一種具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高爾夫球頭，特別是涉及一種具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭，屬于真空物理氣相沉積(PVD)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)榱己玫募庸ば阅埽饘俨牧现破吩谶\(yùn)動(dòng)器材和鐘表等行業(yè)廣泛應(yīng)用。高爾夫球頭大量使用鐵基材料和鈦合金。這些材料的表面硬度較低，通常低于HRC50，球頭使用過(guò)程中耐磨性較差。另外，大量使用非奧氏體鐵基材料，如17 — 4合金等，需要這些球頭的耐蝕性能提高到不弱于304、316L不銹鋼材料的水平。作為裝飾性要求，還需要各種基材表面處理后具有拋光的不銹鋼色。
[0003]為了提高高爾夫球頭的表面硬度，改善其耐磨性，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN101082074(高爾夫球頭表面硬化處理方法)采用一束高能光束照射球頭表面作為表面熱處理手段，使高爾夫球頭表面達(dá)到強(qiáng)化的效果。這種方法需要高能束光源設(shè)備，及控制光束掃描的輔助裝置，昂貴且手續(xù)復(fù)雜，在目前的高爾夫制造行業(yè)少見(jiàn)應(yīng)用。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN101979703A(采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法)和CN102031483A (碳氮鈦鉻復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法)等在高爾夫球頭表面直接制備PVD涂層。這種方法制備的高爾夫球頭難以克服軟質(zhì)金屬基體材料硬度低，難以支撐硬質(zhì)PVD涂層的問(wèn)題，因此在比較苛刻的使用條件下，涂層容易從基體上剝離，從而難以發(fā)揮硬質(zhì)涂層的防護(hù)作用，也失去了應(yīng)有的裝飾作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有高爾夫球頭存在的問(wèn)題，提供一種表面硬度高，表層與基層結(jié)合緊密，殘余內(nèi)應(yīng)力的高品質(zhì)具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭。
[0005]本實(shí)用新型目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭，高爾夫球頭為橢球狀，所述高爾夫球頭在鐵基基體上設(shè)有多個(gè)涂層，從鐵基基體由內(nèi)到外分別為基體離子氮化層、過(guò)渡金屬層和[CrN - (Cr, X)NQ]j合涂層;所述[CrN - (Cr, X)NQ] n 復(fù)合涂層是由 CrN 層和 CrNa9Oatl5Ca05層依次周期性疊合形成；所述X為Al、T1、S、Zr或Nb，所述Q為非金屬元素C和/或O ;所述η為CrN層和CrNa S3Oatl5Catl5層重復(fù)周期數(shù)，為等于3或大于3的整數(shù)；
[0007]所述基體離子氮化層的厚度為10 - 100微米；所述過(guò)渡金屬層的厚度為0.2 - 0.5微米；所述[CrN - (Cr, X) NQ]η復(fù)合涂層的厚度為0.3-1微米；CrN層與CrNa9Oatl5CaJ^a厚度為30 - 50納米。
[0008]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，優(yōu)選地，所述[CrN - (Cr, X)NQ]n復(fù)合涂層是由CrN層和CrNa9Oatl5CacJl 3 - 5個(gè)重復(fù)周期依次疊合形成。
[0009]所述CrN層與CrNtl.900.05C0.Q5層的厚度比為1:1。
[0010]所述鐵基基體為17 — 4鐵基基體。
[0011]所述過(guò)渡金屬層的金屬為T(mén)1、Cr、Zr、TiAl或者CrAl。金屬過(guò)渡層采用高能離子束輔助蒸鍍獲得。
[0012]本實(shí)用新型在硬度低于HRC50的軟質(zhì)金屬材料鐵基金高爾夫球頭表面上采用物理氣相沉積方法涂覆耐磨、耐蝕的不銹鋼色陶瓷涂層。為了提高涂層與高爾夫球頭基體與涂層膜基結(jié)合力及過(guò)渡層的致密性，物理氣相沉積涂層的結(jié)構(gòu)為“軟質(zhì)基體/硬化層/金屬過(guò)渡層/[CrN - (Cr, X)NQ]n，，。[CrN - (Cr, X)NQ]n是周期調(diào)制的多層結(jié)構(gòu)，調(diào)制周期大于3。不銹鋼色陶瓷涂層的成分為(Cr，X)NQ，其中X為Al、Ti，Si，Zr，Nb中的一種或數(shù)種，Q為非金屬元素C，O中的一種或復(fù)合；金屬/非金屬的原子子比例優(yōu)選為1，其中Cr的原子含量占所有金屬含量的80 - 100% ;氮原子含量占所有非金屬元素的比例大于90%，氧和碳占O - 10%。本實(shí)用新型不銹鋼色涂層的色度控制在L = 81±2，a* = 0.4±l，b* = 2±1。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]I)本實(shí)用新型在軟質(zhì)材料表面進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理；針對(duì)鐵基材料，采用PVD裝備在制備PVD硬質(zhì)涂層前作離子氮化處理，獲得厚度表面硬化層，使得軟質(zhì)材料的表面硬度超過(guò)維氏硬度HV800 ;提高了軟質(zhì)材料對(duì)PVD硬質(zhì)涂層的支撐能力，即膜基附著力。
[0015]2)本實(shí)用新型合理控制涂層結(jié)構(gòu)，達(dá)到拋光不銹鋼色的色調(diào)，獲得的涂層La*b*值與拋光不銹鋼的色度值一致，偏差在±1的范圍內(nèi)。
[0016]3)本實(shí)用新型涂層的硬度超過(guò)HV1800，具有優(yōu)異的耐鹽霧腐蝕性能，且本身具有優(yōu)異的硬度。
[0017]4)本實(shí)用新型采用離子蒸鍍技術(shù)獲得0.2 — 0.5微米厚度的金屬過(guò)渡層；采用軟硬交替的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)消除涂層的殘余內(nèi)應(yīng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
[0020]如圖1所示，具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭為17 — 4鐵基高爾夫球頭，是在17 — 4鐵基基體上設(shè)有多個(gè)涂層，從17 — 4鐵基基體01由內(nèi)到外分別為基體離子氮化層02、過(guò)渡金屬層03、[CrN - (Cr, X)NQ]nM合涂層04，其中[CrN - (Cr, X)NQ] ?復(fù)合涂層04是由CrN層04A和CrNa9Oatl5CaJl 04B依次周期性疊合形成，優(yōu)選[CrN - (Cr, X)NQ] n復(fù)合涂層04是由CrN層04A和CrNa9Oatl5CaJl 04B依次3 - 5個(gè)周期疊合形成；基體離子氮化層02的厚度為10 - 100微米，過(guò)渡金屬層03為0.2 - 0.5微米，[CrN - (Cr, X)NQ]n復(fù)合涂層 04 為 0.3 -1 微米；CrN 層 04A 與 CrN0.900.05C0.05層 04B 的厚度為 30 - 50 納米，η 為 CrN層 04Α 和 CrNtl.90α Jtl.Jl重復(fù)周期數(shù)，取值 3-5。CrN 層 04Α 與 CrN 0.900.05C0.05層 04B 的厚度比為1:1。過(guò)渡金屬層為過(guò)渡金屬Ti層。
[0021]金屬過(guò)渡層采用高能離子束輔助蒸鍍獲得。
[0022]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的PVD不銹鋼色陶瓷涂層結(jié)構(gòu)為基體/Me/[CrN - (Cr, X)NQ]n,其中Me為T(mén)i, Zr, Cr, TiAl, CrAl中的一種，X為Al、T1、S、Zr或Nb，Q為非金屬元素C和/或O，下標(biāo)η為重復(fù)的周期次數(shù)，η大于3。PVD不銹鋼色涂層的總厚度小于1.5微米。
[0023]作為比較，拋光后的304不銹鋼的色度值為L(zhǎng) = 81.72，a* = 0.38，b* = 1.93。
[0024]本實(shí)用新型一種具有不銹鋼色的陶瓷涂層高爾夫球頭通過(guò)如下步驟制備:
[0025]步驟一、高爾夫球頭表面清