对工件的溅射涂覆的制作方法

本发明涉及溅射涂覆，更具体地涉及利用选定的金属合金进行的溅射涂覆。

已经从事了对各种各样的物品，例如体育奖杯、交通工具轮、半导体、金属部件等的溅射涂覆。铝层上的铬是已知的。例如，Kloss的美国专利No.7132130B1提供了利用如下的溅射涂覆：第一个铝层，然后是铬层，然后是另一个铝层；或同时共沉积由铝和铬构成的层。据称，这与Goodrich的美国专利No.6399152B1的“镍/铬层的蒸气沉积”(“施加的层包含约50～80％的镍和50～20％铬…通过溅射工艺在所述镍/铬层上施加铬金属层，所述施加的铬层包含约99.99％的铬”)不同。Blum的美国专利4131530示出了溅射基本上由5～30％的铁和清除剂元素及铬构成的靶体。Schwing等的美国专利5656335描述了利用“…在等离子体中蒸发的…金属如铝、铬、钛、银或金”的焊上的漆底(lacquer base)。Mullaney Jr.的美国专利4931366示出了在其间具有金属的透明底涂层和透明顶涂层，在实施例中有304型不锈钢和黄铜合金(60/40)的溅射涂层。其还陈述“单质金属例如铝、银、金、铜、铬、镍及其合金可用于给出通常与其相关的外观。当采用溅射涂覆时，可沉积金属合金来给出通常与这些合金即黄铜和不锈钢相关的金属外观。因此，该方法使得能够广泛选择金属抛光剂。尽管最初的金属沉积物和装饰性金属层将通常利用相同的金属(或合金)，但为了特定的性能，或为了特定的外观效果，可以在所述两个步骤期间通过掩蔽而采用两种不同的金属。”此外，Adachi的美国专利4247600示出了在铜层之上沉积的铬层。

技术实现要素：

本发明由本权利要求书阐述，且仅由它们阐述。总之，在没有限制的情况下，方法可包括以下行为：

提供固体工件，其为选自如下的暴露于户外环境的交通工具部件：轮、主体板件和外饰；和

在所述工件的至少一部分上溅射沉积至少一个金属合金涂层。金属合金涂层是利用铝、铬和镍溅射上去的。

一种部件，例如选自交通工具轮、主体板件和外饰的暴露于户外环境的交通工具部件，设置有利用铝、铬和镍溅射上去的金属合金涂层。

这些和其它的目的和特征在下面进一步进行阐述。

附图说明

图1是一种涂覆方法的示意图。

图2是涂覆工件的一个实例的部分横截面图。

图3是涂覆工件的另一个实例的部分横截面图。

图4是涂覆工件的另一个实例的部分横截面图。

图5是涂覆工件的另一个实例的部分横截面图。

具体实施方式

为了促使理解本发明的目的，现在将参考附图中示出的实施方式并且将使用特定的语言来描述它们。然而，将理解无意由此限制本发明的范围。在所述实施方式中的任何改变和进一步的修改，以及任何对如本文中描述的本发明原理的进一步应用被理解为将对于本发明涉及的本领域技术人员是通常出现的。极为详细地示出了本发明的一个实施方式，但是对于相关领域技术人员将显而易见的是，为了清楚可能不会示出与本发明不相关的一些特征。

参照附图(图1～5)中示出的实例，示出了涂覆表面的方法和涂覆的工件10。所述方法可包括以下操作：提供固体工件10，所述工件为选自交通工具轮10、主体板件和外饰的暴露于户外环境的交通工具部件；和在所述工件的至少一部分上溅射沉积至少一个金属合金涂层120和/或220。

任选地，所述工件可来自任何各种的物品和/或领域，所述物品和/或领域包括但不限于：工具，汽车和/或其它交通工具零件(例如灯和灯反射罩，内饰，暴露于户外环境的交通工具部件例如轮、主体板件、外饰等)，整形外科(例如植入物、仪器和/或箱或托盘)，其它医疗器件和植入物，交通工具侧板，镜子，外壳(例如用于钻机、闹钟、电话、行李或其它的外壳)，防护罩，卫星和宇宙飞船，陶器和餐具，船和艇，器皿，或任何其它种类的制件。

其中，任选而非必需地，所述工件可以具有高的线性热膨胀系数和/或可被用于温度变化显著的环境中。例如，下表1示出了可以制造其全部或部分(核或其它)的任选材料的一些实例：

表1：在20℃下的示例线性热膨胀系数，以μm/m/开氏度(K)计量

任选而非必需地，所述固体工件10在20℃下具有大于10的线性热膨胀系数。任选而非必需地，所述固体工件在20℃下具有大于15且小于40的线性热膨胀系数。

所述金属合金涂层120和/或220按如下包含铝、铬和镍(和任选由它们构成，或基本上由它们构成)。它们的重量百分比可以变化，但包括约50～80重量％的铝，约5～25重量％的铬；和约5～25重量％的镍。然而，任选但更优选地，镍和铬的所述重量百分比各自为约10～25重量％。至少一个实例可任选为约60重量％的铝、约20重量％的铬；和约20重量％的镍。这样的铝可用铝合金，用铝和一种或多种已经在这些范围内占有的铬和镍以外的金属代替。所述溅射的金属合金涂层优选包含足以提供镜面抛光的铬；和以小于50重量％镍的量包含镍；和以至少50重量％铝的量包含铝，其中所述金属合金涂层形成镜面抛光。在权利要求书范围内的一些其它非限制性实例在以下预示性实例中阐述。任选而非必需地，金属合金涂层不含硅酸盐。除非有表述性地陈述，否则在这些范围内允许小于1重量％的痕量杂质和/或其它成分。

任选而非必需地，所述方法可包含以下特征：其中溅射来自单个靶或源20(图1)，所述靶包含所述金属的组合(压粉或其它)。任选而非必需地，从基本上由铝、铬和镍构成的单个靶沉积铝、铬和镍。通常，溅射来自一个或多个枪或敷料器21。或者，溅射可以任选地来自超过一个(例如两个或三个以上)由相同或不同金属和/或不同合金制成的靶。这可以利用来自各种靶的同时(其包括部分地同时，即在时间上部分重叠)和/或非同时的溅射进行。此外，任选而非必需地，可在一个或多个靶的溅射能级随时间不变、增加、降低和/或进行调节的情况下进行来自一个或多个靶的溅射。因此，举一个例子，如果靶A比靶B具有更高百分比的镍，则由其沉积的来自靶A的能级和相关的材料可能在溅射结束期间增加。这可能导致在表面附近，更靠近表面的金属涂层具有更高百分比比例的镍的区域(子层)，从而例如增强耐酸性。作为另一个选择，这可以连续进行。图5图示了在其上具有第一金属合金涂层或区域120和第二金属合金涂层或区域220的工件10。当使用时，它们任选可以是离散的或混合的。

任选而非必需地，所述方法可包括以下特征：其中所述工件10包含在上面具有热熔聚合物粉末涂层130(参见例如图3和图4)的金属核。任选而非必需地，所述方法可包括以下特征：其中所述工件包含铝交通工具轮10。例如，一个或多个这样的聚合物涂层可利用敷料器31(喷枪、静电敷料器或其它)而来自一种或多种聚合物涂料的源30(图1)。可使用热来熔化这种涂料，所述涂料例如可以是热固性的和/或热塑性的。通常在完成工件的金属核的清洁之后和进行溅射之前完成底涂层。当完成时，顶涂层例如140通常在之后完成。

任选而非必需地，所述涂层具有大于300埃且小于2000埃的平均厚度(例如121，图2)。然而，其可以更大或更小。

任选地，所述金属合金涂层可有大于300埃且小于700埃的平均厚度，可以为约500埃厚，并且是透光的。可使用较薄的层来提供来自工件和/或来自层130的着色。

在另一种选择中，金属合金涂层具有至少约1000埃的平均层厚度，可以为约1200埃，并且是不透光的。

任选而非必需地，所述金属涂层可具有这样的抗张强度，使得对于给定的厚度，所述涂层承受高达约300、优选高达约400兆帕斯卡(MPa)的极限抗拉强度。然而，在一些应用中，更大或更小的这样的应力值可能是适合的。

任选而非必需地，所述工件包含在上面具有聚合物粉末涂层130(图3和4)和/或140(图4)的金属部。任选而非必需地，所述金属合金涂层形成镜面抛光。不论情况是否如此，任选的聚合物涂层140可优选是透明的，例如用于保护的透明涂层。层130和/或140可各自包含单个的层或多个子层。在所描述或绘制的任何实例中可包含或不包含层130和/或140(以及其它层)(图1、2、5)。

任选而非必需地，所述合金涂覆的工件可用于粗糙和/或腐蚀性的环境中，并且可能需要在其中是耐用的。并且，任选而非必需地，所述合金涂覆的工件可通过以下试验中的一个或多个：(a)涂层的粘附性，ASTM D-3359-02；(b)耐碎石性，在23℃(74°F)和-20℃下的碎石的SAE J400 0.5L(1.05pts.)；(c)酸试验，对其中列出的pH为2.8的酸性Eagle One(商标)Chrome&Wheel Cleaner，665856(Ashland)(其配方按MSDS R0336584，第3.8版(8/22/2012)除其它以外包括：约5-10％浓度的磷酸；约1.5-5％浓度的二水合乙二酸；约0.5-1％浓度的硫酸；和约0.1-0.9％浓度的氢氟酸)的耐化学性(按基于SAE J2792的室内试验方法)；和/或(d)涂层粘附性的热冲击试验，福特实验室试验方法BI 107-05。

如在此(权利要求书、说明书和其它定义)使用的，以下术语具有以下含义：

冠词和词组例如“所述”、“一个”、“一种”、“至少一个”和“第一个”、“包含”、“具有”和“包括”在此不限于是指仅有一个，而是兼取和开放式的，从而任选地还包括这种要素或其它要素中的两个或更多个。在本文中的词语或术语或词组的含义方面，其中的文字差异不是多余的且具有不同的含义，并且与相同或其它权利要求中的词语或术语或词组不是同义的。

词组“基本上由…构成”意味着指定的材料和/或成分和/或步骤和/或操作和/或其它要素，以及不实质上影响权利要求中的本发明的基本和新颖特征的那些(作为转变)或所述要素或所述组。

词组“由…构成”意味着仅包含明确陈述的，并且排除未在权利要求中限定的任何步骤、操作、材料成分或要素(作为转变)或所述要素或所述组，但不必要求不存在痕量(小于1重量％)的杂质。

术语“和/或”在此是兼取的，意味着“和”以及“或”。例如，“P和/或Q”涵盖了P、Q以及P与Q；并且这样的“P和/或Q”可还包括其它要素。

在此的术语“手段”和/或“用于…的手段”和/或“步骤”和/或“用于…的步骤”，当用于权利要求中时，关于所引的一个或多个功能和相应的一个或多个结构或一个或多个操作(包括在定义或该公开内容的其它地方的替代形式)以及其等价物援引35U.S.C§112(f)手段加功能。

如在本文中使用的术语“涂层”具有以下含义：在一些其它结构或层上的一个或多个层。一个涂层可在它与它涂覆的物体中间具有一个或多个层或区域。

如本文中使用的术语“透光的”具有以下含义：不论是否部分折射或散射，涂层或层允许可见白光强度的至少约20％在一个方向上通过它。

如本文中使用的术语“固体工件”具有以下含义：不是液体或气体的制品(一件或多件)。其可以由任何一种或多种材料(包括但不限于表1中列出的那些)制成，可以有或没有一个或多个涂层、一个或多个热熔粉末涂层或其它。

如本文中使用的术语“金属合金”具有以下含义：两种或更多种金属的均匀混合物或固溶体，一种金属的原子代替或占据其它一种或多种金属原子之间的间隙位置。

术语“暴露于户外环境的交通工具部件”是交通工具(汽车、卡车、摩托车、船、飞机等)的零件，其通常位于交通工具的外部，使得其暴露于雨、冰雹、道路用盐、岩石和/或道路尘垢中的一种或多种。

如本文中使用的术语“合金金属”具有以下含义：彼此合金化或将会彼此合金化以形成金属合金的两种或更多种金属。

如本文中使用的术语“平均厚度”具有以下含义：通过随机在其中的任何一个1cm直径圆形区域上取五个厚度样品，或对于更小的区域表面，在整个这样的更小表面上随机取五个这样的样品，而得到的给定区域的平均厚度。

如本文中使用的术语“硅酸盐”具有以下含义：含有阴离子性硅化合物的化合物。

如本文中使用的术语“重量百分比”具有以下含义：特定组分(如金属)的重量百分比，该特定组分在此通常为合金、涂料、涂层和/或靶的一部分。

如本文中使用的术语“溅射沉积”具有以下含义：通过溅射沉积薄膜，所述溅射为以下方法，其中由于高能粒子对靶的轰击，原子从固体靶材射出。其可包括但不限于等离子体气相沉积，物理气相沉积，电子溅射，电位溅射，磁控溅射，脉冲激光沉积，离子束溅射，离子辅助沉积，气流溅射等。

如本文中使用的术语“靶”具有以下含义：用于溅射沉积中的材料的来源，所述材料通常为金属和/或金属和/或金属合金和/或金属或合金混合物(粉末，包括但不限于通过热等静压(HIP)工艺由金属粉末制造的粉末，或其它)。

如本文中使用的术语“金属核”具有以下含义：作为金属且位于非金属涂层下方的工件的部分。

如本文中使用的术语“聚合物涂层”是指通过如下形成的涂层：通过将聚合物粉末施加(通过喷雾、浸渍、静电施加或其它)至一个或多个表面并且将其在这种表面上熔化使得其熔化或熔融在一起而形成涂层。其后所述涂层可为热固性或热塑性的。

仅通过非限制性实例举例，实例Al-Cr-Ni金属合金溅射涂层(重量百分数：Al：60％，Cr：20％，Ni：20％)的各种试验是有利的。

落入各项权利要求中的其它预示性实例是可行的，举几个例子来说，所述实例例如包括重量百分比为以下或约为以下的合金：(a)铝50，铬25，镍25；(b)铝55，铬20，镍25；(c)铝60，铬25，镍15；(d)铝60，铬15，镍25；(e)铝70，铬20，镍10；(f)铝70，铬10，镍20；(g)铝70，铬15，镍15；(h)铝75，铬15，镍10；(i)铝75，铬10，镍15；(j)铝80，铬10，镍10；(k)铝80，铬15，镍5；(l)铝50+，铬5，镍10；(m)铝50+，铬10，镍5。任选地，其它金属，例如在本文

背景技术：
中列出的那些也可以合金化。任选地，所述合金可以包含足以提供镜面抛光的铬；和小于50重量％镍的量的镍；和至少50重量％铝的量的铝，并且，其中所述金属合金涂层形成镜面抛光。

本发明可包含如下的任何一种或多种制品或器件，其通过要求保护的方法中的任一种生产，和/或通过不同方法但利用要求保护的组成生产。

除了以上明确限定的术语，权利要求书和书面说明书和上述限定中使用的语言仅具有其普通和一般的含义。这种普通和一般的含义在此定义为包括源自最新出版(在本文件的提交日)的通用韦氏词典(general purpose Webster dictionaries)和兰登书屋词典(Random House dictionaries)的所有一致词典定义。

虽然在附图和前述说明书中详细说明并描述了本发明，但是附图和说明书在性质上被视为说明性的而非限制性的，要理解只是示出和说明了优选的实施方式，且期望保护落入由所附权利要求书限定的本发明主旨范围内的所有变化、等价体和修改。将在该说明书引用的所有出版物、专利和专利申请通过参考并入本文中，就好像各个单独的出版物、专利或专利申请被特别地和单独地指示为以其整体通过参考并入且进行阐述。