雙層氮化鉻涂布的制品及相關(guān)方法
【專利摘要】用于在基底上方形成氮化鉻涂層的方法，以提供氮化鉻涂布的制品，制得的氮化鉻涂布的制品每個使用含有材料層的雙層氮化鉻。含有材料層的雙層氮化鉻包括：(1)第一氮化鉻材料層，其具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度，其位于且形成于靠近提供制品的基底；及(2)第二氮化鉻材料層，其具有第二厚度、第二梯度增加的鉻濃度和第二梯度減小的氮濃度，其位于且形成于第一氮化鉻材料層上。具體的含有材料層的雙層氮化鉻提供具有優(yōu)異的反射性和抗裂性的制品。
【專利說明】
雙層氮化鉻涂布的制品及相關(guān)方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請與2013年12月4日申請的序列號為14/096,141，題為含鉻涂布法及相關(guān)制 品（Chromium Containing Coating Method and Related Articles)的美國專利申請有 關(guān)，且優(yōu)先權(quán)源于該美國專利申請，其內(nèi)容通過引用全部并入本文。
[0003] 政府利益的聲明
[0004] 不適用。
[0005] 背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0006] 實(shí)施例涉及含氮化鉻涂層。更具體地，實(shí)施例涉及高性能的含氮化鉻涂層。
[0007] 相關(guān)技術(shù)描述
[0008] 含鉻涂層是常見的涂層，其在多種工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)產(chǎn)品的情形中具有各種裝飾應(yīng) 用和功能應(yīng)用?？紤]到含鉻涂層在這樣多的工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)產(chǎn)品中的廣泛適用性，需要的 是具有增強(qiáng)的性能特征的其他含鉻涂層和其他含鉻的涂布制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 實(shí)施例包括：（1)在基底上形成含氮化鉻涂層的方法，以提供含氮化鉻的涂布制 品；和(2)由在基底上形成含氮化鉻涂層的方法得到的含氮化鉻的涂布制品。在實(shí)施例中， 含氮化鉻的涂布制品包括含氮化鉻的涂層，該含氮化鉻的涂層位于并形成于基底上方，作 為雙層含氮化鉻材料層，其包括：（1)位于并形成于基底上方的第一氮化鉻材料層，所述第 一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度;和(2)位于并形成 于第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層具有第二厚度、作為 與第一氮化鉻材料層的距離的函數(shù)的第二逐漸增加的鉻濃度和第二逐漸減小的氮濃度。 [0010]根據(jù)實(shí)施例的含氮化鉻的涂布制品其目的是提供與僅采用含鉻涂層而不一定采 用含氮化鉻涂層的相關(guān)制品相比相似的反射性和抗裂紋敏感性。
[0011]在所公開的實(shí)施例和所要求保護(hù)的發(fā)明的情形中，對于涂層材料層相對于基底或 另一涂層材料層使用術(shù)語"在……上方(over)"的目的是表示該涂層材料層相對于基底或 另一涂層材料層垂直對齊，但該涂層材料層不一定與該基底或另一涂層材料層接觸。
[0012] 在所公開的實(shí)施例和所要求保護(hù)的發(fā)明的情形中，對于涂層材料層相對于基底或 另一涂層材料層使用術(shù)語"在……上(upon)"的目的是表示該涂層材料層相對于基底或另 一涂層材料層垂直對齊，但該涂層材料層也與該基底或另一涂層材料層接觸。
[0013] 根據(jù)實(shí)施例，具體的制品包括基底。所述具體的制品還包括位于基底上方的第一 氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮 濃度。所述具體的制品還包括位于所述第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層，所述第 二氮化鉻材料層具有第二厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃 度。
[0014] 根據(jù)實(shí)施例，另一具體的制品由基底組成。所述具體的制品也由位于基底上的第 一氮化鉻材料層組成，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均 勻的氮濃度。所述具體的制品也由位于所述第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層組 成，所述第二氮化鉻材料層具有第二厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減 小的氮濃度。
[0015] 根據(jù)實(shí)施例，又一具體的制品由基底組成。所述具體的制品也由位于基底上的流 平材料層組成。所述具體的制品也由位于流平材料層上的第一氮化鉻材料層組成，所述第 一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度。所述具體的制品 也由位于第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層組成，該第二氮化鉻材料層具有第二厚 度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。
[0016] 根據(jù)實(shí)施例，一種具體的方法包括在基底上方形成第一氮化鉻材料層，所述第一 氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度。所述方法也包括在 基底上方且在第一氮化鉻材料層上形成第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層具有第 二厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。
[0017] 附圖的簡單說明
[0018] 如下文所述，在非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述的情形中理解各實(shí)施例的目的、特征 和優(yōu)勢。在唯一的附圖的背景下理解非限制性實(shí)施例的詳細(xì)說明，該附圖形成本公開的材 料部分，其中：
[0019] 圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的具有位于和形成于其上方的雙層氮化鉻材料層的基底的 示意性橫截面簡圖。
[0020] 非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0021 ] I.雙層氮化鉻材料層涂布制品和方法的一般特征
[0022]根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層涂層是對現(xiàn)有涂層的極大改善，其設(shè)計(jì)和意圖用 于代替電鍍鉻涂層。根據(jù)實(shí)施例，這種雙層氮化鉻材料層涂層的創(chuàng)新的方面是在基底上或 上方沉積第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層主要是化學(xué)計(jì)量的氮化鉻(CrN)(盡管 實(shí)施例不限制于化學(xué)計(jì)量的氮化鉻)而不是純鉻。利用反應(yīng)磁控濺射(或反應(yīng)性電弧蒸發(fā)）， 化學(xué)計(jì)量的氮化鉻第一氮化鉻材料層可以直接沉積在有機(jī)聚合物基底或金屬基底上，厚度 為至少大約200nm。厚度大于200nm的第一氮化絡(luò)材料層涂層會表現(xiàn)出更好的耐磨性，但生 產(chǎn)成本也將更高。因此，根據(jù)實(shí)施例，化學(xué)計(jì)量的第一氮化鉻材料層的優(yōu)選的厚度范圍是大 約200nm至大約lOOOnm，及更優(yōu)選的是大約300nm至大約700nm。一旦達(dá)到第一氮化絡(luò)材料層 所需要的厚度，可將第二氮化鉻材料層置于且形成于第一氮化鉻材料層上，以提供雙層氮 化鉻材料層。第二氮化鉻材料層的組成作為第二氮化鉻材料層的厚度的函數(shù)進(jìn)行改變。為 此，不斷增加第二氮化鉻材料層內(nèi)的鉻含量并不斷減小第二氮化鉻材料層內(nèi)的氮含量，直 到到達(dá)第二氮化鉻材料層的表面（即，與第一氮化鉻材料層和第二氮化鉻材料層的分界面 相對的）。第二氮化鉻材料層的這一表面可以是100%鉻(Cr)金屬，且不一定包含任何氮化 鉻合金。這個梯度(從CrN至Cr)使得第二氮化鉻材料層應(yīng)該延伸至少100nm的厚度，一般在 從大約l〇〇nm至150nm的范圍。從化學(xué)計(jì)量的氮化絡(luò)(CrN)至純絡(luò)(Cr)的突然變化會使得雙 層氮化鉻材料層易于出現(xiàn)熱誘發(fā)破裂。
[0023]實(shí)施例被認(rèn)為提供了在已知的化學(xué)計(jì)量的氮化鉻(CrN)范圍內(nèi)的優(yōu)異的雙層氮化 鉻材料層，與鉻(Cr)相比，其具有較高的熱膨脹系數(shù)(CTE)，因此，在熱變化期間，根據(jù)實(shí)施 例的雙層氮化鉻材料層的張應(yīng)力減小。當(dāng)使用于摩擦學(xué)應(yīng)用中時(shí)，如切削工具，化學(xué)計(jì)量的 氮化鉻(CrN)也是眾所周知的抗破裂的PVD涂層?；瘜W(xué)計(jì)量的氮化鉻(CrN)具有銀灰色的外 觀，但反射性大體上低于電鍍鉻（~55%比~74%)。因此，僅由化學(xué)計(jì)量的氮化鉻(CrN)組 成的反射涂層，對于大多數(shù)應(yīng)用來說，通常會顯得太暗（除非是人們嘗試形成"暗鉻"或"熏 鉻"效果，對于這種效果，這種特別的雙層氮化鉻材料層涂層是非常適合的）。根據(jù)實(shí)施例， 創(chuàng)新是在雙層氮化鉻材料層中逐漸過渡第二氮化鉻材料層，從化學(xué)計(jì)量的氮化鉻(CrN)至 第二氮化鉻材料層表面(或作為替換在第二氮化鉻材料層表面的鉻相對富集的氮化鉻）的 純鉻(Cr)。這形成了一個既耐破裂也能明亮反射(類似于電鍍鉻)的雙層氮化鉻材料層。
[0024] 在磁控濺射中，需要惰性氣體(通常是氬)撞擊源金屬靶(Cr)引起噴射的(濺射的） 金屬原子和相關(guān)的物種。如果將分壓氮?dú)馀c氬氣混合，金屬與氮?dú)夥磻?yīng)，在基底的表面形成 金屬氮化物（即通過反應(yīng)濺射）。在本發(fā)明所描述的實(shí)施例的情形中，所述金屬是鉻，所述金 屬氮化物是氮化鉻。為了在第二氮化鉻材料層的表面附近形成上述的梯度層，氮與氬的比 從90%氮?dú)?10%氬氣逐漸減小至100%氬氣，同時(shí)在沉積裝置內(nèi)維持相同的流量（大約 200sccm)〇
[0025] 因此，實(shí)施例涉及廉價(jià)的和對環(huán)境友好的雙層氮化鉻材料層，所述雙層氮化鉻材 料層位于和形成于金屬基底或有機(jī)聚合物基底上或上方，所述有機(jī)聚合物基底具有與明亮 的電鍍鉻層大體上相同的外觀和性能，而電鍍鉻層在生產(chǎn)中涉及了有害物質(zhì)。
[0026] 同樣地，實(shí)施例還涉及在金屬基底或有機(jī)聚合物基底上或上方形成雙層氮化鉻材 料層的廉價(jià)的和對環(huán)境友好的方法，所述有機(jī)聚合物基底具有與明亮的電鍍鉻層大體上相 同的外觀和性能，而電鍍鉻層在生產(chǎn)中涉及了有害物質(zhì)。
[0027] 在一方面，實(shí)施例采用了包括均勻的第一氮化鉻材料層和位于并形成于基底上方 的梯度的第二氮化鉻材料層的雙層氮化鉻材料層，以提供一制品，所述制品由制得的具有 增強(qiáng)的反射性和抗破裂的雙層氮化鉻材料層涂布的基底形成。在實(shí)施例中，梯度的第二氮 化鉻材料層具有漸增（即，大體均勻地增加）的鉻濃度和漸小（即，大體均勻地減小）的氮濃 度，以在一具體實(shí)施例中生成高反射的鉻的表面和可變熱膨脹系數(shù)氮化鉻的較底端部分。 [0028]正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，實(shí)施例不需要在第一氮化鉻材料層下使用油漆的 底漆層（即，例如但不限于流平材料層），正如其它PVD鉻材料層涂覆方法中使用的。另外，實(shí) 施例在氮化鉻材料層上方也不需要防護(hù)漆"透明涂層"，因?yàn)樗旧砭哂休^高的耐磨性和耐 化學(xué)性。
[0029] 根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層涂層可以使用市面有售的真空鍍膜系統(tǒng)沉積，無 需任何改造。根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層涂布的制品可以以小于電鍍鉻層涂布的制品 的成本進(jìn)行生產(chǎn)，且不使用對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)或氣體。
[0030] 圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的包括位于和形成于基底上方和上面的雙層氮化鉻材料層 的制品的示意性橫截面簡圖。
[0031 ]如圖1中所示，第一個實(shí)例中的制品包括基底10?；?0-般包括用于若干種工業(yè) 的和消費(fèi)型的應(yīng)用中的任一種中的幾種材料中的任何一種。在這方面，基底10包括選自由 包括但不限于陶瓷材料、金屬材料、有機(jī)聚合物材料和陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)聚合物材 料的復(fù)合材料組成的組中的材料。同樣地，基底10可以用于消費(fèi)型和工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用中，例如 但不限于反射性產(chǎn)品應(yīng)用和汽車產(chǎn)品應(yīng)用。此外，基底10包括若干形狀因素中的任一種，盡 管例示在圖1中的是平坦的基底，基底10不一定是平坦的基底，反而基底10可以包括地形似 的基底，例如但不限于曲面基底。
[0032] 又如圖1中所示，基底10具有位于和形成于其上和上方的流平材料層12(即，平面 化的材料層），其典型地和優(yōu)選地形成的厚度是大約l，〇〇〇nm至大約25,000nm。流平材料層 12可以包括選自由包括但不限于有機(jī)聚合物流平材料和無機(jī)金屬氧化物流平材料(例如但 不限于源自溶膠凝膠衍生的金屬氧化物流平材料)組成的組中的流平材料。
[0033] 又如圖1中所示，流平材料層12具有位于和形成于其上和上方的第一氮化鉻材料 層14。在實(shí)施例的情形中，第一氮化鉻材料層14具有第一厚度、第一均勻的鉻濃度和第一均 勻的氮濃度。在實(shí)施例中，第一厚度優(yōu)選是大約200至大約1000納米。同樣地，第一均勻的鉻 濃度和第一均勻的氮濃度在原子濃度上是相等的，旨在提供一種化學(xué)計(jì)量的氮化鉻（即， CrN)材料層，不過當(dāng)使用非化學(xué)計(jì)量的氮化鉻材料作為起點(diǎn)時(shí)，實(shí)施例也是可操作的。
[0034] 最后，圖1示出了位于和形成于第一氮化鉻材料層14上和上方的第二氮化鉻材料 層16。在實(shí)施例中，第二氮化鉻材料層16具有第二厚度、第二逐漸增加的鉻濃度和第二逐漸 減小的氮濃度。在實(shí)施例的情形中，第二厚度是大約100至大約150nm。同樣地，第二逐漸增 加的鉻濃度目的是在一特定的實(shí)例中在第二氮化鉻材料層的最后1 〇nm至20nm產(chǎn)生純鉻。在 替換實(shí)施例中，第二逐漸增加的鉻濃度目的是在另一特定的實(shí)例中在第二氮化鉻材料層16 的最后部分產(chǎn)生鉻富集的氮化鉻材料。這樣鉻相對富集的氮化鉻材料具有的鉻:氮原子比 是大約1:0.7至大約1:0.2。
[0035] 正如上文所描述的，根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層（即，包括第一氮化鉻材料層 14和第二氮化鉻材料層16)提供了具有優(yōu)異的反射性性能和抗裂性性能的雙層氮化鉻材料 層涂布的制品。
[0036] Π .形成雙層氮化鉻材料層涂布的制品的工藝條件
[0037] 在第一個實(shí)例中，下列條目列出了制備根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層涂布的制 品的優(yōu)選制造指南。
[0038] A.采用有機(jī)聚合物流平材料層底漆填補(bǔ)空洞和填平基底表面，使得當(dāng)制作制品 時(shí)，在所需要涂布的基底上形成平滑的基底表面光潔度。有機(jī)聚合物流平材料層底漆必須 是真空工藝兼容的。
[0039] B.在加工雙層氮化鉻材料層之前，獲得最大限度地減小或消除氧氣、氫氣和氮?dú)?污染的真空度（即，<8.0x 10e-5托）。
[0040] C.在加工期間，不超過需要涂布的基底或有機(jī)流平材料層底漆的熱穩(wěn)定性極限。 [0041] D.在有機(jī)流平材料層底漆上沉積第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層提供 了產(chǎn)品應(yīng)用的耐久性和耐磨性，和第二氮化鉻材料層的基礎(chǔ)(即，>200nm)。
[0042] E.在第一氮化鉻材料層上沉積第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層包括梯 度過渡層，從純氮化絡(luò)材料漸變(ramp ing)或小步幅變化至純絡(luò)材料(氬優(yōu)先作為惰性過渡 氣體，雖然也可以使用其它惰性氣體）。第二氮化絡(luò)材料層大約l〇〇nm厚，僅最后的10nm至 20nm沉積為純絡(luò)。
[0043] F.在氮化鉻材料層沉積期間使用的系統(tǒng)配置的濺射參數(shù)包括（即，在20%的變化 率的情形中）：
[0044] 1.~1.0毫托氮;及
[0045] 2.在派射陰極上的~100瓦每平方英寸的功率密度(Sierra Applied Science 5" x36"planer magnetron(塞拉應(yīng)用科學(xué)5"x36"刨床磁控管）），20kW、675V、30A(可以變化以 控制基底上的熱負(fù)荷）；其中，
[0046] 3.通過功率和時(shí)間控制沉積速率，同時(shí)基底在濺射等離子體內(nèi)、外旋轉(zhuǎn);及
[0047] 4.梯度層可以是從100%氮到100%氬的線性過渡或以10%增量從氮?dú)庾兓翚?氣比例的連續(xù)小步幅進(jìn)行過渡，因?yàn)閮煞N方法均形成合金氮化鉻至金屬鉻材料層。
[0048] 雖然包括于上述的實(shí)施例中，如果基底的表面狀況足以達(dá)到成品雙層氮化鉻材料 層涂布的制品所要求的表面質(zhì)量，則不需要有機(jī)流平材料層底漆。因此，實(shí)施例不打算限制 于流平材料層底漆涂覆的基底表面，因此實(shí)施例應(yīng)該涵蓋直接在基底上呈現(xiàn)的雙層氮化鉻 材料層涂層的應(yīng)用。還應(yīng)該注意的是，應(yīng)用于有機(jī)聚合物基底的有機(jī)聚合物流平材料層底 漆實(shí)際上可以增加有機(jī)聚合物基底的表面硬度。眾所周知，有機(jī)聚合物基底的表面硬度對 整個基底一雙層氮化鉻材料層系統(tǒng)的耐磨性具有影響。較高的表面硬度轉(zhuǎn)化為制成的雙層 氮化鉻材料層制品的改善的耐磨性。因此雖然不是實(shí)施例所需要的，但包括有機(jī)聚合物流 平材料層底漆通常是合適的。
[0049] 進(jìn)一步地，當(dāng)有機(jī)聚合物基底首先利用無機(jī)流平材料層(例如但不限于Si02或相 關(guān)的無機(jī)金屬氧化物流平材料層)平面化時(shí)，實(shí)踐具體化的方法是有可能的。因此，流平材 料層，如果存在，組成中不必是有機(jī)流平材料層，而是可以包括任何類型的流平材料層組合 物技術(shù)，例如但不限于金屬、玻璃、晶體等，且不應(yīng)限于任何具體實(shí)施例的那些物質(zhì)。
[0050] 應(yīng)進(jìn)一步了解的是，在物理氣相沉積室中沉積的鉻充當(dāng)污染物氣體的吸氣劑。因 此，盡管獲得〈8xl0e-5托的初始真空度是優(yōu)選的；實(shí)施例可以在大體上高于8xl0e-5托的初 始壓力下進(jìn)行。
[0051] 在上述的實(shí)施例中，目標(biāo)是制造包括與電鍍鉻層的外觀一致的明亮的反射膜的制 品。然而，如果目標(biāo)發(fā)展成形成較暗層，例如具有"電鍍鎳"或"暗鉻"的外觀的層，根據(jù)實(shí)施 例的雙層氮化鉻材料層的顏色和亮度層可以通過在任何的氮比氬的比例終止第二氮化鉻 材料層內(nèi)的梯度而改變。這會產(chǎn)生從暗鉻(~54 %反射性)至全鉻亮度(~76 %反射性)的一 系列的顏色和亮度。
[0052] 進(jìn)一步的，在實(shí)施例中設(shè)想的，根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層可涂覆于有機(jī)聚 合物基底，因?yàn)檫@個具體的應(yīng)用具有市場價(jià)值。然而，實(shí)施例不應(yīng)限制于有機(jī)聚合物基底。 在實(shí)施例的情形中，無機(jī)基底例如但不限于玻璃、陶瓷、晶體和金屬也考慮作為可用的基 底。
[0053] m.雙層氮化鉻材料層涂布的制品的功能性性能
[0054] 為了評估根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層的可行性，在適當(dāng)?shù)販?zhǔn)備好的樣品上進(jìn) 行多個功能測試。具體的測試樣品、測試方法和測試結(jié)果提供如下。
[0055] A ·應(yīng)力破裂試驗(yàn)
[0056]測試若干聚碳酸酯試樣以判斷在制造中的抗應(yīng)力誘導(dǎo)破裂。為此，濺射金屬層，包 括根據(jù)實(shí)施例的雙層氮化鉻材料層，可直接涂覆于聚碳酸酯基底上或在首先沉積了流平材 料層的聚碳酸酯基底的上方。金屬涂覆涂層測試包括：（1)單個鉻層(Cr); (2)在具有離散的 界面的第一氮化鉻(CrN)層上方的第二鉻(Cr)層;和(3)在整個氮化鉻(CrN)第一層上方的 梯度的氮化鉻/鉻(CrN-Cr)的第二層。
[0057] 如表1所示，保持無裂紋的唯一的金屬涂層是那些在CrN上方包括CrN-Cr雙層梯度 的氮化鉻材料層涂層的金屬層涂層。當(dāng)直接沉積在聚碳酸酯上或在聚碳酸酯基底制備的底 漆流平材料層上時(shí)，這些雙層氮化鉻材料層涂層依然是無裂紋的。
[0058] 表1
[0059]
[0060] 將無裂紋的樣品經(jīng)受以下功能測試，通過下列的功能測試，所有的無裂紋的樣品 仍保持無裂紋。 _] 1.測試
[0062] a.粘附性
[0063] 采用ASTM D3359
[0064] b.腐蝕性
[0065] 1.采用ASTM B117
[0066] 2.測試時(shí)間為50小時(shí)
[0067] c.熱循環(huán)
[0068]將單個樣品經(jīng)受以下5個周期：
[0069] 1.以 1.5+/-0.5°/分的變化速度漸變至(ramp to)80+/-2°C
[0070] 2 ·在80+/-2 °C下浸泡2小時(shí)
[0071] 3.以1.5+/-0.5° /分的變化速度漸變至23.9+/-2°C
[0072] 4.在 23.9+/_2°C 下浸泡 1 小時(shí)
[0073] 5 ·以1 · 5+/-0 · 5° /分的變化速度漸變至-20+/_2°C
[0074] 6.在-20+/_2°C下浸泡2小時(shí)
[0075] 7 ·以1 · 5+/-0 · 5。/分的的變化速度漸變至23 · 9+/-2Γ
[0076] 8.在23.9+/_2°C 下浸泡 1 小時(shí)
[0077] 2.性能要求
[0078] a.粘附性
[0079] 1 ·采用ASTM D3359評價(jià)粘附性損失，圖1
[0080] 2.除非另有注釋，樣品是4B類或5B類
[0081 ] b.腐蝕性
[0082] 1.基底沒有起泡、分層或粘附性損失。
[0083] 2.采用ASTM D3359、圖1進(jìn)行評價(jià)。樣品是4B類或5B類。
[0084] c.熱循環(huán)
[0085] 1.基底沒有起泡、分層或粘附性損失。
[0086] 2.采用ASTM D3359、圖1進(jìn)行評價(jià)。樣品是4B類或5B類。
[0087] B.濃酸蒸汽測試
[0088] 將根據(jù)實(shí)施例的若干不同的金屬外觀雙層材料層涂層涂覆于40%玻璃填充的聚 苯硫醚塑料基底上。通過將這些測試樣本懸浮于裝有23%的鹽酸溶液的燒杯上24小時(shí)測 定。如表2所示，只有包括雙層氮化鉻材料層的樣品幸免。
[0089] 表2
[0091] C. CASS 測試
[0092]將與表1中使用的樣品相似的一組樣品經(jīng)受依據(jù)ASTM B 368-09的醋酸銅加速鹽 霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn)）。如表3所示，測試結(jié)果表明，在耐腐蝕的情形中，底漆基底比雙層氮化鉻 材料層涂層表現(xiàn)更好。這表明底漆涂層基底增加了基底對鹽霧溶液攻擊的額外保護(hù)。
[0093]表 3
[0095]引用于本文的所有參考文獻(xiàn)，包括出版物、專利申請和專利通過在一定程度上允 許的它們的共有物權(quán)引用合并入本文。而如果每個參考文獻(xiàn)被單獨(dú)地和特別地提到通過引 用合并，則其全文在此被陳述。
[0096]術(shù)語"一(a)"和"一(an)"和"所述(the)"的使用和在描述本發(fā)明（特別是在下面的 權(quán)利要求的語境中）的語境中的相似指代解釋為包括單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非本文另有說明或顯 然與語境矛盾。術(shù)語"包括(comprising)"、"具有(having)"、"包括（including)"和"包含 (containing)"解釋為開放式的術(shù)語（即，意思是"包括但不限于"），除非另有說明。術(shù)語"連 接的(connected)"解釋為部分或完全包含在內(nèi)、連接至或結(jié)合，即使有一些干預(yù)。
[0097] 本文的數(shù)值范圍的詳述僅用于作為落入范圍內(nèi)的每個單獨(dú)數(shù)值的個別提及的速 記法，除非本文另有說明，每個單獨(dú)數(shù)值如其在本文中個別敘述地納入說明書中。
[0098] 本文描述的所有方法可以以任何合適的順序進(jìn)行，除非本文另有說明或顯然與語 境矛盾。任何和所有例子的使用，或本文提供的典型語言(如，"例如(such as)"），僅用于更 好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，不強(qiáng)加限制本發(fā)明的范圍，除非權(quán)利要求中另有聲明。
[0099] 說明書中的語言不應(yīng)該解釋為表示對本發(fā)明的實(shí)施必不可少的任何非權(quán)利要求 中的元素。
[0100]在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明做的各種變化和修改對本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說都是顯而易見的。沒有要限制本發(fā)明為特定的形式或公開的形式的意思，相 反地，目的是包括所有變形、替代結(jié)構(gòu)和落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的等同物，正如從屬權(quán) 利要求中所限定的。因此，本發(fā)明的目的是如果落入從屬權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，本 發(fā)明包括該發(fā)明的修改和變形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 · 一種制品，包括： 基底； 位于所述基底上方的第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一 均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度；以及 位于所述第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層具有第二 厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。2. 如權(quán)利要求1所述的制品，其中所述基底包括選自由金屬材料、金屬氧化物材料和有 機(jī)聚合物材料組成的組中的材料。3. 如權(quán)利要求1所述的制品，其中： 所述第一厚度是大約200至大約1000納米； 所述第二厚度是大約100至大約150納米； 所述第一均勻的鉻濃度和所述第一均勻的氮濃度提供的原子比是大約1:1;以及 所述第二逐漸梯度增加的鉻濃度和所述第二逐漸梯度減小的氮濃度結(jié)束于所述第二 氮化鉻材料層的暴露面的純鉻材料。4. 如權(quán)利要求3所述的制品，其中所述純鉻材料具有的厚度是大約10至大約20納米。5. 如權(quán)利要求1所述的制品，其中： 所述第一厚度是大約200至大約1000納米。 所述第二厚度是大約100至大約150納米， 所述第一均勻的鉻濃度和所述第一均勻的氮濃度提供的原子比例是大約1:1;及 所述第二逐漸梯度增加的鉻濃度和所述第二逐漸梯度減小的氮濃度結(jié)束于所述第二 氮化鉻材料層的暴露面的鉻相對富集的氮化鉻材料。6. 如權(quán)利要求5所述的制品，其中所述鉻相對富集的氮化鉻材料具有的鉻:氮原子比是 大約1:0.7至大約1:0.2。7. 如權(quán)利要求1所述的制品，進(jìn)一步包括位于所述基底和所述第一氮化鉻材料層之間 的流平材料層。8. 如權(quán)利要求7所述的制品，其中所述流平材料層包括選自由有機(jī)聚合物材料和無機(jī) 氧化物材料組成的組中的材料。9. 如權(quán)利要求1所述的制品，其中所述制品包括汽車部件。10. 如權(quán)利要求1所述的制品，其中所述制品包括裝飾部件。11. 一種制品，包括： 基底； 位于所述基底上的第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均 勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度；以及 位于所述第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層具有第二 厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。12. -種制品，包括： 基底； 位于所述基底上的流平材料層； 位于所述流平材料層上的第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、 第一均勻的鉻濃度和第一均勻的氮濃度；以及 位于所述第一氮化鉻材料層上的第二氮化鉻材料層，所述第二氮化鉻材料層具有第二 厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。13. -種制造制品的方法，包括： 在基底上方形成第一氮化鉻材料層，所述第一氮化鉻材料層具有第一厚度、第一均勻 的鉻濃度和第一均勻的氮濃度；以及 在所述基底上方和在所述第一氮化鉻材料層上形成第二氮化鉻材料層，所述第二氮化 鉻材料層具有第二厚度、第二逐漸梯度增加的鉻濃度和第二逐漸梯度減小的氮濃度。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中： 所述第一厚度是大約200至大約1000納米。 所述第二厚度是大約100至大約150納米， 所述第一均勻的鉻濃度和所述第一均勻的氮濃度提供的原子比是大約1:1;以及 所述第二逐漸梯度增加的鉻濃度和所述第二逐漸梯度減小的氮濃度結(jié)束于所述第二 氮化鉻材料層的暴露面的純鉻材料。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中： 所述第一厚度是大約200至大約1000納米。 所述第二厚度是大約100至大約150納米， 所述第一均勻的鉻濃度和所述第一均勻的氮濃度提供的原子比是大約1:1;以及 所述第二逐漸梯度增加的鉻濃度和所述第二逐漸梯度減小的氮濃度結(jié)束于所述第二 氮化鉻材料層的暴露面的鉻相對富集的氮化鉻材料。16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一氮化鉻材料層和所述第二氮化鉻材料層 采用濺射沉積法形成。17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一氮化鉻材料層和所述第二氮化鉻材料層 采用PVD法形成。18. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在所述基底和所述第一氮化鉻材料層之間 形成流平材料層。19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成所述流平材料層包括形成有機(jī)聚合物流平材 料層。20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中形成所述流平材料層包括形成無機(jī)流平材料層。
【文檔編號】C23C14/06GK105940139SQ201480074830
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年2月3日
【發(fā)明人】R·L·史密斯, M·A·菲奇, G·E·威格森
【申請人】美國威格森技術(shù)有限公司