含软金属的高粘结强度硬质涂层制造技术

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。属在该硬质涂层中形成孤岛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含软金属的高粘结强度硬质涂层


[0001]本专利技术涉及硬质涂层(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)。
[0002]本专利技术还涉及用于制造这种含软金属的硬质涂层的方法。
[0003]专利技术背景
[0004]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。
[0005]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Colmenares Mora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。

技术实现思路

[0006]本专利技术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。
[0007]本专利技术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。
[0008]在上述方法中，该硬质涂层是TiN，该金属是Ag。
[0009]在上述方法中，该涂层包含AgTiN涂层和含TiN的顶层。
[0010]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
[0011]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：
[0012]图1是根据本专利技术的涂层的示意图；
[0013]图2A是层状AgTiN(LL
‑
AgTiN)的总横截面的SEM横截面显微照片；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]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；
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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)；
[0022]图6B是在合金冷作钢1.2842上对IL
‑
AgTiN执行的洛氏测试(HRC洛氏硬度值)；
[0023]图7A是对合金冷作钢1.2842上的层状AgTiN(LL
‑
AgTiN)涂层的划痕试验印记的光学显微照片，示出在39N的初次崩裂；
[0024]图7B是对在合金冷作钢1.2842上的层状AgTiN(LL
‑
AgTiN)涂层的划痕试验印记的光学显微照片，示出在60N的划痕结束；
[0025]图8A是对合金冷作钢1.2842上的层状AgTiN(IL
‑
AgTiN)涂层的划痕试验印记的光学显微照片，示出在35N的初次崩裂；
[0026]图8B是对在合金冷作钢1.2842上的层状AgTiN(IL
‑
AgTiN)涂层的划痕试验印记的光学显微照片，示出在60N的划擦结束。
[0027]优选实施例说明
[0028]现在参见绘图，图1示出根据本专利技术的涂层的示意图，其中，涂层100被施加至基材50。可以想到除了被加入涂层100中的Ag量外，Ag在涂层100中的分布也在涂层性能中扮演重要角色。
[0029]本专利技术总体上提供一种用于生产具有增强的粘结强度的含软金属(Ag、Au、Cu、Zn)的硬质涂层的涂覆方法，这种增强的粘结强度通过相应设定在硬质涂层内的软金属分布来获得。
[0030]在本文所述的实施例中，涂层100是AgTiN涂层，其包括三个主要层：涂覆在基材50和AgTiN涂层30之间的粘结层10，AgTiN层30和含TiN的顶层40，如图1所示。
[0031]Ag结构在硬质涂层内的生长可被特定调整：(i)以允许连续Ag层的形成(见图2A和2B和图3A和3B)，或者(ii)以允许形成Ag孤岛(见图4A和4B和图5A和5B)。图2A和2B和图3A和3B中的涂层被命名为层状AgTiN(“LL
‑
AgTiN”)，因为与连续TiN层交替地形成连续Ag层。每个单独Ag层的估计厚度在10nm数量级，如在扫描透射电镜/电子分散光谱剖图(STEM/EDS)分析中确定的。Ag层的存在已经可以在扫描电子显微镜(SEM)横截面分析中被确定。在图2A和2B中作为较亮的层/斑点示出了Ag。Ag层的形成在STEM分析中更清晰可见(图3A和3B)，在此，Ag层可以作为与TiN相比更亮的层被看到，因为Ag的原子质量更高。Ag层的存在也可以在图3B中在EDS剖图支持下被容易识别出。
[0032]图4A和4B和图5A和5B中的涂层被命名为孤岛状AgTiN(“IL
‑
AgTiN”)，因为形成Ag孤岛而不是连续Ag层。不同于LL
‑
AgTiN，在SEM分析中看不到Ag迹象。AgTiN层显示出更紧凑的结构和形态，因为Ag对TiN生长的影响，但在SEM分析中看不到Ag层或大颗粒。Ag的存在只通过图5A和5B中的STEM分析来发现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一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，该方法包括以下步骤：提供基材；在该基材上沉积粘结层；和利用气相沉积在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岛。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：欧瑞康表面处理解决方案股份公司普费菲孔，
类型：发明
国别省市：