一种银白色复合涂层及其制备方法与流程

本发明涉及材料加工，尤其涉及一种银白色复合涂层及其制备方法。

背景技术：

1、手表表壳、圈口、表带作为主要的手表外观件，对材料有着耐磨损、耐腐蚀、抗划伤、色泽等多方面的性能要求。银白色是手表外观件行业主流的颜色需求，为了满足这种颜色需求及耐腐蚀方面的需求，并综合加工性能、成本，可广泛应用于手表外观件的材料种类并不多，最常用的金属材料是不锈钢和钛合金。不锈钢硬度较低，抗划伤性能较差，且含有一定量的镍元素，会导致部分人群皮肤过敏。钛合金虽然硬度较不锈钢略高，但是色泽发乌，易在表面形成氧化膜，影响外观效果。

2、在现有技术中，通过在材料表面施加涂层，以提高基体材料的各种性能表现，是工业技术领域常用的技术。在手表行业，已经应用较为成熟的镀膜体系有镀金、镀氮化钛、镀类金刚石薄膜等，但这些薄膜与银白色的颜色需求相差较大。虽然镀铬、镀铂等纯金属可以实现银白色的外观效果，但这些纯金属硬度较低，耐磨性较差，成本高。

3、因此，有必要开发一种高硬度耐磨、耐腐蚀、生物友好的银白色复合涂层。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述缺陷，提供一种银白色复合涂层及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种银白色复合涂层，所述复合涂层包括依次形成在基材表面的打底层和表面层，其中：

3、所述表面层的成分按质量百分比计，含ti 60～70％,含ag 0.5～2.5％,余量为al；

4、所述打底层至少包含ti，其质量百分比超过70％；

5、所述表面层为非晶态。

6、优选的，所述表面层的颗粒尺寸为50nm～200nm。

7、优选的，所述表面层的厚度为0.8～5um。

8、优选的，所述打底层的厚度为0.3～1.5um。

9、优选的，所述表面层的厚度为0.8～5um，所述打底层的厚度为0.3～1.5um。

10、本发明还提供了一种银白色复合涂层制备方法，在基材的表面制备如上所述的银白色复合涂层，所述方法包括以下步骤：

11、步骤s1，在超声波清洗设备中，依次采用除蜡溶液、除油溶液和去离子水对基材进行清洗，清洗完后将基材吹干；

12、步骤s2，采用配备有阴极电子枪、阳极、反应炉和惰性气体通入装置的磁控溅射炉，对经过超声波清洗的基材进行二次清洗；

13、步骤s3，采用配备有阴极电子枪、阳极、反应炉、惰性气体通入装置和两个阴极靶材的磁控溅射炉，在基材的表面沉积打底层；所述两个阴极靶材为钛元素含量大于70％的钛合金；所述惰性气体通入装置连接氩气或氮气；

14、具体的工艺参数如下：

15、保持所述反应炉内的真空度为0.1～1pa；

16、所述阴极电子枪的电流为15～30a；

17、对所述基材施加的脉冲负偏压为-150～-100v；

18、工作时间为20～50分钟，温度不超过200℃；

19、步骤s4，采用配备有水冷系统、阴极电子枪、阳极、反应炉、惰性气体通入装置和四个阴极靶材的磁控溅射炉，在所述打底层的表面沉积表面层；所述四个阴极靶材分别为2个纯钛靶材、1个含ag 2-8％的铝合金靶材和1个纯铝靶材；所述惰性气体通入装置连接氩气或氮气；先将沉积了打底层的基材产品放至水冷却样品台，启动水冷系统；然后在以下工艺参数条件下进行表面层沉积处理：

20、保持所述反应炉内的真空度为0.05～0.5pa；

21、所述阴极电子枪的电流i纯钛为5～7a、i铝合金为6～8a、i纯铝为6～8a；

22、对所述基材施加的脉冲负偏压为-180～-120v；

23、工作时间为3～6小时，温度不超过300℃。

24、优选的，所述步骤s1中，超声波清洗时间为5～7分钟，清洗温度为50～60℃，除蜡溶液配比为除蜡水：纯净水＝1：8～1：16，除油溶液配比为除油剂：纯净水＝1：15～1：30。

25、优选的，所述步骤s2中，清洗条件如下：

26、所述惰性气体通入装置连接氩气或氮气；

27、保持所述反应炉内的真空度为(8.0～15.0)×10-3pa；

28、所述阴极电子枪的电流为120～160a；

29、对所述基材施加的脉冲负偏压为-400～-500v；

30、工作时间为5～10分钟。

31、本发明具有如下有益效果：本方案的涂层由打底层和表面层组成，表面层为ti、al、ag非晶态合金层，打底层主要成分为ti。钛合金与tial表面层的成分相近，两者结合力更强，以防止tial表面层剥落，ag可以提高铝合金的耐热性和抗氧化性，防止溅射过程产生黑斑，同时降低了涂层表面粗糙度。打底层和表面层采用多靶磁控溅射工艺制备，工艺流程简单、更易控制成分、镀层质量更高；将沉积了打底层的产品置入磁控溅射炉中的水冷却系统，水冷却系统造成的过冷度可促进非晶合金表面层的形成；通过控制各阴极电子枪的电流及脉冲偏压等参数，使得各种材料的沉积速率不同，获得具有银白光亮、包含预期成分的非晶合金表面层；通过控制工艺参数间接控制涂层的厚度和颗粒大小，使得涂层具有所需的外观效果和性能。本方案制备的涂层具有银白色泽，表面层为非晶合金，因而耐腐蚀性能好，具有生物友好性、硬度高、耐磨损和耐划伤性能好、成本低。

技术特征：

1.一种银白色复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括依次形成在基材表面的打底层和表面层，其中：

2.根据权利要求1所述的银白色复合涂层，其特征在于，所述表面层的颗粒尺寸为50nm～200nm。

3.根据权利要求1所述的银白色复合涂层，其特征在于，所述表面层的厚度为0.8～5um。

4.根据权利要求1所述的银白色复合涂层，其特征在于，所述打底层的厚度为0.3～1.5um。

5.根据权利要求1所述的银白色复合涂层，其特征在于，所述表面层的厚度为0.8～5um，所述打底层的厚度为0.3～1.5um。

6.一种银白色复合涂层制备方法，在基材的表面制备如权利要求1-4任意一项所述的银白色复合涂层，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的银白色复合涂层制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，超声波清洗时间为5～7分钟，清洗温度为50～60℃，除蜡溶液配比为除蜡水：纯净水＝1：8～1：16，除油溶液配比为除油剂：纯净水＝1：15～1：30。

8.根据权利要求6所述的银白色复合涂层制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，清洗条件如下：

技术总结本发明公开了一种银白色复合涂层及其制备方法，属于材料加工技术领域。本方案的涂层包括打底层和表面层，表面层为Ti、Al、Ag非晶态合金层，打底层主要成分为Ti。涂层采用多靶磁控溅射工艺制备，工艺流程简单、更易控制成分、镀层质量更高；将沉积了打底层的产品置入水冷却系统，水冷却系统造成的过冷度可促进非晶合金表面层的形成；通过控制各阴极电子枪的电流及脉冲偏压等参数，获得包含预期成分的非晶合金表面层；通过控制工艺参数间接控制涂层的厚度和颗粒大小，使得涂层具有所需的外观效果和性能。本方案制备的涂层具有银白色泽，表面层为非晶合金，因而耐腐蚀性能好，具有生物友好性、硬度高、耐磨损和耐划伤性能好、成本低。技术研发人员：靳磊,梁梦媛,刘伟锋,凌真,鲁忠臣,鲍贤勇受保护的技术使用者：飞亚达精密科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17