Processus complet de revêtement argenté pour pièces en plastique et en métal : ligne de pulvérisation UV vs. machine de revêtement sous vide

Le revêtement argenté est devenu une finition incontournable dans les industries allant des intérieurs automobiles et de l'électronique grand public aux appareils électroménagers, apprécié pour son éclat métallique élégant, sa résistance à la corrosion et sa polyvalence esthétique. Deux technologies dominantes—la pulvérisation UV et le revêtement sous vide (Dépôt Physique en Phase Vapeur, PVD)—répondent aux exigences distinctes des substrats plastiques et métalliques. Alors que la pulvérisation UV offre une rentabilité et une adaptabilité aux géométries complexes, le revêtement sous vide offre une durabilité supérieure et un métalliquemétallique authentique. Cet article détaille le flux de travail complet des deux procédés, du prétraitement (polissage et nettoyage par ultrasons) aux étapes de revêtement de base, y compris la composition de la peinture UV argentée et la sélection des cibles de revêtement sous vide, en mettant l'accent sur les adaptations spécifiques aux substrats pour les pièces en plastique et en métal.

Prétraitement : Polissage et nettoyage par ultrasons

Le prétraitement est essentiel pour assurer l'adhérence, l'uniformité et la longévité du revêtement, car les imperfections de surface, les contaminants (huile, poussière, oxydes) ou les débris résiduels peuvent provoquer un pelage, des bulles ou un brillant inégal. Le processus varie légèrement entre les substrats plastiques et métalliques en raison des différences de dureté, de résistance à la chaleur et de porosité de surface.

Polissage : Techniques spécifiques aux substrats

Le polissage vise à créer une surface lisse et sans défaut qui améliore les propriétés réfléchissantes du revêtement argenté et réduit les défauts visibles.

Pour les pièces en plastique

Les substrats plastiques (par exemple, ABS, PC, PMMA) sont relativement mous (Shore D 60-85) et sujets aux rayures, ce qui nécessite des méthodes de polissage douces :

• Sélection des abrasifs: Des papiers de verre à grain fin (P1500-P2000) ou des pâtes de polissage diamantées (1-3 μm) sont utilisés pour éviter la déformation du matériau. Pour les exigences de haute brillance, un polissage final avec un chiffon en microfibre et un composé de polissage (contenant de l'alumine ou de la silice) permet d'obtenir une rugosité de surface de Ra ≤ 0,05 μm.

• Équipement: Le polissage manuel ou les polisseuses orbitales à basse vitesse (1000-1500 tr/min) empêchent la surchauffe, qui peut déformer les pièces thermoplastiques. Les pièces en plastique texturées évitent le polissage agressif pour préserver le motif de surface d'origine, ne nécessitant qu'un nettoyage léger pour éliminer les agents de démoulage.

Pour les pièces métalliques

Les substrats métalliques (par exemple, aluminium, acier, alliage de zinc) sont plus durs (HV 100-300) et tolèrent un polissage plus rigoureux :

• Séquence abrasive: Le polissage grossier avec du papier de verre à l'oxyde d'aluminium (P400-P800) élimine les marques d'usinage, suivi d'un polissage moyen (P1000-P1200) et d'un polissage fin (P1500-P2000) avec des pâtes à l'oxyde de cérium. Pour les finitions miroir, une polisseuse à roue en tissu (2000-3000 tr/min) avec une pâte à l'oxyde de chrome permet d'obtenir Ra ≤ 0,02 μm.

• Ébavurage: Avant le polissage, les pièces métalliques subissent un ébavurage pour éliminer les arêtes vives, qui peuvent provoquer une accumulation de revêtement ou des fissures.

Nettoyage par ultrasons : Décontamination en plusieurs étapes

Le nettoyage par ultrasons utilise des ondes sonores à haute fréquence (40-80 kHz) pour déloger les contaminants des micropores et des surfaces complexes, surpassant les méthodes de nettoyage traditionnelles pour les pièces de forme complexe.

Notes clés : La fréquence des ultrasons est réglée sur 40 kHz pour les plastiques (réduit les dommages dus à la cavitation) et sur 60-80 kHz pour les métaux (améliore l'élimination des contaminants). Les pièces sont placées dans des paniers en treillis avec des doublures souples pour éviter les rayures pendant le nettoyage.

Ligne de pulvérisation UV : Processus de revêtement argenté

La pulvérisation UV applique un revêtement durcissable aux UV de couleur argentée par pulvérisation électrostatique, offrant un durcissement rapide, de faibles émissions de COV et une excellente uniformité des couleurs. Elle est idéale pour les pièces en plastique et les composants métalliques à faible usure.

Composition de la peinture UV argentée

Le matériau de base déterminant la finition et les performances argentées est la peinture durcissable aux UV, formulée comme suit :

• Système de résine: Les oligomères d'acrylate (acrylate d'uréthane pour la flexibilité, acrylate époxy pour la dureté) et les monomères (triméthylolpropane triacrylate, TMPTA) forment la matrice du film. Pour les plastiques, les oligomères flexibles (allongement à la rupture ≥ 50 %) empêchent les fissures ; pour les métaux, les oligomères rigides (dureté ≥ 2H) améliorent la résistance aux rayures.

• Pigment argenté: La poudre de paillettes d'aluminium (pâte argentée d'aluminium) est le colorant principal, avec une granulométrie de 5 à 20 μm et un traitement de surface (agent de couplage silane) pour améliorer la dispersion et la résistance aux intempéries. Le chargement de pigment (10 à 15 % en poids) contrôle le brillant métallique—un chargement plus élevé crée une finition plus brillante et plus réfléchissante.

• Additifs: Les photoinitiateurs (1-hydroxycyclohexyl phényl cétone, HCPK) absorbent la lumière UV (365 nm) pour déclencher le durcissement ; les agents d'étalement (polysiloxane modifié au polyéther) empêchent la peau d'orange ; les agents anti-jaunissement (absorbeurs UV benzotriazole) préservent l'éclat argenté.

• Solvants: Les diluants à faible teneur en COV (acétate d'éthyle, acétate d'isobutyle) ajustent la viscosité (15-20 s, coupe DIN 4 mm) pour la pulvérisation, avec un minimum de solvant résiduel ( pour éviter les bulles.

Processus de pulvérisation et de durcissement

1. Application d'apprêt (facultatif): Pour les plastiques à faible adhérence (par exemple, PP), un apprêt durcissable aux UV (acrylique + polyoléfine chlorée) est pulvérisé en premier, avec une épaisseur de film sec (EFS) de 5 à 8 μm. Il est pré-durci avec une lampe UV (80-100 mJ/cm²) pendant 10-15 secondes.

2. Pulvérisation de peinture UV argentée: Les pistolets de pulvérisation électrostatiques (tension 60-80 kV, pression de pulvérisation 0,3-0,5 MPa) appliquent la peinture argentée en 1 à 2 couches, obtenant une EFS de 15 à 25 μm. La distance de pulvérisation est de 20 à 30 cm, avec une vitesse de convoyeur de 1 à 2 m/min pour assurer une couverture uniforme.

3. Étape de ventilation: Les pièces sont maintenues à température ambiante pendant 5 à 10 minutes pour permettre l'évaporation du solvant, réduisant la formation de trous d'épingle pendant le durcissement.

4. Durcissement UV: Une lampe au mercure (puissance 80-120 W/cm) ou une lampe UV à LED (365 nm) durcit le revêtement à une vitesse de convoyeur de 3-5 m/min, avec une dose d'énergie totale de 300-500 mJ/cm². Le temps de durcissement est de 1 à 3 secondes, assurant une réticulation complète (teneur en gel ≥ 95 %).

5. Application de couche de finition (facultatif): Une couche de finition UV transparente (EFS 10-15 μm) est appliquée pour les applications à forte usure, durcie avec un passage UV supplémentaire (200-300 mJ/cm²) pour améliorer la résistance aux rayures (dureté au crayon ≥ 4H) et la résistance chimique.

Machine de revêtement sous vide : Processus de revêtement argenté

Le revêtement sous vide (pulvérisation cathodique magnétron) dépose un mince film métallique argenté dans un environnement à vide poussé, offrant une adhérence, une résistance à l'usure et un métalliquemétallique authentique supérieurs. Il est privilégié pour les pièces métalliques haute performance et les composants plastiques haut de gamme.

Sélection des matériaux cibles pour le revêtement argenté

La cible détermine la pureté, la durabilité et le coût de la finition argentée. Deux options principales sont utilisées :

• Cible en aluminium (Al): Le choix le plus courant (pureté 99,99 %), offrant un éclat argenté brillant similaire à l'aluminium poli. L'aluminium est rentable, chimiquement stable et forme une couche d'oxyde dense (Al₂O₃) qui améliore la résistance à la corrosion. Les dimensions de la cible varient selon la taille de la chambre (généralement 300×100×5 mm pour les équipements à petite échelle), avec un rendement de pulvérisation cathodique de 1,2 atomes/ion.

• Cible en argent (Ag): Pour une finition argentée pure et réfléchissante (par exemple, des surfaces miroir), des cibles en argent pur à 99,99 % sont utilisées. L'argent a une réflectivité exceptionnelle (≥95 % pour la lumière visible) mais est plus mou (HV 60-80) et plus cher que l'aluminium. Il est souvent utilisé pour les applications haut de gamme (par exemple, l'électronique de luxe, les garnitures automobiles) avec une couche de finition protectrice pour éviter le ternissement.

Processus de pulvérisation cathodique magnétron

1. Chargement et fixation: Les pièces prétraitées sont montées sur des fixations rotatives (rotation planétaire, 5-10 tr/min) pour assurer un revêtement uniforme. Les pièces en plastique utilisent des fixations à basse température pour éviter les dommages thermiques.

2. Évacuation sous vide: La chambre est mise sous vide à une pression de base de 1×10⁻³ Pa à l'aide d'une pompe turbomoléculaire, éliminant l'air et l'humidité qui provoquent des défauts du film (trous d'épingle, oxydation).

3. Nettoyage par bombardement ionique: Du gaz argon (Ar) est introduit (pression 1×10⁻± Pa), et une polarisation négative (-300 à -500 V) est appliquée aux pièces. Les ions argon bombardent la surface, éliminant les contaminants résiduels et activant le substrat (améliore l'adhérence). Cette étape dure 5 à 10 minutes.

4. Pulvérisation cathodique et dépôt: La cible est alimentée par une alimentation CC (2-5 kW), créant un plasma qui ionise le gaz argon. Les ions argon bombardent la cible, éjectant des atomes métalliques (Al ou Ag) qui se déposent sur les pièces rotatives. Paramètres clés :

◦ Pression de dépôt: 2×10⁻² Pa (débit d'argon 20-30 sccm).

◦ Température de dépôt: 80-120°C pour les plastiques, 150-200°C pour les métaux.

◦ Épaisseur du film: 50-200 nm (contrôle l'éclat argenté—les films plus épais sont plus réfléchissants).

1. Traitement post-dépôt: Après le dépôt, la chambre est purgée à l'azote et les pièces sont refroidies à température ambiante (20-30 minutes). Une fine couche protectrice (SiO₂ ou Al₂O₃, 20-50 nm) est souvent pulvérisée pour améliorer la résistance à l'usure et empêcher le ternissement (essentiel pour les cibles en argent).

Inspection post-revêtement et contrôle qualité

Les deux procédés nécessitent des tests rigoureux pour garantir la conformité des performances :

• Test d'adhérence: Test de quadrillage (ASTM D3359) avec une note de 100/100 (pas de pelage) pour les métaux ; test au ruban adhésif (3M 610) pour les plastiques (pas d'enlèvement du revêtement).

• Inspection esthétique: L'évaluation visuelle sous un éclairage standard D65 vérifie l'irrégularité, les trous d'épingle ou l'écart de couleur (ΔE ≤ 1,0 pour la tonalité argentée).

• Propriétés physiques: Dureté au crayon (≥2H pour la pulvérisation UV, ≥3H pour le revêtement sous vide), résistance à l'abrasion (≥500 cycles avec une charge de 500 g, ASTM D4060) et résistance à la corrosion (test au brouillard salin de 48 heures, ASTM B117—pas de rouille ni de décoloration).

• Épaisseur du film: Une jauge d'épaisseur numérique (précision 1 μm pour le revêtement UV, 1 nm pour le revêtement sous vide) vérifie la conformité à l'EFS.

Comparaison des processus et scénarios d'application

Applications typiques

• Pulvérisation UV: Plastiques intérieurs automobiles (garnitures de tableau de bord, poignées de porte), boîtiers d'électronique grand public (coques arrière de téléphone), jouets et appareils électroménagers.

• Revêtement sous vide: Pièces métalliques extérieures automobiles (jantes de roues, calandres), électronique haut de gamme (cadres d'ordinateurs portables), dispositifs médicaux et éléments métalliques décoratifs.