Couche sous vide à double couche: revêtement de couleur + couches anti-empreintes digitales et anti-oxydation transparentes sur les bijoux en argent, cuivre et acier inoxydable

1. Introduction

Sur le marché mondial des bijoux, les consommateurs recherchent de plus en plus des produits qui équilibrent l'élégance esthétique avec la fonctionnalité à long terme.et la décoloration des couleurs sont devenus des points de douleur persistants pour l'argentLa technologie des machines de revêtement sous vide répond à ces défis grâce à un système de dépôt à deux couches:couche de base couleur spécifique(or, or rose, argent) qui offre un attrait visuel, et uncouche supérieure transparente anti-empreintes digitales et anti-oxydationCet article détaille systématiquement la sélection du matériau cible, les protocoles de prétraitement, les processus de revêtement étape par étape,et caractéristiques du film à double couche pour trois applications principales: couches dorées + anti-empreintes digitales/anti-oxydation, couches dorées + anti-empreintes digitales/anti-oxydation et couches argentées + anti-empreintes digitales/anti-oxydation.En clarifiant la composition du matériau et la synergie fonctionnelle de chaque couche, il fournit des conseils techniques pratiques aux fabricants de bijoux visant à améliorer la durabilité des produits et la compétitivité du marché.

2Sélection du matériau cible: synergie à deux couches pour la couleur et la protection

Les performances du revêtement à double couche dépendent entièrement de la compatibilité et de la complémentarité fonctionnelle des matériaux cibles pour la couche de couleur et la couche supérieure transparente.Chaque cible doit répondre à des exigences strictes.: les cibles couleur assurent des teintes vives et cohérentes et une adhérence au substrat, tandis que les cibles transparentes anti-empreintes digitales/anti-oxydation garantissent une clarté optique,faible énergie de surface (anti-empreintes digitales)Tous les cibles sont conformes à la "norme de sécurité des revêtements de surface de bijoux" (EN 1811:2019) et ont une pureté ≥ 99.95% pour éviter les défauts tels que les trous d'épingle ou la brume.

2.1 Objectifs pour les couches dorées + transparentes anti-empreintes digitales et anti-oxydation

• les personnes âgéesCibles de couche de couleur:

◦Titane nitrure (TiN) cibles: le plus largement utilisé pour le placage en or, car le TiN forme un film chaud, 18K semblable à de l'or avec une dureté de 2000 ∼ 2500 HV. Dopé avec 5 ∼ 8% d'aluminium (Al),Les cibles TiN-Al améliorent l'adhésion aux substrats d'argent en réduisant le déséquilibre de l'expansion thermique et en inhibant la formation de sulfure d'argent.

◦Objectifs du nitrure de zirconium (ZrN): préféré pour les bijoux en cuivre, le ZrN présente une résistance supérieure à la corrosion contre l'oxydation inhérente au cuivre, conservant une tonalité dorée vive pendant des années.

◦Les cibles d'alliage TiN-Au (contenu Au: 10 à 15%): utilisées pour les bijoux en acier inoxydable, l'addition d'or améliore la saturation de couleur pour correspondre à l'or naturel,tandis que la phase céramique TiN fournit une résistance à l'usure fondamentale.

• les personnes âgéesObjectifs anti-empreintes digitales et anti-oxydation transparents:

◦Oxyde de silicium dopé au fluor (F-SiO2) cibles: le choix de base pour la couche supérieure, F-SiO2 dépose un film transparent à l'échelle nanométrique (15 25 nm) avec une énergie de surface.Le dopage au fluor crée des propriétés hydrophobes/oléophobes (anti-empreintes digitales), tandis que la matrice de silice forme une barrière dense contre l'oxygène et l'humidité (antioxydation).

◦Cibles de carbone fluoriné de type diamant (F-DLC): pour les applications haut de gamme, le F-DLC offre une résistance à l'usure accrue (dureté:18002200 HV) parallèlement à la transparence (transmittance lumineuse ≥95%) et aux performances antiempreintes digitalesLa structure amorphe du carbone bloque la diffusion ionique, empêchant l'oxydation du substrat et la dégradation de la couche de couleur.

2.2 Objectifs pour les couches d'or rose + transparentes anti-empreintes digitales et anti-oxydation

• les personnes âgéesCibles de couche de couleur:

◦Cibles d'alliage de titane-chrome (Ti-Cr) (contenu de Cr: 30 ∼ 40%): pulvérisé dans une atmosphère d'azote, le Ti-Cr-N forme un film doré rose doux idéal pour les bijoux en argent. Le chrome améliore l'adhérence à l'argent,tandis que le dopage à l'azote affine la teinte rose (une teneur en azote plus élevée approfondit la teinte rose).

◦Objectifs Ti-Cr (Ti-Cr-N) dopés à l'azote: utilisés pour les bijoux en cuivre, la cible pré-nitrée élimine les fluctuations d'azote dans la chambre.assurant une couleur uniforme et formant une barrière de nitrure qui inhibe la diffusion d'ions de cuivre à la surface.

◦Cibles d'alliage silicium-chrome (Si-Cr) + composite TiN: Pour les bijoux en acier inoxydable, Si-Cr (Si: 20%, Cr: 80%) pulvérisé avec TiN crée un film d'or rose avec une ténacité améliorée.Le silicium prédétermine la surface pour une meilleure adhésion de la couche supérieure.

• les personnes âgéesObjectifs anti-empreintes digitales et anti-oxydation transparents:

◦Cibles de nitrure de silicium (Si3N4): cible céramique hautement transparente (transmittance ≥96%) qui forme un film dense et résistant à la corrosion.tandis que sa surface peut être modifiée avec du fluor après dépôt pour obtenir des propriétés anti-empreintes digitales (angle de contact avec l'eau > 115°).

◦Objectifs composites F-SiO2-TiO2: Le composant TiO2 augmente la résistance aux rayures (dureté: 2000 HV) sans sacrifier la transparence, ce qui le rend approprié pour les bijoux sujets à l'usure quotidienne (par exemple, bracelets,les anneaux).

2.3 Objectifs pour les couches argentées + transparentes antiempreintes digitales et antioxydantes

• les personnes âgéesCibles de couche de couleur:

◦Titane pur (Ti) cibles: Idéal pour le revêtement de base de bijoux en argent, le Ti forme une mince (0,1 ∼0,2 μm) couche de barrière dense qui empêche l'oxydation de l'argent tout en conservant une tonalité argentée lumineuse et réfléchissante.

◦Objectifs d'aluminium (Al): Utilisé pour les bijoux en cuivre, la haute réflectivité de la lumière (≥ 92%) de l'Al?? imite l'argent pur et sa compatibilité avec le cuivre évite la corrosion galvanique.

◦Pour les bijoux en acier inoxydable, le Ti-Si dépose une pellicule d'argent aux propriétés anti-tannage améliorées.créer une base lisse pour la couche supérieure transparente.

• les personnes âgéesObjectifs anti-empreintes digitales et anti-oxydation transparents:

◦Objectifs pour l'oxyde d'aluminium (Al2O3): une option rentable avec une excellente transparence (transmittance ≥ 94%) et des performances anti-oxydantes.La structure cristalline hexagonale de l'Al2O3 forme une barrière imperméable, tandis que le traitement de surface avec des composés perfluorés (PFC) confère une fonction anti-empreintes digitales.

◦F-SiO2-ZrO2 cibles composites: l'oxyde de zirconium (ZrO2) améliore la stabilité thermique, rendant la couche supérieure résistante aux fluctuations de température (par exemple, lors du nettoyage des bijoux).Le film conserve la transparence et les propriétés anti-empreintes digitales même après exposition à 150 °C.

3Processus de prétraitement: fondement pour l'adhésion à double couche

Le prétraitement est essentiel pour éliminer les contaminants de surface (huile, oxydes, résidus de polissage) et activer le substrat, assurant une forte adhérence entre le métal de base, la couche de couleur,et couche supérieure transparenteTous les processus suivent les normes de protection contre la corrosion ISO 12944-4:2018 et sont adaptés aux propriétés uniques de l'argent, du cuivre et de l'acier inoxydable.

3.1 Pré-traitement des bijoux en argent

L'argent est très sensible à la sulfidation (sulfure d'argent noir) et nécessite un nettoyage ciblé:

1.Polissage de précision: Utiliser une pâte de diamants de 0,5 μm pour le polissage mécanique afin d'enlever les rayures, suivie d'une pâte d'alumine de 0,1 μm pour une finition miroir.

2.Décapage par ultrasons: Immerger dans une solution alcaline (hydroxyde de sodium: 50 g/l, carbonate de sodium: 30 g/l, tensioactif non ionique: 5 g/l) à 55±5°C pendant 12 à 15 minutes.La fréquence ultrasonique (40 kHz) assure l'élimination des résidus de cire de polissage des fissures.

3.Découpe des oxydes: Trempez dans une solution d'acide citrique à 6·8% à 25°C pendant 3·4 minutes pour dissoudre l'Ag2S, puis rincez à l'eau désionisée (eau DI) à 40°C pour neutraliser l'acide.

4.Activation par plasma: Traiter dans une chambre de plasma à argon (Ar) (puissance RF: 350×450 W, pression: 5×10−2 Pa) pendant 2,5 à 3 minutes.augmentation de l'énergie de surface de 35 mN/m à ≥ 50 mN/m pour une meilleure adhésion des couches.

5.Séchage sous vide: Sécher à 70±5°C pendant 15 minutes dans un four sous vide (pression: 1×10−1 Pa) pour éviter la réoxydation.

3.2 Prétraitement des bijoux en cuivre

La tendance du cuivre à former une patine verte (CuO/CuCO3) exige une élimination rigoureuse des oxydes:

1.Le broyage gradué: Commencez par du papier de verre à 400 mailles pour enlever les couches d'oxyde épaisses, puis du papier de verre à 1000 mailles et à 2000 mailles pour lisser la surface.

2.Dégrassage alcalin: Immerger dans un bain chauffé (hydroxyde de sodium: 100 g/l, phosphate de sodium: 50 g/l, silicate de sodium: 20 g/l) à 75±5°C pendant 18 à 20 minutes.

3.Activation par acide: Traiter dans une solution d'acide sulfurique à 10% à 25°C pendant 1,5 à 2 minutes pour éliminer les oxydes résiduels, puis rincer à l'eau diluée trois fois (toutes les 2 minutes) pour éliminer les traces d'acide.

4.Nettoyage au plasma à double gaz: Utiliser un plasma Ar-H2 (Ar:H2 = 3:1L'hydrogène réduit le CuO restant en cuivre pur, tandis que les ions Ar gravent la surface pour une meilleure liaison mécanique.

5.Séchage sous vide: Sécher à 75°C pendant 20 minutes dans une chambre sous vide à épuration d'azote pour éviter une nouvelle tache.

3.3 Pré-traitement des bijoux en acier inoxydable

Le film passif d'oxyde de chrome (Cr2O3) en acier inoxydable doit être modifié pour assurer la compatibilité des couches:

1.Nettoyage par ultrasons: Nettoyer dans une solution de détergent neutre (pH 7 ̊8) à 45 ± 5°C pendant 10 minutes (fréquence ultrasonique: 60 kHz) pour éliminer la poussière et l'huile.

2.Gravure sur film passif: Immerger dans une solution à 5% d'acide chlorhydrique à 25 °C pendant 2 ∼ 2,5 minutes pour graver le film Cr2O3, exposant un substrat Fe-Cr-Ni frais.

3.Gravure au plasma par oxygène: Traiter dans une chambre de plasma d'oxygène (O2) (puissance RF: 550­650 W, pression: 4×10­2 Pa) pendant 3­4 minutes.amélioration de l'humidité des matériaux de revêtement.

4.Séchage rapide: Sécher à 80°C pendant 10 minutes dans un four à air propre pour assurer une surface exempte d'humidité.

4. procédé de revêtement sous vide: dépôt à double couche étape par étape

Le procédé adopte la pulvérisation par magnétrons reconnue pour une épaisseur de film uniforme, un contrôle précis de la composition,et forte adhésion, avec des étapes séparées pour la couche de couleur et une couche transparente anti-empreintes digitales/anti-oxydationLes paramètres clés sont optimisés pour chaque combinaison de couleurs du substrat afin d'assurer la cohérence.

4.1 Préparation de précouche

1.Sécurisation de la charge et de la chambre: Placer les bijoux prétraités sur un appareil tournant (vitesse de rotation: 1015 tr/min) pour assurer un revêtement uniforme.

2.Pompage sous vide:

◦Pompage primaire: utiliser une pompe mécanique pour réduire la pression à 7,0 Pa (élimine 90% de la vapeur d'air/d'eau).

◦Pompage sous vide élevé: activation d'une pompe turbomoleculaire pour atteindre une pression finale de 3 × 10−3 Pa. Cet environnement de haute pureté empêche l'interférence des molécules de gaz avec les atomes cibles pulvérisés,évitant la porosité des deux couches.

4.2 Bombardement par plasma (activation après pompage)

Introduire du gaz argon à un débit de 220 ‰ 280 cm3 et appliquer une tension de biais négatif (-350 à -450 V) à l'appareil de bijoux.

• les personnes âgéesbijoux en argent ou en cuivre: 6 à 7 minutes (pour éviter les dommages à la surface).

• les personnes âgéesPour les bijoux en acier inoxydable: 8 à 9 minutes (pour une activation plus profonde de la surface).

Cette étape élimine les contaminants résiduels et crée une micro-roughness, améliorant l'entrelacement mécanique entre le substrat et la couche de couleur.

4.3 Dépôt de couche de couleur (première couche)

Ajuster les paramètres de pulvérisation en fonction du matériau cible et du substrat: