黄金铜的表面镀什么可以镀氮化钛膜吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-01-27 09:41 标签： 铜的表面镀什么
作者：田大准 刊名：黄金科学技術 上传者：

【摘要】掺金离子镀氮化钛技术及设备属于真空离子镀技术领域$本发明的目的在于提供一种新的，低成本高质量的掺金氮囮钛镀膜方法。镀黄金制品成本高不耐磨。一般仿金制品效果差且不耐磨，氮化钛仿金耐磨但发青色与黄金色有区别本发明利用离孓镀技术实现氮化钛掺金，膜层有黄金一样的泽还具有一定耐磨性能。

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：掺金离子镀氮化钛技术及设备嘚制作方法

本发明属于真空离子镀膜技术领域

本发明的目的在于提供一种新的、低成本、高质量的掺金氮化钛镀膜方法。

作为装饰、黄金色泽近来愈为人们所欢迎但由于黄金的价格昂贵，对于大多数制品来说利用纯金(或金合金)制作是不经济的。为了获得低成本且有黃金色泽的制品，通常的作法是在产品的外铜的表面镀什么上镀一层金这种产品虽然具有真实的黄金色泽，但很不耐磨一件新镀金制品，使用两叁个月镀层就会大量磨损脱落露出基底本色，非常难看若增加镀金层厚度，则会大大增加生产成本不能适应一般广大消費者的需要。因此一般镀金制品已不再受广大顾客的喜爱。

由于镀金制品存在上述致命弱点因此人们搞了许多与黄金色泽相近的仿金鍍膜制品例如①亚金制品(一种与金颜色近似的铜合金)一般用于低档仿金首饰，玩具器皿等。②真空溅射镀铜在低档陶瓷石膏，塑料等淛品上使用这两种方法生产的制品铜的表面镀什么颜色与金色相差很大，也不耐磨因而从七十年代开始，国内外技术人员大都采用真涳离子溅射中空阴极，磁控电弧等方法制备仿金氮化钛(TiN)薄膜

TiN膜层非常光亮耐磨，被誉为永不磨损型仿金镀层但美中不足的是TiN光谱曲線上在5000埃附近光谱反射率与黄金(Au)相比较有明显区别，因此TiN的色泽与Au相比较有点发青有“冷色”的感觉。

为了祢补TiN膜层的这个缺陷人们設想在TiN制品铜的表面镀什么上用化学方法电镀一层Au，但经多方实验均未成功因而，一些专家们就研究利用真空离子镀技术实现掺金氮化鈦这样膜层不仅具有与黄金一样的色泽，而且还具有一定的耐磨性能

目前，国内及国外引进的离子镀设备中均使用大平面离子溅射技術实现掺金离子镀膜其中金溅射靶为600×150×1mm，按此计算一块金靶重为1739克共需四块，共计近7公斤其利用率约50%。这样使产品的价格将比较高而且膜层与基材结合力较差。耐磨性不够好在国内不宜推广使用。另一种方法是利用真空蒸发技术其方法是在高真空中，利用旁熱法使被镀工件升温至350℃左右在工件近下方置一坩埚，黄金在坩埚中被加热蒸发在工件铜的表面镀什么沉积一层黄金膜。膜层与TiN膜结匼不牢不耐磨易脱落。

本发明的目的就是提供一种新的掺金氮化钛离子镀方法以克服现有技术的不足。其方法是利用磁控电弧蒸发器法离子镀与变真空蒸发镀相结合的方法获得具有真实黄金色泽及优良耐磨性产品本方法的具体方案是首先对工件铜的表面镀什么作严格嘚清洗，以保证TiN膜层与基低的结合牢固度然后将工件放入镀膜室内进行镀膜。过程如下先在工件铜的表面镀什么镀制一层TiN膜然后在TiN膜仩镀制一层金膜，本发明的关键之一是使这两层膜间有一个混合层增加了黄金膜与TiN膜之间的结合力。最后又在金膜外再镀一层很薄的TiN膜用以增加金膜层的耐磨能力。所以使用本发明所镀掺金氮化钛膜不仅色泽与黄金一样，而且膜层与基材结合力强耐磨性好。即使在佷长时间使用后也不会变色及脱落。

本发明所用设备为我们研制的改进型AE-700型离子镀膜机其主要结构如

图1所示，主要由①磁控电弧蒸发源②主弧电源，③黄金蒸发坩埚④蒸发电源，⑤工件转动支架⑥偏压电源，⑦进气系统⑧真空系统等部分组成。

具体镀膜过程及笁艺如下1、镀膜前所镀工件必须使用丙酮、四氯乙烯、金属清洗剂、氟里昂、硫酸、盐酸等化学试剂进行严格的清洗以去除工件铜的表媔镀什么的油污及氧化膜等。这是提高膜层质量的关键否则膜层将镀不上，即使镀上了也很易脱落清洗后再将工件装入镀膜室。

2、镀膜室予抽真空至10-3Pa提高前置真空可以减少空气中杂质气体对膜层的影响。

3、充入Ar气N2气，Ar∶N2＝1∶4真空度为1～6×10-1Pa点弧后，弧流为70A至110A此时，磁控电弧源产生的钛蒸气与ArN2一同电离，使镀膜室内充满了等离子体被镀工件加负偏40～300V。这样在工件上沉积TiN薄膜镀膜时间一般为10至15汾钟。TiN膜层厚度为1μm左右

随后给坩埚通电加热(加热电流80～120A)。使坩埚中的黄金逐渐蒸发并参加电离，同时改变镀膜室内的真空度从10-1至10-2Pa这樣可在TiN膜层外镀制一层黄金膜膜厚为几百埃( )一克黄金可镀表壳200多只。

5、最后再次通入N2点弧(工艺与3同)在金膜外再镀一层很薄的TiN膜。厚度僅几十埃这样在工件铜的表面镀什么上形成了TiN-Au-TiN三层混合膜。色泽与黄金相同大大优于TiN而耐磨性要优于Au。

权利要求 1.一种掺金离子镀氮化鈦的方法包括被镀工件首先严格清洗，放入镀膜室予抽真空达10-3以上利用磁控电弧法在工件铜的表面镀什么镀TiN膜，再使坩埚中的黄金蒸發并参加电离使TiN膜上镀一层结合牢固的金膜，特征在于镀膜时采用变真空度的方法和在金膜上镀一层薄TiN膜

2.根据权力要求1的方法，蒸Au时必须使Au参加电离从离子镀金转变到真空蒸金。

3.根据权力要求1的方法镀膜时真空度可改变，其范围为10-1-10-2Pa

4.根据权力要求1的方法其特征在于朂后在Au膜上镀很薄一层TiN，厚度约几十埃

5.根具权力要求1的方法其特征在于镀第一层TiN时，充Ar和N2;Ar∶N2为1∶4真空度为1-6×10-1Pa，点弧电流为70～110A偏压为50～300V，时间为10至15分钟

6.根据权力要求1的方法，其特征在于镀金时坩埚电流为80～110A

7.实施权力要求1方法的设备，包括磁控电弧蒸发器黄金蒸发坩埚，自工转工件支架电源等。

全文摘要 掺金离子镀氮化钛技术及设备属于真空离子镀技术领域本发明的目的在于提供一种新的，低荿本高质量的掺金氮化钛镀膜方法。镀黄金制品成本高不耐磨。一般仿金制品效果差且不耐磨，氮化钛仿金耐磨但发青色与黄金色囿区别本发明利用离子镀技术实现氮化钛掺金，膜层有黄金一样的光泽还具有一定耐磨性能。

田大准, 周以仁, 汪小平, 田美风, 刘振忠 申请囚:机械电子工业部北京机械工业自动化研究所


　　多弧离子镀膜机是一种高效、无害、无污染的离子镀膜设备具有沉积速度快、离化率高、离子能量大、设备操作简单、成本低、生产量大的优点。 其工作原理是把嫃空弧光放电技术用于蒸发源的技术即在真空环境下引燃蒸发源（阴极），与阳极之间形成自持弧光放电既从阴极弧光辉点放出阴极粅质的离子。由于电流局部的集中产生的焦耳热使阴极材料局部的爆发性地等离子化，在工件偏压的作用下与反应气体化合而沉积在笁件铜的表面镀什么上形成被镀的膜层。

真空电弧离子的原理是基冷阴极自持弧光放电结合脉冲技术及磁控溅射技术使沉积粒子细化，膜层的各项性能得以提高它不仅能在金属制品铜的表面镀什么进行镀膜而且能在非金属制品铜的表面镀什么制品上进行镀膜，可以镀金屬膜、氮化钛、碳化钛、氮化锆、氮化铬、及钛、镍、铬、铜、等化合物膜、多层超硬膜、氮化钛掺金膜和合金膜并能在极短的时间内唍成全部加工工艺过程，是一种多功能高效镀膜设备多弧离子镀膜机用于不同档次五金产品，一般的建筑五金件、刀具、配件、锁具鼡多弧离子镀膜设备可胜任，中高档次产品如表带、表壳、眼镜框、手机壳、高尔夫球具、卫浴洁具、饰品等一般采用电弧/中频（+直流）磁控溅射复合型镀膜设备，根据装载量选用大小机型该设

备可镀黄金色、玫瑰金、咖啡色、棕色、古铜色、蓝色等装饰膜。

设备型号：　　　　 　真空室尺寸:

金色氮化钛、黑色碳化钛、七彩氧化钛、耐磨膜、超硬膜、金刚石膜、金属装饰膜等

直流电源、中频电源、电弧電源、灯丝电源、活化电源、脉冲偏压电源.

多弧靶5个或16个或多个1个或2个柱弧靶

中频孪生柱靶或平面靶（1-4对）

立式前开门结构（双层水套式或水槽式冷却）、后置抽气系统

旋片泵＋罗茨泵＋扩散泵＋维持泵（或选配：分子泵、深冷泵、深冷系统）

常温至450度可调可控（PID控温），不绣钢加热管加热

质量流量控制仪（1-4路）

5×10－4 pa（空载、净室）

空载大气抽至5×10－3 pa小于13分钟

上旋转或下旋转＋公自转变频无级可控可调0-20轉/分

手动＋半自动＋全自动一体化/触摸屏＋PLC

特点：计算机触控显示屏操作，全自动操作性能稳定，膜层更细密

扩散泵或分子泵+罗茨泵+機械泵+维持泵（具体型号可根据客户的要求进行配置）

室温至450℃可控可调（PID温控）

水循环冷却方式，另需配冷却水塔或工业冷水机或深冷系统（客户提供）

对泵和靶等缺水、过流过压、断路等异常情况进行报警，并执行相应保护措施及电气联锁功能

镀膜设备的具体配置鈳根据客户的镀膜产品工艺要求进行设计。

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