例3相同的濕法電鍍，在鎳-磷合金涂層上形成作為中間金屬涂層的鉻涂層外，按與實(shí)施例5相同的方式獲得具有圖3所示結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
獲得的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其中在鉻涂層和硅涂層之間的粘合性差。
此實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5相比，顯然，利用干法電鍍以形成作為中間金屬涂層的鉻層是重要的。直觀地說(shuō)，在濕法電鍍中，在鉻層的表面形成氧化物，從而引起在鉻涂層和硅涂層之間的粘合性變差。相反，如果用干法電鍍以形成作為中間金屬涂層的鉻層，可以在相同鍍槽，在真空條件下形成鉻和硅涂層。此外，不會(huì)形成上述的氧化物，因此，在鉻和硅涂層之間的粘合性是極佳的。
本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材包括基材，用濕法電鍍?cè)诨纳闲纬傻幕饘偻繉?中間金屬涂層，包括用干法電鍍?cè)诨纳闲纬赦伝蜚t涂層;和用干法電鍍?cè)诠鑼由闲纬捎蔡纪繉印０凑毡景l(fā)明，可以形成具有極佳的抗腐蝕性、粘合性和耐磨性的硬碳涂層，甚至是在抗腐蝕性差的鐵基材，例如黃銅，SK鋼和馬氏體和鐵素體不銹鋼上形成的。
尤其是，在硬碳涂層和鍍金屬的基材中，硬碳涂層的耐磨性特別好，所說(shuō)的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其中鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層已經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，并且其中的中間金屬涂層包括鉻涂層和硅涂層。
關(guān)于基材，例如黃銅，對(duì)鎳-磷合金涂層進(jìn)行的時(shí)效處理不能達(dá)到滿意的效果，如果用濕法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成鉻涂層作為基片金屬涂層以代替時(shí)效處理，即可獲得具有極佳耐磨性能的硬碳涂層和鍍金屬的基材。
從以上所述明顯看出，本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材具有很大的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了可適用的基材的類型和范圍，從而擴(kuò)大硬碳涂層的應(yīng)用領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種硬碳涂層和鍍金屬的基材，包括基材，基片金屬涂層，用濕法電鍍于基材上，中間金屬涂層，它包括用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬傻拟佂繉?，和用干法電鍍?cè)阝佂繉由闲纬傻墓柰繉樱陀蔡纪繉?，用干法電鍍于硅涂層上?br> 2.一種硬碳涂層和鍍金屬的基材，包括基材，基片金屬涂層，用濕法電鍍于基材上，中間金屬涂層，它包括用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬傻你t涂層，和用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成的硅涂層，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是基片金屬涂層至少一涂層從下列的一組中選擇，鎳合金涂層，鎳涂層，鉻涂層，鈀涂層，鎳合金涂層和鉻涂層的結(jié)合，以及鎳合金涂層和鈀涂層的結(jié)合。
4.如權(quán)利要求3所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是鎳合金涂層是鎳-磷合金涂層，并經(jīng)過(guò)時(shí)效處理。
5.如權(quán)利要求1所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是包括SK鋼基材，鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層，用濕法電鍍于SK鋼基材上，中間金屬涂層，它包括用干法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成的鈦涂層，和用干法電鍍?cè)阝佂繉由闲纬傻墓柰繉?，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上?br> 6.如權(quán)利要求2所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是包括SK鋼基材，鎳-磷合金涂層的基片金屬涂層，用濕法電鍍于SK鋼基材上，中間金屬涂層，包括用干法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成的鉻涂層，和用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成的硅涂層，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上。
7.如權(quán)利要求5或6所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是，其中鎳-磷合金涂層經(jīng)過(guò)時(shí)效處理。
8.如權(quán)利要求1所述的硬碳涂層和鍍金屬的基材，其特征是包括黃銅基材，基片金屬涂層，包括用濕法電鍍?cè)邳S銅基材上形成的鎳-磷合金涂層，和用濕法電鍍?cè)阪?磷合金涂層上形成的鉻涂層，中間金屬涂層，包括用干法電鍍?cè)阢t涂層上形成的鈦涂層，和用干法電訇在鈦涂層上形成的硅涂層，和硬碳涂層，用干法電鍍于硅涂層上。
全文摘要
本發(fā)明的硬碳涂層和鍍金屬的基材包括，基材，用濕法電鍍?cè)诨目谛纬傻幕饘偻繉?，中間金屬涂層，它包括用干法電鍍?cè)诨饘偻繉由闲纬赦伝蜚t涂層，和用干法電鍍?cè)阝伝蜚t涂層上形成的硅涂層，和用干法電鍍?cè)诠柰繉由闲纬傻挠蔡纪繉?。按照本發(fā)明可以形成具有極佳抗腐蝕性，粘合性和耐磨性的高可靠性的硬碳涂層，甚至是在具有抗腐蝕性能差的黃銅或鐵基材，例如SK鋼以及馬氏體和鐵素體不銹鋼上形成。
文檔編號(hào)B32B9/06GK1091477SQ9311998
公開日1994年8月31日 申請(qǐng)日期1993年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月22日
發(fā)明者直井孝一 申請(qǐng)人:雪鐵城鐘表有限公司