[发明专利]金及其合金表面透明类金刚石纳米薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了金及其合金表面透明类金刚石纳米薄膜及其制备方法。该制备方法去先在金及其合金表面预处理，然后采用离子源轰击清洗样品表面；再制备氧化物过渡镀层及其厚度控制；同时开启离子源和磁控溅射源，所述磁控溅射靶为含有金溶解元素和能形成碳化物的元素的磁控溅射合金靶，且其中金溶解元素的原子百分含量为10‑30at％；采用膜厚监控仪在线监控涂层厚度，控制该合金涂层的厚度1‑2纳米；最后制备高透明度类金刚石涂层。本发明制备的其合金表面耐腐蚀抗变色处理用类金刚石涂层具有高附着力、高透明度、抗刮划特性。

技术领域

本发明涉及金属表面处理，特别是涉及贵金属，如金及其合金的表面耐腐蚀、抗刮划、抗变色处理方法。

背景技术

金及其合金作为重要的装饰材料广泛应用于钟表行业，但其硬度不高，使用时容易刮划导致表面划痕；存储和使用过程中因为大气环境，尤其潮湿的环境导致腐蚀变色。上述因素大大降低了金及其合金制品的外观和装饰性。钟表行业亟需一种致密的、耐磨、耐腐蚀，且高度透明的涂层处理保护技术。

中国发明专利CN104032289 B“金及其合金表面耐腐蚀抗变色处理方法及其专用处理液”提出了一种环保的分子自组装表面涂覆处理方法，虽然该处理方法不影响金及其合金的外观品质，具有优良的抗变色效果，但该涂覆层仅为1个分子层，难以提高表面耐磨性，一旦该分子自组装层被磨损，很快失去保护作用。因此在如何合理选择透明涂层和制备技术领域仍需要更好的突破。

中国发明专利CN103213345B”一种具有抗变色耐磨复合膜的工件以及在工件表面形成复合膜的方法”直接在金及其合金表面气相沉积10‐100nm厚度的富氢类金刚石涂层，但该专利未能解决类金刚石涂层与金基体的亲和力问题，且该专利要求涂层厚度范围的类金刚石涂层的自身光学效果将影响金及其合金表面的光学品质。

中国发明专利申请CN101768010A“超薄类金刚石薄膜的制备方法”以及中国发明专利CN103232171B“触摸屏用玻璃盖板及其制备方法”等分别在硅片、玻璃基体表面制备超薄透明DLC涂层，涉及到如何有效提高DLC涂层与基体间的粘附力，但所用的基体表面处理方式明显地不能适用于金及其合金。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高附着力、高透明度、抗刮划的金及其合金表面耐腐蚀抗变色处理用类金刚石涂层及其处理方法，以有利于工业化生产应用。

本发明难点在既要考虑过渡层中金及其合金基体与碳元素不相容性，提高过渡层与金及其合金基体的附着力同时，还要充分考虑避免涂层处理影响金及其合金的外观光学品质，两大方面的因素必须兼顾。如在金及其合金表面直接气相沉积多种透明氧化物陶瓷的处理技术，通过控制厚度避免薄膜光学干涉效果，虽然获得了透明涂层，但涂层与金及其合金的基体附着力差，所得涂层难以达到预期效果，可能是因为金及其合金与表面涂层亲和力差。

本发明发现，当沉积在玻璃基片上的类金刚石涂层厚度为3-10nm时，涂层玻璃的透光率虽然略有降低，但仍可维持在90-92％的水平；在10公斤压力下，玻璃球在涂层玻璃表面刮划，涂层表面不产生划痕。表明3-10nm厚度的类金刚石涂层本身的硬度(铅笔硬度大于8H)和低摩擦系数，足以使玻璃表面具备了抗刮划能力。但是金及其合金表面与玻璃基片有很大差异。首先金及其合金硬度极低(铅笔硬度小于3H)；其次金及其合金是可见光的吸收介质，具有极高的反射系数，必须保证金及其合金的装饰色彩不受涂层的影响；再次玻璃表面的Si-O键与类金刚石中的C-C键比较，化学键形式及键能比较一致，保证了膜基高结合力；但是金及其合金的原子结合方式是金属键，与类金刚石差异很大，直接在其表面沉积类金刚石涂层难以获得高的膜基结合力。