专利名称：卫浴用品的制作方法
卫浴用品本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的具有复合体的卫浴用品、以及根据 权利要求8所述的用于制造该具有复合体的卫浴用品的方法。本发明涉及诸如卫浴配件和安装产品、淋浴头、出水口或花洒和盖板的日用品的 复合体和涂层，这些复合体和涂层一方面必须耐腐蚀、耐摩擦和耐化学应力，另一方面应该 具有一个带有预定着色的装饰表面。现有技术中已知有众多用于施加装饰层的方法。除 了诸如电镀处理的湿化学法以外，还已知有例如PVD(物理气相沉积)法、CVD(化学气相沉 积)法和涂覆法、以及它们的组合，通过这些方法，带有特定着色的层可被沉积到用品上。还已知的是，通过诸如电弧法、溅镀法、电子束蒸发法或者激光蒸发法的物理方法 (PVD)使用硬质材料层和防磨损层来给表面涂层并例如制造切削工具。层特性由沉积技术 和工艺控制来决定。并且，层特性由化学组分来限定。主要来说，基于可能的标的物组分和 反应气体的选择，利用电弧和溅镀技术可实现高度多样化的层结构和层组分。欧洲专利申请EP1033416A1例如公开了如何通过PVD涂覆在基体上制造至少一层 防腐蚀层和锆、氮、碳和/或铪的外层，其中该外层在空气或水作用下形成钝化层。并且，文献DE10005614A1公开了如何通过PVD技术制造具有特定的层顺序的用 品，其中这些层由碳和碳化物可选择地构成。碳化物层依次由至少一种金属元素的碳化物 和/或硅和/或硼构成。在该情况下，层顺序的最上层由碳构成，其具有SP3键和约500nm 的层厚。从美国专利US5，543, 210A已知一种陶瓷基体，该陶瓷基体具有金刚石层和碳化 铬、氮化铬或者碳氮化铬的覆盖层，以用于制造切削工具。本发明的目的在于提供一种可用于在几乎任何卫浴用品上生成具有低磨损而具 有较高硬度的涂层的方法，并提供具有该涂层的卫浴用品。上述目的是通过一种具有权利要求1的特征的具有复合体的卫浴用品、以及一种 根据权利要求8的用于制造卫浴用品的方法来达到的。从属权利要求的主题为有利的改进。本发明提供一种卫浴用品，其具有由基体和涂层构成的复合体，其中基体由塑料 或金属(特别是黄铜、铝、锌或不锈钢)构成，涂层由碳层和覆盖层构成，覆盖层通过PVD法 制造在碳层上。涂覆理解为将一种由不成形的物质构成的牢固粘附层施加到工件上。层和 基体形成一种由不同物质制成的复合体。层具有诸如防护抵御化学或腐蚀侵蚀和抵御摩擦 应力的接触功能、影响摩擦表现或者用于外观或装饰目的，而基体具有承载功能，其中其特 性可不考虑接触表现而适应于比应力。通过施加多层来增加特性优点。在本案中，通过将 碳层和后续的PVD覆盖层布置在复合体的表面上，可实现比通过仅施加PVD覆盖层所产生 的硬度更大的硬度。硬度值给出了材料或主体的耐磨损性的直观比较量。由此看出，尽管 该碳层位于用作装饰性表面层的PVD覆盖层之下，但是通过施加碳层将提高复合体的耐磨 性。在该情况下，碳层被提供作为具有任意SP2 · SP3杂化比 (Hybridisierungsverhaltnissen )的非晶碳。术语“类金刚石碳”或者“DLC” (类金刚石涂层或类金刚石碳)被用于指代这些层。根据本发明的一个优选实施方式，卫浴用品的复合体设置有覆盖层该覆盖层或为 钛、钽、钼和钨的硬质材料层，或者为钛、钽、钼和钨与碳、氮、硼或硅的合成物，或者二者的组合。作为替代，覆盖层(6)可为锆、铬、铪、钒或铌，或者为锆、铬、铪、钒或铌与碳、氮、 硼或硅的合成物，或者二者的组合。本发明的一种改进方案在基体和碳层之间设置有金属层或一系列层以作为中间层。作为在基体上的金属层，其例如为铜或镍。在该情况下，层顺序大致取决于基体的 类型。也可以设置另一种镍和/或铬的金属层。根据期望的光泽度，由铜、镍以及铬构成的 一系列电镀层也是可行的。在黄铜基体的情况下，中间层由第一镍层和后续的铬层构成。在铝基体的情况下， 首先布置铜层，然后是镍层，最后是铬层。根据期望的表面，在该情况下，层厚可以改变。由 于第一层也用于整平表面结构，因而该第一层具有至少15 μ m的层厚。后续的铜层或镍层 也设有至少10 μ m的层厚。在镍层的情况下，由于选择镍，期望的表面性质已被影响，这要 依是否布置有光泽镍层或消光镍层而定。最终的装饰性覆盖层具有至少0. 2 μ m的层厚。并且，本发明提供了一种方法，用于通过将牢固粘附层施加到塑料或金属(特别 是不锈钢、黄铜、铝或锌)基体上来制造复合体，其中，通过化学气相沉积(CVD)在基体上沉 积碳层，并通过物理气相(PVD)在碳层上沉积覆盖层。为了施加碳层，将基体放置在用于化学气相沉积的反应器的真空室内，并从该真 空室内抽出空气。然后，采用以下常规方法之一沉积碳层直接离子束沉积、双离子束沉积、 或采用含碳气体或者含碳蒸汽的辉光放电沉积、射频等离子体沉积、直流等离子体沉积或 者微波等离子体沉积，其中，该含碳气体或者含碳蒸汽也可以与氢气、含氮气体、含氧气体 和/或惰性气体混合。并且，例如电子束蒸发、离子辅助蒸发、离子束阴极溅镀或者采用固 态碳标的的离子辅助溅镀的方法，或者上述方法的组合也是可行的。本发明提出了一种改进方案，在施加碳层之前将至少一层金属层施加到基体上。 这可以通过湿化学法或者电镀法来实行。涂层特别适合于受到频繁的化学应力或摩擦应力或者两种应力的组合的用品。因 此优选的是根据本发明的方法制造卫浴用品，例如卫浴配件及其部件、安装元件、淋浴头、 出水口、花洒、盖板、压力板和/或致动元件。并且，还能够通过省去这些金属中间层来制造没有镍或铬(VI)组合物的上述用 品。对于这种其基体例如由黄铜构成的类型的用品，铜层被电镀施加用于整平表面并产生 特定的光泽度。在该情况下，铜层硬度与镍和铬相比低是不重要的。通过DLC层和覆盖层 的施加和组合于是获得期望的表面特性。本发明的典型的实施例在附图中示出并在以下更详细地描述。在附图中，相同的 附图标记表示相同的层。在附图中
图1是根据本发明的一种用品的层结构的剖面图；图2是根据本发明的第二种用品的层结构的剖面图；图3是根据本发明的第三种用品的层结构的剖面图4是根据本发明的第四种用品的层结构的剖面图；图5是根据本发明的第五种用品的层结构的剖面图。标记说明Ia 铝基体；Ib 黄铜基体；Ic 塑料基体；Id:锌(压铸锌)基体；Ie 不锈钢基体；2 铜;3 镍；4 铬；5 碳(DLC)；6:覆盖层/PVD 层。图1所示的用品具有铝的基材la。然后通过电镀处理，具有优选20 μ m层厚的铜 层2被沉积在基材Ia上。通过额外的电镀处理步骤沉积具有优选15μπι层厚的镍层3。然 后，施加具有优选0. 3 μ m厚度的铬层4。继而通过CVD处理将具有优选1 μ m层厚的类金刚 石或非晶碳层(0冗)5沉积在金属层2、3、4上。在该情况下，碳层具有一种在很大程度上平 坦的构造结构。借助作为反应气体的己烷沉积的该层的硬度为约3000维氏硬度(HV)。之后，为了实现铬外观，借助PVD法施加铬、碳化铬或碳氮化铬的覆盖层。这里PVD 层6的层厚优选是0.2 μ m。在确定制成的复合体的表面的硬度方面，会测量出一个明显高 于单一 PVD层6时的硬度的值。由层5和层6的组合产生的硬度值比单独采用的PVD层6 的硬度值增加大约30%。图2所示的用品具有黄铜的基材lb。通过电镀处理具有优选15 μ m层厚的镍层3 以及后续的具有优选0. 3 μ m厚度的铬层4被沉积在基材上。在此之后，通过CVD首先处理 具有优选1 μ m层厚的类金刚石或非晶碳层5、以及随后的具有优选0. 2 μ m层厚的覆盖层 6，以将其施加在金属层3，4上。图3所示的用品具有塑料(优选是ABS)的基材Ic。通过电镀处理具有优选20 μ m 层厚的铜层2于是被沉积在基材Ic上。通过额外的电镀处理步骤具有优选15μπι层厚的 镍层3，以及随后的具有优选0. 3 μ m 0. 4 μ m厚度的铬层4被沉积。后续的碳层和覆盖层 对应于图1和图2中的复合体的层5和层6的结构。图4所示的用品具有压铸锌的基材Id。通过电镀处理具有优选20 μ m层厚的铜 层2被沉积在基材Id上。通过额外的电镀处理步骤具有优选20 μ m层厚的镍层3和具有 优选0. 3 μ m 0. 4 μ m厚度的铬层4被沉积。后续的碳层和覆盖层对应于图1 图3中的 复合体的层5和层6的结构。图5所示的用品具有不锈钢的基材le。通过CVD处理具有优选1 μ m层厚的类金 刚石或非晶碳层5直接沉积在基材Ie上。最终的表面层则由通过PVD法制成的具有优选 0. 2 μ m层厚的铬层或硬质材料层随后构成。本申请人进行的试验表明了 DLC层的特性，其具有高耐蚀性、耐刮性和耐磨性，该 特性即使在PVD层施加之后也被保持。因此，可继DLC层之后进行用品的着色，而不会对期望达到的硬度和耐磨性产生实质影响。
权利要求
1.一种具有由基体和涂层构成的复合体的卫浴用品，该卫浴用品大体包括-由塑料或特别是黄铜、铝、锌或不锈钢的金属构成的基体(la，lb，lC，ld，le)；和-涂层，该涂层由以下构成-碳层(5)；和一覆盖层(6)，通过PVD法所述覆盖层(6)被制造在所述碳层(5)上。
2.根据权利要求1所述的具有复合体的卫浴用品，其特征在于，所述碳层(5)为具有任 意SP2 · SP3杂化比的非晶碳。
3.根据权利要求1或2所述的具有复合体的卫浴用品，其特征在于，所述覆盖层(6)为 钛、钽、钼或钨的硬质材料层；或钛、钽、钼或钨与碳、氮、硼或硅的化合物；或者上述物质的 组合物。
4.根据权利要求1或2所述的具有复合体的卫浴用品，其特征在于，所述覆盖层(6) 为锆、铬、铪、钒或铌；或锆、铬、铪、钒或铌与碳、氮、硼或硅的化合物；或者上述物质的组合 物。
5.根据权利要求1至4中之一所述的复合体，其特征在于，在所述基体(la，lb，lc，ld， le)和所述碳层(5)之间布置有一层或一系列的金属层0，3，4)以作为中间层。
6.根据权利要求5所述的复合体，其特征在于，所述金属层(2，；3)为铜层或镍层。
7.根据权利要求5所述的复合体，其特征在于，所述一系列金属层为铜层(2)和镍层 (3)，其中，所述铜层布置成邻接于所述基体。
8.根据权利要求6或7所述的复合体，其特征在于，它还设有另一金属层——铬层0)。
9.一种方法，用于通过将牢固粘附层施加到塑料(Ic)或尤其是不锈钢(Ie)、黄铜 (lb)、铝(Ia)或锌(Id)的金属的基体(la, lb, lc, Id, Ie)上来制造具有复合体的卫浴用 品，其特征在于，通过化学气相沉积(CVD)在所述基体(la，lb，lC，ld，le)上沉积出碳层 (5)，并通过物理气相沉积(PVD)在所述碳层(5)上沉积出覆盖层(6)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在施加所述碳层(5)之前，将至少一金属 层(2,3,4)施加到所述基体(la, lb, lc, Id)上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过湿化学法或电镀法施加所述一个 或一系列金属层(2，3，4)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述一个或一系列金属层为铜层 ⑵或/和镍层(3)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，还设有另一金属层——铬层(4)。
全文摘要
在一种用于通过将牢固粘附层施加到由塑料(1c)或特别是不锈钢(1e)、黄铜(1b)、铝(1a)或锌(1d)的金属构成的基体上来制造复合体的方法中，其通过化学气相沉积(CVD)在基体上沉积出碳层(5)，并通过物理气相沉积(PVD)在碳层(5)上沉积出硬质材料层(6)。
文档编号C23C16/27GK102149850SQ200980135359
公开日2011年8月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年9月10日
发明者阿克塞尔·罗斯特 申请人:高仪股份公司