掺钛类金刚石膜的制备及在手表外观件上的应用

　　类金刚石膜(Diamond like carbon ，DLC)是含有一定量的sp3 键的亚稳态非晶碳膜。类金刚石薄膜具有高硬度、低摩擦系数、耐磨性优良、比表面能低、热导率高及化学稳定性好等一系列优越的机械化学性能。其应用研究工作已经在工具模具、汽车机械、光学组件、电声部件、计算机磁头保护和生物医学等领域中取得了很大进展。

　　在钟表行业中传统的表面处理主要以电镀技术为主。随着社会发展，公众对于环境保护、能源节约的意识逐渐加强，高污染、高能耗电镀行业处于逐步被淘汰的地步，并被具有节能、环保特点的真空离子镀技术为代表的先进表面处理技术逐渐取代。但当前真空离子镀装饰功能薄膜存在的主要技术问题是由于膜层较薄且结构简单，导致膜层耐磨性及耐腐蚀性能不足。为了进一步提高装饰功能薄膜材料的耐磨和耐腐蚀性能，本文采用阳极层流型气体离子源结合非平衡磁控溅射的方法， 制备出Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti- DLC 多层梯度过渡类金刚石膜，利用梯度过渡提高膜基结合力，同时，采用多层结构来截断膜层中的气孔，减少孔隙率，大幅度的提高薄膜材料的耐腐蚀性能；同时利用表层的类金刚石膜的良好物理化学性能。因此，该膜层具有硬度高、膜基结合程度好、耐磨性佳和耐腐蚀性好的综合性能，并对所制备的薄膜在手表外观件上的应用进行了研究，以期提高手表外观件表面的装饰性、耐磨性和生物相容性，进一步提高手表与人之间的亲和力。

3、结论

　　(1) 所制备的Ti/TiN/TiCN/TiC/Ti- DLC 层梯度过渡类金刚石膜，显微硬度为2232 Hv，结合力达57 N，摩擦系数为0.15。

　　(2) 在手表外观件上所沉积的类金刚石膜颜色呈亮黑色且均匀一致；表面耐磨性达到10000m 以上，明显优于市面上流通的装饰功能薄膜；耐人工汗也超过行业要求。

　　(3) 经实际佩带4 年以上的手表外观也基本完好，保护效果良好。

　　【作者】 林松盛； 鲍贤勇； 代明江； 崔晓龙； 侯惠君； 胡芳；

　　【Author】 LIN Song-sheng1,BAO Xian-yong2,3,DAI Ming-jiang1,3,Cui-Xiaolong2,HOU Hui-jun1,HU Fang1(1.Guangzhou Research Institute of Non-ferrous Metals,Guangzhou 510651,China;2.Shenzhen FIYTA(Group) Co.,Ltd.Shenzhen 518057,China;3.South China University of Technology,Guangzhou 510641,China)

　　【机构】 广州有色金属研究院； 深圳市飞亚达(集团)股份有限公司； 华南理工大学；

　　【摘要】 为有效提高手表外观件表面的耐磨、耐蚀性能和装饰性能,采用阳极层流型气体离子源结合非平衡磁控溅射技术,制备了梯度过渡掺钛类金刚石(Ti-DLC)膜层,并对其在手表外观件上的应用进行研究。结果表明:此方法获得了显微硬度2232 Hv,膜基结合力大于50 N,摩擦系数为0.15的综合性能优良Ti-DLC薄膜;在手表外观件上所沉积的膜层颜色呈亮黑色且均匀一致;手表外观件经镀膜后表面耐磨性达到10000 m以上,耐人工汗也超过行业要求,经实际佩带4年以上的手表外观也基本完好。

　　【Abstract】 To improve effectively the surface wear ability,corrosion resistance and decorative performance of watch appearance parts,the gradient transition Ti-doped DLC(diamond-like carbon) films were prepared by the anodic laminar flow gas ion source in combination with unbalanced magnetron sputtering process,and the application of the films to watch appearance parts was investigated.The results showed that the process metioned above can prepare Ti-doped DLC films successfully with a hardness up to 2232Hv,the adhesion strength greater than 50N and the friction coefficient 0.15,showing a bright black color uniformly distributed.After coating in such a way,the surface wear ability comes up to over 10000m.The result of artificial sweat resistance test revealed that the appearance of a watch can be kept intact basically even though it had already been worn for 4 years.

　　【关键词】 手表外观件； 掺钛类金刚石膜； 离子源； 非平衡磁控溅射；

　　【Key words】 watch appearance parts； Ti-doped DLC； ion source； unbalanced magnetron sputtering；

　　【基金】 广东省教育部产学研结合项目(2009B090300291)