كيفية الحصول على ألوان ثابتة من الذهب والأسود والذهبي الوردي في طلاء PVD

تعرف على كيفية الحصول على ألوان مستقرة من الذهب والأسود والذهبي الوردي بتقنية PVD باستخدام أنظمة هجينة من الأيونات متعددة القوس + المغنطرون. اكتشف وصفات الغاز المستهدف، وحلول التحكم في العمليات، وفوائد الماكينة المختلطة لتحقيق تناسق الألوان واستقرار الدُفعة.

H1: كيفية الحصول على ألوان ثابتة من الذهب والأسود والذهبي الوردي في طلاء PVD

يعد تناسق الألوان من بين أهم نقاط الألم بالنسبة لمصنعي طلاء PVD المزخرف. وجدت دراسة استقصائية للصناعة عام 2025 أن 68% من شكاوى العملاء تنبع من اختلافات الألوان من دفعة إلى أخرى - حتى التحولات الطفيفة في دفء الذهب أو عمق اللون الأسود يمكن أن تؤدي إلى رفض الطلبات.

يطالب العملاء بتوحيد لا يتزعزع عبر كل عملية إنتاج:

• بريق ذهبي ثابت (ليس نحاسيًا أو شاحبًا جدًا)
• أسود عميق غير باهت (بدون نغمات بنية)
• الذهب الوردي الغني (لون الذهب الوردي المتوازن)
• تقزح دقيق لقوس قزح (تقدم لوني موحد)

يشرح هذا الدليل كيفأنظمة PVD الهجينة(أيون متعدد القوس + رش المغنطرون) يحل عدم استقرار اللون، من خلال البيانات القابلة للتنفيذ ووصفات المواد.

H2: لماذا يعد تناسق الألوان هو التحدي الأكبر لـ PVD

يمثل لون PVD الزخرفي توازنًا دقيقًا بين تكوين الفيلم وسمكه وبنيته - ويمكن تعطيله بسهولة بواسطة 7 عوامل حاسمة:

• عدم استقرار نسبة الغاز: يمكن أن يؤدي التحول بنسبة 5٪ في N₂/Ar إلى تغيير ذهب TiN من "يشبه 24K" إلى "منغم بالنحاس".
• تقلب درجات الحرارة: درجات حرارة الركيزة ± 20 درجة مئوية تغير تبلور الفيلم، وتحول الذهب الوردي إلى اللون البرتقالي.
• ملابس الهدف: تآكل أهداف الكروم بنسبة 10% يقلل من تشبع الذهب الوردي بنسبة 15%.
• قضايا دوران لاعبا اساسيا: يؤدي التدوير غير المتساوي إلى اختلاف في السُمك بنسبة 10-15%، مما يؤدي إلى تدرج الألوان.
• تدهور المضخة: تسربات فراغية (أعلى من 5×10⁻³ باسكال) تؤدي إلى إدخال الأكسجين، مما يؤدي إلى ظهور طبقات سوداء باهتة.
• تلوث الغرفة: Ti المتبقي من الذهب يدير صبغات لاحقة بطبقات سوداء رمادية.
• تقلب المشغل: تعمل تعديلات الوصفة اليدوية على زيادة ΔE (فرق اللون) بمقدار 2.3x.

تؤدي عملية PVD التقليدية أحادية العملية إلى تفاقم هذه المشكلات: يوفر الطلاء الأيوني القوسي التصاقًا قويًا ولكن أغشية غير متساوية، بينما يضمن رش المغنطرون التماثل ولكن الترابط الضعيف. الحل؟ التكنولوجيا الهجينة.

H2: لماذا لا غنى عن الآلات الهجينة ذات الأيونات المتعددة القوس + المغنطرون

تجمع أنظمة PVD الهجينة بين نقاط القوة في تقنيتين لحل مشكلة "الالتصاق مقابل التوحيد". وهنا العلم:

1. المزايا الأساسية التكميلية

• طلاء أيوني متعدد القوس: تولد بلازما عالية التأين (معدل تأين 80-90%) تعمل على حفر الركائز وترسب طبقة أساسية كثيفة ومترابطة معدنيًا. يعمل هذا على تحسين الالتصاق بنسبة 300% مقابل عمليات التناثر فقط، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات المعرضة للتآكل مثل المجوهرات والأجهزة.
• الاخرق المغنطروني: يستخدم المجالات المغناطيسية لحصر البلازما، وترسيب طبقات ألوان فائقة النعومة (Ra <0.5 نانومتر) مع تجانس على المستوى الذري. تقلل الأفلام المتناثرة ΔE إلى <1.0 (غير قابلة للاكتشاف بالعين البشرية) مقابل القوس فقط ΔE > 2.5.

2. مكاسب الأداء المدعومة بالبيانات

قامت دراسة AGC Plasma لعام 2025 بمقارنة العمليات الهجينة مقابل العمليات الفردية للطلاءات الزخرفية:

 

متري	القوس فقط	الاخرق فقط	النظام الهجين
اللون ΔE (من دفعة إلى دفعة)	2.8	1.5	0.8
الالتصاق (اختبار القطع المتقاطع)	5 ب	3 ب	5 ب
توحيد الفيلم (٪)	82	96	98

*المصدر: AGC Plasma، "الابتكارات في معدات PVD ذات المساحة الكبيرة" 2025 *

H2: الميزات الرئيسية لآلات PVD الهجينة

تدمج الأنظمة الهجينة الحديثة الهندسة المتقدمة لتحقيق أقصى قدر من ثبات الألوان:

1. التزامن ثنائي المصدر

• كاثودات القوس والرشاش المستقلة: يستهدف القوس (Ti، Cr) طبقات التصاق الرواسب؛ تقوم أهداف الرش (TiAl، Zr، CrTi) ببناء طبقات الألوان.
• التحكم في الطاقة النبضية: يضبط تيار القوس (50-150 أمبير) وقوة الرش (1-5 كيلو واط) في الوقت الفعلي للتعويض عن تآكل الهدف.

2. مراقبة العملية الدقيقة

• مقاييس الطيف الضوئي المدمجة: قم بقياس اللون ΔE أثناء الترسيب، مما يؤدي إلى إجراء تعديلات على تدفق الغاز في حدود 0.1 متر مكعب.
• المصفوفات الحرارية + البيرومترات بالأشعة تحت الحمراء: الحفاظ على درجة حرارة الركيزة عند 70-120 درجة مئوية (مقابل 200-300 درجة مئوية لـ PVD التقليدي)، متوافقة مع ركائز البلاستيك والسبائك.

3. ترسيب خالي من الملوثات

• المضخات الجزيئية التوربينية: تحقق ضغطًا أساسيًا <1×10⁻⁴ Pa، مما يمنع تداخل الأكسجين/الرطوبة.
• تنظيف البلازما بعد التشغيل: يزيل مواد الطلاء المتبقية بقصف أيونات الأريون، مما يقلل من التلوث المتبادل.

4. المرونة المعيارية

• قم بتبديل الأهداف (TiAl وZr وCrTi) ووحدات الغاز (N₂ وC₂H₂ وCH₄) لتخصيص الألوان دون إعادة تكوين النظام بأكمله.

H2: هدف خاص بالألوان + وصفات الغاز (مع بيانات البحث)

تعتمد الألوان الثابتة على مجموعات المواد الدقيقة. فيما يلي وصفات مثبتة في الصناعة تم التحقق من صحتها بواسطة SEM واختبارات القياس الضوئي:

1. الطلاءات الذهبية: أنظمة TiAlN وZrN

يعتمد طلاء PVD الذهبي على أغشية أساسها النتريد، مع نسبة N₂ التي تملي الدفء:

 

نوع الهدف	تكوين الغاز	معلمات العملية	خصائص اللون
سبائك تي آل (50:50)	N₂/(Ar+N₂) = 33-50%	التحيز: -80 فولت؛ درجة الحرارة: 100 درجة مئوية	ذهب أصفر ساطع (ΔE <0.9)
سبائك تي آل (50:50)	N₂/(Ar+N₂) = 83%	التحيز: -100 فولت؛ درجة الحرارة: 120 درجة مئوية	ذهب عتيق عميق (الصلابة: 21.5 جيجا باسكال)
ZrN (نقاوة 99.5%)	N₂/Ar = 40:60	التحيز: -90 فولت؛ درجة الحرارة: 90 درجة مئوية	ذهبي شامبانيا فاتح (مقاومة التآكل: رذاذ الملح لمدة 1000 ساعة)

أفضل عملية: القوس (طبقة قاعدة Ti) + رش المغنطرون (طبقة ألوان TiAlN/ZrN)

2. طلاءات الذهب الوردي: نيتريد الكربون CrTi

يأتي اللون الوردي للذهب الوردي من سبائك الكروم والتيتانيوم المتفاعلة مع C₂H₂:

• هدف: سبائك Cr-Ti (70:30)
• مزيج الغاز: N₂ (10 sccm) + C₂H₂ (50-150 sccm) + Ar (200 sccm)
• التحكم النقدي: معدل تدفق C₂H₂ - 50 سم مكعب = وردة شاحبة؛ 150 سم مكعب = وردة عميقة (ΔE <1.0 عبر الدفعات).
• عملية: الاخرق المغنطروني (لا حاجة للقوس لتطبيقات عدم التآكل)

3. الطلاء الأسود: التيتانيوم / الزركونيوم / كربيدات الكروم

يتطلب Black PVD أفلامًا عالية الكربون للحصول على ظلام موحد:

 

نوع الهدف	تكوين الغاز	بيانات استقرار اللون
تي (99.9%)	C₂H₂/Ar = 1:10	ΔE <0.7 بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية لمدة 5000 ساعة
زر (99.5%)	C₂H₂/Ar = 1:8	لا يوجد تغير في اللون البني (الصلابة: 31 جيجا باسكال)
الكروم (99.9%)	CH₄/Ar = 1:12	لمسة نهائية سوداء غير لامعة (التصاق: 5B)

أفضل عملية: الرش بالمغنطرون (القوس اختياري للأجزاء عالية التآكل)

H2: 7 إستراتيجيات متقدمة لاستقرار الألوان

بناءً على التحكم الأساسي في العملية، تعمل هذه التقنيات على التخلص من 95% من اختلاف الألوان:

1. توحيد تكييف الهدف

كسر الأهداف الجديدة مع الاخرق المسبق لمدة 30 دقيقة (Ar فقط) لتحقيق الاستقرار في معدلات التآكل - يقلل ΔE بنسبة 40٪.

2. قفل معايرة تدفق الغاز

استخدم وحدات التحكم في التدفق الشامل (MFCs) التي تتم معايرتها شهريًا للحفاظ على نسب الغاز ضمن ±0.5%.

3. تحسين دوران التركيبات

اعتماد تركيبات كوكبية مع ثورة 5 دورة في الدقيقة + دوران 10 دورة في الدقيقة لتوحيد التغطية بنسبة 98%.

4. مراقبة انحراف الجهد التحيز

تؤدي التقلبات > 5 فولت إلى زيادة مسامية الفيلم - قم بتركيب منظمات الجهد الكهربي بدقة ± 1 فولت.

5. تنفيذ التبريد التنبؤي

تمنع حوامل الركيزة المبردة بالماء مع التحكم PID ارتفاع درجات الحرارة (> ± 5 درجة مئوية) التي تحول الذهب الوردي إلى اللون البرتقالي.

6. رقمنة إدارة الوصفات

قفل الوصفات في أنظمة PLC؛ تتطلب موافقة المشرف لإجراء التعديلات - مما يقلل الأخطاء التي يسببها المشغل بنسبة 75%.

7. التحقق من صحة مع اختبار ΔE

استخدم معايير ASTM D2244: ارفض الدفعات ذات ΔE > 1.2 (مرئية للعيون غير المدربة).