一种调控CVD涂层颜色的方法与流程

本发明涉及涂层领域，特别是涉及一种调控cvd涂层颜色的方法。

背景技术：

1、涂层是一种表面处理技术，由于涂层与基体结合可以显著提升产品的性能，延长产品的使用寿命，因此涂层技术被广泛用于模具、光学器件、硬质材料、半导体器件、医疗器械等领域。人们所看到的颜色是光和物质固有颜色相互作用的结果，而物质固有颜色受材料的电子带结构、材料的化学成分等影响。而涂层或薄膜材料的颜色同时还会受厚度和表面粗糙度的影响，所以改变涂层颜色一直是较为困难的事情。

2、目前cvd涂层颜色的改变尤为困难，一方面是因为cvd涂层沉积过程是一个热平衡的反应过程，反应物以及反应条件的调整受设备的局限性较大。另一方面是因为cvd涂层颜色的调整通常需要通过复杂的工艺改变和大量的重复实验才可以达到目标颜色，其成本高，周期长，受设备条件影响较大。但随着cvd涂层技术门槛降低，市场产品同质化现象严重，具有特殊颜色的cvd涂层是提高技术门槛的重要手段，同时也是各种涂层技术的独特标识，其可以提高产品的附加价值和识别度，因此对调控cvd涂层颜色的需求越来越强烈。

技术实现思路

1、本发明为解决以上背景技术中提到的问题，提供一种调控cvd涂层颜色的方法，以解决现有技术的问题。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种调控cvd涂层颜色的方法，包括以下步骤：

4、s1：将准备好的涂层基体放置在涂层沉积炉中，进行涂层沉积，所述涂层为氮化钛、氮化铬、碳氮化钛、氧化锆、金属氮化物、碳氮化物或氧化物涂层；

5、s2：涂层完成后，对s1得到的涂层样品进行热处理；

6、s3：根据不同的颜色要求，热处理中充入气体种类为压缩空气、氮氧混合气体、纯氧、纯氮中的一种，热处理温度需低于涂层完全氮化或氧化的温度，热处理时间为10-120min，气体流量为0.1-10l/min。

7、进一步地，所述步骤s1中涂层沉积炉为化学气相沉积炉。

8、进一步地，所述步骤s1中涂层厚度为3-20μm。

9、进一步地，所述步骤s1中涂层沉积时间为10-30h。

10、进一步地，所述步骤s1中涂层基体为耐高温金属、合金或无机非金属材料。

11、进一步地，所述步骤s2、s3中热处理包括回火、正火、淬火、退火。

12、进一步地，所述步骤s2、s3中所述热处理使用设备为马弗炉、管式炉、气氛炉、烧结炉中的一种。

13、进一步地，所述氮氧混合气体体积比例在8:2。

14、进一步地，所述金属氮化物、碳氮化物涂层在400℃以下进行热处理，为金黄色或银色；在400-550℃进行热处理，为橙黄、淡黄、淡绿，浅灰、浅蓝色或其相近颜色；在550-600℃进行热处理，为玫瑰红、厥绿、浅黄、深蓝色或其相近颜色；在600℃以上多为浅灰、米白、黑紫色或其相近颜色；或者，相同温度下调控金属氮化物种类、保温时间、气体种类及流量得到不同的颜色。

15、进一步地，所述金属氧化物涂层在400℃以下进行热处理，为白色、黑紫色、灰色或其相近颜色；在400-600℃进行热处理，为淡黄、淡绿，浅灰、浅蓝或其相近颜色；在600℃以上多为金黄色、绿色或其相近颜色；或者，相同温度下调控金属氮化物种类、保温时间、气体种类及流量得到不同的颜色。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、(1)本发明使用热处理技术进行cvd涂层的颜色调控，不同于现有的技术，本发明在后处理阶段施加热处理工艺。通过控制温度、时间、气氛等参数可以在较为简单的条件下完成涂层颜色的变化，其具有成本低、周期短、易实现、易推广、设备要求低、可变化颜色多样的优点。

18、(2)本发明中的针对的对象为ti(c,n)涂层，利用热处理技术是进行类似元素掺杂的操作，其主体成分没有发生变化，性能也没有收到影响，反而对于涂层刀具的抗氧化性有一定提升。

技术特征：

1.一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s1中涂层沉积炉为化学气相沉积炉。

3.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s1中涂层厚度为3-20μm。

4.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s1中涂层沉积时间为10-30h。

5.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s1中涂层基体为耐高温金属、合金或无机非金属材料。

6.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s2、s3中热处理包括回火、正火、淬火、退火。

7.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述步骤s2、s3中所述热处理使用设备为马弗炉、管式炉、气氛炉、烧结炉中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述氮氧混合气体体积比例在8:2。

9.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述金属氮化物、碳氮化物涂层在400℃以下进行热处理，为金黄色或银色；在400-550℃进行热处理，为橙黄、淡黄、淡绿，浅灰、浅蓝色或其相近颜色；在550-600℃进行热处理，为玫瑰红、厥绿、浅黄、深蓝色或其相近颜色；在600℃以上多为浅灰、米白、黑紫色或其相近颜色；或者，相同温度下调控金属氮化物种类、保温时间、气体种类及流量得到不同的颜色。

10.根据权利要求1所述的一种调控cvd涂层颜色的方法，其特征在于，所述金属氧化物涂层在400℃以下进行热处理，为白色、黑紫色、灰色或其相近颜色；在400-600℃进行热处理，为淡黄、淡绿，浅灰、浅蓝或其相近颜色；在600℃以上多为金黄色、绿色或其相近颜色；或者，相同温度下调控金属氮化物种类、保温时间、气体种类及流量得到不同的颜色。

技术总结
本发明公开了一种调控CVD涂层颜色的方法，包括：将准备好的涂层基体放置在涂层沉积炉中，进行涂层沉积，所述涂层主要成分为氮化钛、氮化铬、碳氮化钛、氧化锆，金属氮化物、碳氮化物或氧化物涂层；涂层完成后，对表面涂覆有氮化钛、氮化铬、碳氮化钛、氧化锆，金属氮化物、碳氮化物或氧化物的涂层样品进行热处理；根据不同的颜色要求，热处理中充入气体种类为压缩空气、氮氧混合气体、纯氧、纯氮中的一种，热处理温度需低于涂层完全氮化或氧化的温度，热处理时间为10‑120min，气体流量为0.1‑10L/min，本发明通过控制温度、时间、气氛等参数可以在较为简单的条件下完成涂层颜色的变化，其具有成本低、周期短、易实现、易推广、设备要求低、可变化颜色多样的优点。

技术研发人员：吴宗,贺鹏,佘俊杰,袁美和,谭文清
受保护的技术使用者：株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31