專利名稱：含有具有不銹鋼外觀的聚合物基礎(chǔ)涂層的涂敷制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用具有不銹鋼外觀或顏色的多層裝飾和保護性涂層涂敷的制品，特別是黃銅制品。
背景技術(shù)：
目前對于各種黃銅制品如龍頭、龍頭罩、門旋鈕、門把手、門鎖眼蓋等的實際情況是首先擦亮和拋光制品的表面到高光澤和然后涂敷保護性有機涂層(如由丙烯酸類、聚氨酯類、環(huán)氧類等組成的涂層)到此拋光的表面上。此體系的缺點是擦亮和拋光操作的勞動強度較大，特別是如果制品具有復(fù)雜的形狀。同樣，已知有機涂層并不總是如所需耐用的，且易于受酸的侵蝕。因此，如下情況是相當(dāng)有利的如果黃銅制品，或事實上其它制品，塑料、陶瓷、或金屬，可以含有提供制品裝飾性外觀以及提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性的涂層。在本領(lǐng)域已知的是可以將多層涂層涂敷到制品上，它提供裝飾性外觀以及提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性。此多層涂層包括由耐火金屬氮化物如氮化鋯或氮化鈦組成的裝飾和保護性顏色層。此顏色層，當(dāng)它是氮化鋯時，提供黃銅色，和當(dāng)它是氮化鈦是提供金色。
U.S.專利Nos.5,922,478,6,033,790和5,654,108尤其描述了這樣的涂層，它提供具有裝飾性顏色的制品，如拋光的黃銅，且也提供耐磨性、抗磨性和耐腐蝕性。如果可以提供這樣的涂層是非常有利的，該涂層提供與包含氮化鋯或氮化鈦的涂層基本相同的性能但不是黃銅色的或金色的，是不銹鋼色的。本發(fā)明提供這樣的涂層。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及含有沉積在制品至少一部分表面上的裝飾和保護性多層涂層的制品如塑料、陶瓷或金屬制品。更特別地，本發(fā)明涉及含有沉積在其表面上的某些特定類型材料的多個重疊層的制品或基材，特別是金屬制品如鋁、黃銅或鋅。涂層是裝飾性的且也提供耐腐蝕性、耐磨性和抗磨性。涂層提供不銹鋼外觀，即具有不銹鋼顏色色調(diào)。因此，在其上含有涂層的制品表面模擬了不銹鋼表面。
制品首先在它的表面上含有聚合物基礎(chǔ)涂層。然后在聚合物基礎(chǔ)涂層的頂部，通過氣相沉積如物理氣相沉積，沉積夾層或堆疊層。更特別地，直接沉積在基材表面上的第一層由聚合物組成。位于聚合物層上的是由如下物質(zhì)組成的氣相沉積保護性夾層或堆疊層與包含耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物的層交替的包含耐火金屬或耐火金屬合金的層。在夾層或堆疊層上是由耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物組成的顏色層。耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物是氮化物，碳氮化物和耐火金屬或耐火金屬合金、氮氣和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物，其中氮含量較低，即，低于化學(xué)計量。這些耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物的低于化學(xué)計量的氮含量為約3-約22原子百分比，優(yōu)選約4-約16原子百分比。
附圖簡述

圖1是含有多層涂層基材一部分的不按比例的橫截面圖，該多層涂層包括聚合物基礎(chǔ)涂層，在聚合物基礎(chǔ)涂層上的保護性夾層或堆疊層和在堆疊層上的顏色層；圖2是相似于圖1的視圖，區(qū)別在于在聚合物層和夾層或堆疊層中間存在耐火金屬或耐火金屬合金的觸擊層(strike layer)；圖3是相似于圖2的視圖，區(qū)別在于在聚合物層和堆疊層中間存在鉻層；和圖4是相似于圖1的視圖，區(qū)別在于在顏色層上存在耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物層。
優(yōu)選實施方案的描述制品或基材12可以由如下物質(zhì)組成可以在其上涂敷鍍敷層的任何材料，如塑料，如ABS、聚烯烴、聚氯乙烯、和酚醛樹脂，陶瓷，金屬或金屬合金。在一個實施方案中，它由金屬或金屬合金如銅、鋼、黃銅、鋅、鋁、鎳合金等組成。
在本發(fā)明中，如圖1-4所示，將聚合物或樹脂層涂敷到制品表面上。在聚合物表面上通過氣相沉積涂敷第二層或系列層。聚合物層尤其用作使制品表面變平的基礎(chǔ)涂層。
聚合物基礎(chǔ)涂層13可以由熱塑性和熱固性聚合物或樹脂材料兩者組成。這些聚合物或樹脂材料包括公知的、常規(guī)和可購得的聚碳酸酯、環(huán)氧聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、尼龍、聚酯、聚丙烯、聚環(huán)氧化物、醇酸樹脂和含苯乙烯聚合物如聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、及其共混物和共聚物。
聚碳酸酯描述在U.S.專利Nos.4,579,910和4,513,037中這兩個文獻在此引入作為參考。
尼龍和聚酰胺可以通過二胺和二羧酸的反應(yīng)制備。一般用于制備尼龍的二胺和二羧酸通常包含2-約12個碳原子。尼龍也可通過另外的聚合制備。它們描述在“聚酰胺樹脂”中,D.E.Floyd，ReinholdPublishing Corp.，紐約，1958，該文獻在此引入作為參考。
聚環(huán)氧化物描述在H.Lee和K.Nevill的“環(huán)氧樹脂”中，McGraw-Hill，紐約，1957，和描述在U.S.專利Nos.2,633,458、4,988,572、4,680,076、4,933,429和4,999,388中，所有這些文獻在此引入作為參考。
聚酯是芳族二羧酸和二元醇的縮聚產(chǎn)物。芳族二羧酸包括對苯二甲酸、間苯二甲酸、4，4’-二苯基二羧酸、2，6-萘二羧酸等。二元醇包括含有2-約10個碳原子的低級鏈烷二醇，例如，乙二醇、丙二醇、環(huán)己烷二甲醇等。聚酯的一些說明性非限制性例子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚間苯二甲酸乙二醇酯、和聚(對苯二甲酸1，4-環(huán)己烷二亞甲基酯)。
它們公開于U.S.專利Nos.2,465,319、2,901,466和3,047,539中，所有文獻在此引入作為參考。
聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯是來自如下物質(zhì)聚合的聚合物或樹脂一種或多種丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等，以及甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯等。以上丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體的共聚物也包括在當(dāng)它于其中出現(xiàn)時的術(shù)語“聚丙烯酸酯”和“聚甲基丙烯酸酯”中。以提供用于本發(fā)明實施的聚丙烯酸酯樹脂的單體丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合可以通過任何公知的聚合技術(shù)完成。
苯乙烯-丙烯腈和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂和它們的制備，尤其公開于U.S.專利Nos.2,769,804、2,989,517、2,739,142、3,991,136和4,387,179中，所有這些文獻在此引入作為參考。
醇酸樹脂公開于“醇酸樹脂技術(shù)”中，Patton，IntersciencePubli shers，NY，NY，1962，和公開于U.S.專利Nos.3,102,866、3,228,787和4,511,692中，所有這些文獻在此引入作為參考。
環(huán)氧聚氨酯和它們的制備，尤其公開于U.S.專利Nos.3,963,663、4,705,841、4,035,274、4,052,280、4,066,523、4,159,233、4,163,809、4,229,335和3,970,535中,所有這些文獻在此引入作為參考。特別有用的環(huán)氧聚氨酯是電涂在制品上的那些。這樣的可電沉積環(huán)氧聚氨酯描述在上述U.S.專利Nos.3,963,663、4,066,523、4,159,233、4,035,274和4,070,258中。
這些聚合物材料可非必要地包含常規(guī)和公知的填料如云母、滑石和玻璃纖維。
可以通過任何公知和常規(guī)的方法如浸漬、噴涂、刷涂和電沉積將聚合物基礎(chǔ)涂層13涂敷到基材表面上。
聚合物層13，尤其用于使基材表面變平、覆蓋制品表面中的任何劃痕或缺陷和提供平滑和均勻的表面用于繼續(xù)層如氣相沉積層的沉積。
聚合物基礎(chǔ)涂層13的厚度至少有效使制品或基材的表面變平。一般情況下，此厚度至少為約0.12μm，優(yōu)選至少約2.5μm，和更優(yōu)選至少約5μm。厚度上限范圍應(yīng)當(dāng)不超過約250μm。
在一些情況下，依賴于基材材料和聚合物基礎(chǔ)涂層的類型，聚合物基礎(chǔ)涂層并不能充分地粘合到基材上。在這樣的狀況下，在基材上沉積底漆層以改進聚合物基礎(chǔ)涂層對基材的粘合。底漆層可以尤其由鹵化聚烯烴組成。鹵化聚烯烴是一般可市售的常規(guī)和公知的聚合物。優(yōu)選的鹵化聚烯烴是氯化和溴化聚烯烴，更優(yōu)選是氯化聚烯烴。鹵化聚烯烴，特別是氯化聚烯烴和它們的制備方法一起，尤其公開于U.S.專利Nos.5,319,032、5,840,783、5,385,979、5,198,485、5,863,646、5,489,650和4,273,894中，所有這些文獻在此引入作為參考。
底漆層的厚度是有效改進聚合物基礎(chǔ)涂層對基材粘合的厚度。一般情況下此厚度至少為約0.25μm。厚度上限不是關(guān)鍵的且一般由次要的如成本和外觀的考慮來控制。一般情況下應(yīng)當(dāng)不超過約125μm的上限厚度。
在一個實施方案中，如圖3所示，位于聚合物層13和氣相沉積層之間的是一個或多個電鍍層21。這些電鍍層包括但不限于鉻、錫-鎳合金等。當(dāng)層21由鉻組成時，它可以通過常規(guī)和公知的鉻電鍍技術(shù)沉積在鎳層13上。這些技術(shù)與各種鉻鍍敷浴一起公開于Brassard，“裝飾性電鍍-轉(zhuǎn)變中的工藝”，Metal Finishing，105-108頁，1988年6月；Zaki，“鉻鍍敷”，PF Directory，146-160頁；和U.S.專利Nos.4,460,438、4,234,396和4,093,522中，所有這些文獻在此引入作為參考。
鉻鍍敷浴是公知和可購得的。典型的鉻鍍敷浴包含鉻酸或其鹽，和催化劑離子如硫酸根或氟離子。催化劑離子可以由硫酸或其鹽和氟硅酸提供。該浴可以在約112-116°F的溫度下操作。典型地在鉻鍍敷中，在約5-9伏下采用約150安培每平方英尺的電流密度。
鉻層的厚度一般至少為約0.05μm，優(yōu)選至少約0.12μm，和更優(yōu)選至少約0.2μm。厚度上限一般不是關(guān)鍵的且由次要的如成本的考慮來決定。然而，一般情況下，鉻層的厚度不應(yīng)當(dāng)超過約1.5μm，優(yōu)選約1.2μm，和更優(yōu)選約1μm。
代替由鉻組成的層21，它可以由錫-鎳合金，即錫和鎳的合金組成。錫-鎳合金層可以通過常規(guī)和公知的錫-鎳電鍍工藝沉積在基材表面上。這些工藝和鍍敷浴是常規(guī)和公知的，且尤其公開于U.S.專利Nos.4,033,835、4,049,508、3,887,444、3,772,168和3,940,319中，所有這些文獻在此引入作為參考。
錫-鎳合金層優(yōu)選由代表原子組成SnNi的約60-70wt％錫和約30-40wt％鎳，更優(yōu)選約65％錫和35％鎳組成。鍍敷浴包含足夠量的鎳和錫以提供上述組成的錫-鎳合金。
市售的錫-鎳鍍敷工藝是購自ATOTECH的NiColloyTM工藝，且描述在它們的技術(shù)信息表NoNiColloy，1994年10月30日，該文獻在此引入作為參考。
錫-鎳合金層21的厚度一般至少為約0.25μm，優(yōu)選至少約0.5μm，和更優(yōu)選至少約1.2μm。厚度上限范圍一般不是關(guān)鍵的且一般依賴于經(jīng)濟考慮。一般情況下，不應(yīng)當(dāng)超過約50μm，優(yōu)選約25μm，和更優(yōu)選約15μm的厚度。
在聚合物層，或如存在的電鍍層上，通過氣相沉積如物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積，優(yōu)選物理氣相沉積，至少沉積由如下組成的夾層或堆疊層32與由耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物組成的層36交替的包括耐火金屬或耐火金屬合金的層34。
包括耐火金屬或耐火金屬合金的層34包括鉿、鉭、鈦、鋯、鋯-鈦合金、鋯-鉿合金等，優(yōu)選鉿、鈦、鋯或鋯-鈦合金。
包括耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物的層36是氮化物、碳氮化物和耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮氣的反應(yīng)產(chǎn)物。在這些耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物中，氮含量為約3-約22原子百分比，優(yōu)選約4-約16原子百分比。
包括耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物的層36包括，但不限于氮化鋯，氮化鈦，氮化鉿，鋯-鈦合金氮化物，鋯、氧氣和氮氣的反應(yīng)產(chǎn)物，鈦、氧氣和氮氣的反應(yīng)產(chǎn)物，碳氮化鉿，碳氮化鋯和鋯-鈦合金碳氮化物。
因此，根據(jù)本發(fā)明，氮化鋯的氮含量為約3-約22原子百分比，優(yōu)選約4-約16原子百分比，氮化鉿的氮含量為約3-約22原子百分比，優(yōu)選約4-約16原子百分比等。
耐火金屬或金屬合金、氮氣和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物包括耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物，耐火金屬氮化物或耐火金屬合金氮化物，和耐火金屬氧-氮化物或耐火金屬合金氧-氮化物。
夾層或堆疊層32的平均厚度一般為約500埃-約1μm，優(yōu)選約0.1μm-約0.9μm，和更優(yōu)選約0.15μm-約0.75μm。夾層或堆疊層一般包含約4-約100個交替層34和36，優(yōu)選約8-約50個交替層34和36。
每個層34和36的厚度一般至少為約15埃，優(yōu)選至少約30埃，和更優(yōu)選至少約75埃。一般情況下，層34和36應(yīng)當(dāng)不厚于約0.38μm，優(yōu)選約0.25μm，和更優(yōu)選約0.1μm。
形成堆疊層32的方法是通過采用濺射或陰極弧蒸發(fā)以沉積耐火金屬如鋯或鈦的層34，隨后通過反應(yīng)性濺射或反應(yīng)性陰極弧蒸發(fā)以沉積耐火金屬含氮化合物如氮化鋯或氮化鈦的層36。
優(yōu)選在氣相沉積如反應(yīng)性濺射期間，在零(不引入氣體)到在所需值下引入氣體之間改變(脈沖)氮氣和/或氮氣和氧氣的流量，以在夾層32中形成耐火金屬的層36和耐火金屬含氮化合物的層34的多個交替層。
在夾層或堆疊層32上是顏色層38。顏色層38由耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物組成。顏色層38由與層36相同的含氮化合物組成。顏色層38的厚度至少有效提供顏色，更具體地為不銹鋼顏色。一般情況下，此厚度至少為約25埃，和更優(yōu)選至少約500埃。厚度上限范圍不是關(guān)鍵的且依賴于次要的如成本的考慮。一般情況下不超過約0.75μm，優(yōu)選約0.65μm，和更優(yōu)選約0.5μm的厚度。
如果顏色層38由耐火金屬或耐火金屬合金、氮氣和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物組成，改變氧含量會使不銹鋼顏色更帶藍(lán)色或帶黃色。增加氧含量會使顏色層具有帶藍(lán)色的色調(diào)。降低氧含量會使顏色層具有帶黃色的色調(diào)。
除夾層或堆疊層32和顏色層38以外，可以非必要地存在另外的氣相沉積層。這些另外的氣相沉積層可包括由在堆疊層32和聚合物或電鍍層之間沉積的耐火金屬或耐火金屬合金組成的層。耐火金屬包括鉿、鉭、鋯和鈦。耐火金屬合金包括鋯-鈦合金、鋯-鉿合金和鈦-鉿合金。耐火金屬層或耐火金屬合金層31一般尤其用作改進夾層32對聚合物或電鍍層粘合的觸擊層。如圖2-4所示，耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層31一般位于堆疊層32和聚合物或電鍍層中間。層31的厚度一般至少有效使層31用作觸擊層，即用以改進堆疊層32對其下層的粘合。一般情況下，此厚度至少為約60埃，優(yōu)選至少約120埃，和更優(yōu)選至少約250埃。厚度上限范圍不是關(guān)鍵且一般依賴于如成本的考慮。然而，一般情況下，層31應(yīng)當(dāng)不厚于約1.2μm，優(yōu)選約0.5μm，和更優(yōu)選約0.25μm。
通過常規(guī)和公知的氣相沉積技術(shù)包括物理氣相沉積技術(shù)如陰極弧蒸發(fā)(CAE)或濺射，沉積耐火金屬或耐火金屬合金層31。濺射技術(shù)和設(shè)備尤其描述于J.Vossen和W.Kern的“薄膜工藝II”，AcademicPress，1991；R.Boxman等人，“真空弧科學(xué)和技術(shù)手冊”，NoyesPub.，1995；和U.S.專利Nos.4,162,954和4,591,418中，所有這些文獻在此引入作為參考。
簡單地，在濺射沉積工藝中，將耐火金屬(如鈦或鋯)目標(biāo)(它是陰極)和基材放入真空腔室中。將腔室中的空氣抽空以在腔室中產(chǎn)生真空條件。將惰性氣體，如氬氣引入腔室。將氣體粒子電離和向目標(biāo)加速以移除鈦或鋯原子。然后將移除的目標(biāo)材料典型地作為涂膜沉積在基材上。
在陰極弧蒸發(fā)中，將典型地幾百安培的電弧撞擊在金屬陰極如鋯或鈦的表面。該弧蒸發(fā)陰極材料，它然后冷凝在基材上，形成涂層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，耐火金屬由鈦、鉿或鋯組成，和耐火金屬合金由鋯-鈦合金組成。
另外的氣相沉積層可包括不是上述氮化物，碳氮化物或耐火金屬或耐火金屬合金、氮氣和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物的耐火金屬化合物和耐火金屬合金化合物。這些耐火金屬化合物和耐火金屬合金化合物包括耐火金屬氧化物和耐火金屬合金氧化物和耐火金屬碳化物和耐火金屬合金碳化物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，如圖4所示，在顏色層38上沉積由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的層39。該層39的耐火金屬氧化物和耐火金屬合金氧化物包括，但不限于氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、氧化鈦、和鋯-鈦合金氧化物，優(yōu)選氧化鈦、氧化鋯、和鋯-鈦合金氧化物。這些氧化物和它們的制備是常規(guī)和公知的。
層39有效向涂層提供改進的耐化學(xué)品，如酸或堿性能。包含耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物的層39的厚度一般至少有效提供改進的耐化學(xué)品性能。一般情況下此厚度至少為約10埃，優(yōu)選至少約25埃，和更優(yōu)選至少約40埃。層39應(yīng)當(dāng)足夠薄使得它并不使其下的顏色層38的顏色變暗。即層39應(yīng)當(dāng)足夠薄使得它是非不透明的或基本透明的。一般情況下層39應(yīng)當(dāng)不厚于約0.10μm，優(yōu)選約250埃，和更優(yōu)選約100埃。
可以通過指定的不銹鋼顏色標(biāo)準(zhǔn)控制或預(yù)定涂層的不銹鋼顏色。在其中顏色層38由耐火金屬或耐火金屬合金、氮氣和氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物組成的情況下，可以通過總氣體流中氮氣對氧氣比例的增加或減少，將不銹鋼顏色調(diào)節(jié)到輕微更帶黃色或藍(lán)色。可以完全地匹配于不銹鋼的拋光或刷光表面潤飾。
為更容易理解本發(fā)明，提供以下實施例。該實施例是說明性和并不將本發(fā)明限定于此。
實施例1將黃銅龍頭放入包含標(biāo)準(zhǔn)和公知的肥皂、洗滌劑、抗絮凝劑等的常規(guī)浸泡清潔劑浴中，將該浴保持在8.9-9.2的pH和180-200°F的溫度下約10分鐘。然后將黃銅龍頭放入常規(guī)超聲波堿性清潔劑浴中。超聲波清潔劑浴的pH為8.9-9.2，其被保持在約160-180°F的溫度下，且包含常規(guī)和公知的肥皂、洗滌劑、抗絮凝劑等。在超聲波清潔之后，將龍頭清洗和干燥。
通過標(biāo)準(zhǔn)和常規(guī)高體積低壓槍將基礎(chǔ)涂層聚合物組合物涂敷到清潔和干燥的龍頭上。聚合物由35wt％苯乙烯化丙烯酸類樹脂，30wt％蜜胺甲醛樹脂，和35wt％雙酚A環(huán)氧樹脂組成。將聚合物溶于足夠的溶劑中以提供包含約43wt％固體的聚合物組合物。在龍頭上涂敷基礎(chǔ)涂層之后，允許龍頭靜置20分鐘用于環(huán)境溶劑閃蒸。然后將龍頭在375°F下焙燒兩小時。獲得的固化聚合物基礎(chǔ)涂層的厚度為約20μm。
將聚合物涂敷的龍頭放入陰極弧蒸發(fā)鍍敷容器中。容器一般是包含真空腔室的圓筒形外殼，該真空腔室適于通過泵抽空。通過用于改變進入腔室的氬氣流量的可調(diào)節(jié)閥門，將氬氣源連接到腔室。此外，通過用于改變進入腔室的氮氣和氧氣流量的可調(diào)節(jié)閥門，將氮氣和氧氣源連接到腔室。
將圓筒形陰極安裝在腔室中心且連接到可變D.C.電源的負(fù)輸出上。將電源的正側(cè)連接到腔室壁上。陰極材料包括鋯。
將涂敷的龍頭安裝在轉(zhuǎn)軸上，將16個這樣的轉(zhuǎn)軸安裝在圍繞陰極外部的環(huán)上。整個環(huán)圍繞陰極旋轉(zhuǎn)而每個轉(zhuǎn)軸也圍繞它自身的軸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致所謂的行星運動，它對于圍繞每個轉(zhuǎn)軸安裝的多個龍頭提供對陰極的均勻曝露。該環(huán)典型地在幾個rpm下旋轉(zhuǎn)，而每個轉(zhuǎn)軸相對于每個環(huán)回轉(zhuǎn)進行幾個回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸與腔室被電隔離且提供有可旋轉(zhuǎn)接觸使得可以在涂敷期間將偏壓施加到基材上。
將真空腔室抽空到約10-5-10-7托的壓力且加熱到約150℃。
然后將聚合物涂敷的龍頭進行高偏壓弧等離子體清潔，其中將約500伏的(負(fù))偏壓施加到電鍍龍頭上同時將大約500安培的弧撞擊和保持在陰極上。清潔的持續(xù)時間大約是5分鐘。
在足以保持約2×10-1毫巴壓力的速率下引入氬氣。在聚合物層上涂敷堆疊層。在足以提供約4-16原子百分比氮含量的流量下，周期性地向真空腔室中引入氮氣流。此物流是氬氣和氮氣總物流的約4-20％。在流動期間弧放電在大約500安培下持續(xù)。將氮氣流量脈沖，即將它周期性地從總流量的約10％-20％和約零的流量改變。氮氣脈沖的周期是1到2分鐘(30秒到1分鐘開啟，然后關(guān)閉)。脈沖沉積的總時間是約15分鐘，導(dǎo)致約10-15個層的堆疊，每個層的厚度為約2.5埃-約75埃。
在沉積堆疊層之后，將氮氣流保留在足以提供約4-16原子百分比的氮含量的流量下。此流量是總氬氣和氮氣流的約4-約20％，對于約5-10分鐘的時間以在堆疊層頂部形成顏色層。在沉積此氮化鋯層之后，終止氮氣流且將大約0.1標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘的氧氣流引入30秒到1分鐘的時間。形成厚度為約50埃-125埃的氧化鋯薄層。在該最后沉積階段結(jié)束時將弧熄滅，將真空腔室排氣和取出涂敷制品。
盡管已經(jīng)為了說明的目的描述了本發(fā)明的某些實施方案，應(yīng)理解在本發(fā)明總的范圍中可以有各種實施方案和改進。
權(quán)利要求
1.一種在其至少一部分表面上含有具有不銹鋼外觀的保護和裝飾性涂層的制品，包括由聚合物組成的層；由如下組成的堆疊層與由耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物組成的層交替的由耐火金屬或耐火金屬合金組成的層；由耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物組成的顏色層；其中所述耐火金屬含氮化合物或耐火金屬合金含氮化合物的氮含量為約3-約22原子百分比。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述氮含量為約4-約16原子百分比。
3.權(quán)利要求1的制品，其中所述含氮化合物選自氮化物，碳氮化物和耐火金屬或金屬合金、氧氣和氮氣的反應(yīng)產(chǎn)物。
4.權(quán)利要求3的制品，其中所述含氮化合物是氮化物。
5.權(quán)利要求3的制品，其中所述含氮化合物是碳氮化物。
6.權(quán)利要求3的制品，其中所述含氮化合物是耐火金屬或耐火金屬合金、氧氣和氮氣的反應(yīng)產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求1的制品，其中由耐火金屬氧化物或耐火金屬合金氧化物組成的層在所述顏色層上。
8.權(quán)利要求1的制品，其中耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層在所述聚合物層上。
9.權(quán)利要求1的制品，其中鉻層在所述聚合物層上。
10.權(quán)利要求1的制品，其中耐火金屬或耐火金屬合金觸擊層在所述鉻層上。
11.權(quán)利要求1的制品，其中所述耐火金屬選自鉿、鋯和鈦。
12.權(quán)利要求1的制品，其中所述耐火金屬合金是鋯-鈦合金。
13.權(quán)利要求4的制品，其中所述耐火金屬選自鋯、鈦和鉿。
14.權(quán)利要求5的制品，其中所述耐火金屬選自鋯、鈦和鉿。
15.權(quán)利要求6的制品，其中所述耐火金屬選自鋯、鈦和鉿。
全文摘要
采用具有不銹鋼外觀的多層裝飾和保護性涂層涂敷的制品。該涂層包括在所述制品表面上的聚合物層和在聚合物層上的氣相沉積的堆疊層，該堆疊層包括與包含耐火金屬含氮化合物和耐火金屬合金含氮化合物的層交替的包含耐火金屬或耐火金屬合金的層，其中耐火金屬含氮化合物和耐火金屬合金含氮化合物的氮含量為約3－約22原子百分比。
文檔編號B44C3/02GK1460067SQ02801089
公開日2003年12月3日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月5日
發(fā)明者陳國存 申請人:蒸汽技術(shù)公司