Le revêtement sous vide des tasses en céramique est un procédé par lequel des cibles métalliques ou composées sont déposées sur la surface du corps de la tasse par la technologie de dépôt de vapeur physique (PVD) dans un environnement sous vide., formant des couches de film décoratives (telles que l'éclat métallique, la couleur de dégradation) ou fonctionnelles (telles que résistantes à l'usure, hydrophobes).Il est principalement utilisé pour améliorer la texture et la durabilité des tassesLes procédés courants comprennent le pulvérisation par magnétron et le revêtement par évaporation sous vide.
I. Pré-condition essentielle: prétraitement des substrats céramiques
Les céramiques sont des matériaux non métalliques à surface lisse et à forte stabilité chimique.
Nettoyer et éliminer les impuretés
Tout d'abord, utilisez un nettoyage par ultrasons pour enlever les taches d'huile, la poussière et les résidus de poudre de céramique sur la surface du corps de la tasse.sécher puis placer dans la chambre sous vide pour éviter les impuretés affectant l'adhérence de la couche de film.
Activation par plasma
Introduisez du gaz argon dans la chambre à vide et allumez la source d'ions pour générer du plasma.augmenter la rugosité de la surface (formant un "effet d'ancrage"), et enlever simultanément la couche d'oxyde de surface, activant la surface du substrat et jetant les bases d'un revêtement ultérieur.
Dépôt de couche de transition (facultatif)
Pour les scénarios nécessitant une forte adhérence, une couche de transition métallique (telle que le titane ou le chrome) est d'abord déposée.En tirant parti de la liaison chimique entre la couche de transition et la céramique, un "pont" est construit entre le substrat céramique et la couche de film fonctionnel pour empêcher la chute de la couche de film.
II. Principes de fonctionnement des deux procédés de revêtement les plus courants
Le revêtement par évaporation sous vide (convient pour les films métalliques décoratifs, avec un coût relativement faible)
Ce procédé consiste à chauffer le matériau cible pour l'évaporer en atomes gazeux, qui se condensent ensuite en un film sur la surface de la céramique à basse température.Il est souvent utilisé pour préparer des couches de films métalliques brillants tels que l'or et l'argent.
- Aspirateur:Démarrer le système de vide et évacuer le degré de vide de la cavité au niveau requis de 10 −3 à 10 −4 Pa,réduire l'interférence de collision des molécules de gaz sur les atomes évaporés et assurer une couche de film uniforme et dense.
- Evaporation par chauffage du matériau cible:Les cibles métalliques telles que l'aluminium, l'or et le cuivre sont placées dans une source d'évaporation (source d'évaporation de résistance ou source d'évaporation de faisceau d'électrons).La source d'évaporation du faisceau d'électrons peut concentrer la chaleur avec précision, en élevant rapidement la température du matériau cible à son point d'ébullition et en le vaporisant en vapeur atomique de métal de haute pureté.
- Dépôt de film:Les gobelets en céramique sont fixés sur un support de pièce qui tourne à la fois sur et autour du soleil.sur la surface de la tasse à basse températureL'épaisseur de la couche de film peut être ajustée (généralement de 0,1 à 1 μm) en contrôlant le temps de dépôt.
Une fois le revêtement terminé,éteindre la source d'évaporation et maintenir un environnement sous vide pour refroidir à température ambiante afin d'éviter la fissuration de la couche de revêtement par contrainte due à une différence de température excessiveEnfin, introduire un gaz inerte dans la cavité pour soulager la pression et retirer la pièce.
2. revêtement par pulvérisation par magnétron (convient pour des films fonctionnels composites hautement résistants à l'usure, avec des performances supérieures)
Ce procédé utilise le plasma pour bombarder le matériau cible, provoquant l'extraction des atomes du matériau cible et leur dépôt sur la surface de la tasse.L'adhérence et la résistance à l'usure de la couche de film dépassent largement celles du revêtement par évaporation, et il peut préparer des couches de films composites tels que le nitrure de titane (or) et le carbure de titane (noir).
- Génération de vide et de plasma:À une pression de 10 −2 à 10 −3 Pa, le gaz argon est introduit et un champ électrique à haute tension est appliqué.
- Pulvérisation renforcée par confinement par champ magnétique:Un aimant est installé à l'arrière du matériau cible pour former un champ magnétique.augmenter la probabilité de collision avec des molécules d'argon, génèrent plus d'ions argon et améliorent considérablement l'efficacité de pulvérisation.
- Sputtering et dépôt d'atomes de matière cible:Les ions argon à haute énergie bombardent la surface du matériau cible, et les atomes du matériau cible sont " frappés " par transfert de momentum (processus de pulvérisation).Les atomes pulvérisés volent vers la surface des tasses en céramique dans un environnement vide et se déposent pour former une couche de film denseSi des gaz réactifs tels que l'azote et le méthane sont introduits, ils peuvent également réagir avec des atomes pulvérisés pour former des couches de film fonctionnels de composés tels que le nitrure de titane et le carbure de titane.
- Après-traitement (facultatif):Certains procédés sont soumis à un recuit à basse température après revêtement pour renforcer davantage l'adhérence entre la couche de film et le substrat et augmenter la dureté de la couche de film.
III. Caractéristiques du procédé et avantages d'application
- La couche de film a une excellente performance:La couche de film formée par le revêtement sous vide est uniforme et dense, sans défauts tels que l'affaissement et la peau d'orange.corrosion acide et alcaline, ce qui le rend adapté à un usage quotidien.
- Environnemental et exempt de pollution:Il n'y a pas d'émission de solvants organiques ou de métaux lourds tout au long du processus.
- Un effet décoratif puissant:Il peut atteindre divers effets d'apparence tels que lustre métallique, couleur dégradée et mate, répondant aux besoins de personnalisation personnalisés.Il est largement utilisé dans le traitement de surface des tasses en céramique haut de gamme et des tasses cadeaux culturelles et créatives.
Défauts courants et solutions du revêtement sous vide sur tasses en céramique
1. pellicule/décapage de la couche de film
Manifestations typiques:La couche de film tombe en gros morceaux lors de l'essai du ruban après revêtement, ou de grandes zones se décolorent après des bosses et des coups quotidiens.
- La surface céramique n'a pas été soigneusement nettoyée, laissant derrière elle des impuretés telles que des taches d'huile et de la poussière.
- Sans traitement d'activation par plasma, l'énergie de surface du substrat est faible, ce qui rend difficile l'adhérence de la couche de film.
- Il n'y a pas de couche de transition déposée et il manque un "pont" de liaison entre la céramique et la couche de film fonctionnel.
- Si la vitesse de refroidissement après revêtement est trop rapide, un stress important se générera à l'intérieur de la couche de revêtement, entraînant des fissurations et des pelures.
Solutions ciblées
- Prolongez le temps de nettoyage par ultrasons à 15 à 20 minutes.rincer avec de l'eau désionisée, puis sécher la tasse dans un four à 80 à 100 degrés Celsius pour éliminer soigneusement les impuretés de la surface.
- Prolongez le temps d'activation du plasma à 5 à 10 minutes, augmentez de manière appropriée la puissance de bombardement ionique,et augmenter la rugosité de la surface de la céramique par gravure ionique à haute énergie pour améliorer l'activité de la surface.
- Ajouter le processus de dépôt de couches métalliques de transition telles que le titane et le chrome, et contrôler l'épaisseur de la couche de transition à 50 à 100 nm.Utiliser des liaisons chimiques pour améliorer l'adhérence entre le film et le substrat.
- Le procédé de refroidissement par étapes est adopté: une fois le revêtement terminé, il est refroidi naturellement à température ambiante dans un environnement sous vide.et puis le gaz inerte est introduit dans la cavité pour soulager la pression et le retirer du four, en évitant les contraintes de différence de température.
2Différence de couleur/brillance inégale de la couche de film
Manifestations typiques:La profondeur de couleur des tasses dans le même lot varie, ou il y a des taches ou des rayures claires sur la surface des tasses individuelles, avec des différences significatives de brillance.
- Les vitesses d'auto-rotation et de révolution inégales du cadre de la pièce à usiner entraînent des différences significatives dans les taux de dépôt de la couche de film dans différentes parties du corps de la coupe.
- Le degré de vide dans la chambre à vide fluctue et les molécules de gaz interfèrent avec le processus de dépôt des atomes du matériau cible, affectant l'uniformité de la couche de film.
- L'oxydation ou l'apparition de "nodules" à la surface du matériau cible entraîne des taux de pulvérisation/d'évaporation instables et une composition et une épaisseur inégales de la couche de film.
- La position de serrage du corps de la tasse est incorrecte, et il y a des obstructions sur la bouche de la tasse, la poignée et d'autres parties, formant des zones d'ombre du revêtement.
Solutions ciblées
- Calibrer les paramètres de vitesse de rotation du support de pièce à usiner,réglage de la vitesse d'auto-rotation à 10 à 20 r/min et de la vitesse de rotation à 5 à 10 r/min pour assurer que toutes les parties du corps de la tasse sont uniformément plaquées.
- Vérifiez les performances d'étanchéité du système sous vide et remplacez les anneaux d'étanchéité vieillissants.Ne démarrez le processus de revêtement que lorsque le degré de vide s'est stabilisé pour éviter les fluctuations du degré de vide pendant le processus.
- Le matériau cible doit être pulvérisé 3 à 5 minutes avant utilisation pour enlever la couche d'oxyde de surface.Nettoyez régulièrement les "grumeaux" à la surface du matériau cible et remplacez rapidement le matériau cible fortement usé.
- Optimiser la méthode de serrage du corps de la coupe, régler l'angle du luminaire, éviter que l'ouverture et la poignée de la coupe ne bloquent la voie de revêtement et s'assurer que le corps de la coupe est recouvert sans angles morts.
Trois trous dans la couche de film
Manifestations typiques:Des trous fins ou des trous sont répartis sur la surface de la couche de film, et les défauts sont particulièrement évidents lorsqu'ils sont observés sous la lumière.
- Les particules d'impuretés résiduelles dans la chambre à vide tombent sur la surface de la tasse pendant le processus de revêtement, formant des trous d'épingle.
- Le substrat céramique lui-même présente des défauts tels que des pores et des fissures, et après revêtement, ces défauts se manifestent directement sous forme de creux.
- L'huile provenant de la pompe à huile sous vide subit une évaporation inverse, et la brume d'huile pénètre dans la cavité, contaminant la couche de film et formant des fosses.
Solutions ciblées
- Nettoyez régulièrement les parois intérieures de la chambre à vide avec un chiffon sans peluche. Avant de recouvrir, commencez le programme de cuisson de la chambre pour éliminer la vapeur d'eau et les impuretés adsorbées sur les parois intérieures.Installez des filtres antipoussière dans la cavité si nécessaire.
- Contrôlez strictement la qualité des matériaux de base en céramique et sélectionnez des boîtiers sans pores et sans fissures.le traitement par vitrage peut être effectué en premier lieu pour remplir les pores de surface, puis un revêtement peut être appliqué.
- Remplacer l'huile sous vide spécialement conçue pour les pompes moléculaires et vérifier si la vanne de retour de la pompe à huile est normale.Installez un collecteur de brume d'huile pour empêcher l'huile sous vide de s'évaporer dans la cavité et de contaminer la couche de film.
Quatrièmement, une faible résistance à l'usure de la couche de film
Manifestations typiques:Le résultat du test de dureté du crayon est inférieur à 3H, ou des rayures évidentes apparaissent à la surface de la couche de film après essuyage quotidien.
- La couche de film est trop mince, généralement inférieure à 0,3 μm, ce qui rend difficile la résistance à la friction externe.
- La puissance de pulvérisation du magnétron est trop faible, l'énergie de pulvérisation des atomes du matériau cible est insuffisante et la densité de la couche de film est faible.
- Une proportion incorrecte du gaz de réaction entraîne une faible cristallinité de la couche de film composé (comme le nitrure de titane) et une diminution de la résistance à l'usure.
Solutions ciblées
- Prolonger le temps de dépôt du revêtement et contrôler l'épaisseur de la couche de film à 0,5 à 1 μm pour s'assurer que la couche de film a une base suffisamment résistante à l'usure.
- Ajustez la puissance de pulvérisation à 200-400 W en fonction du matériau de la cible pour augmenter l'énergie de pulvérisation atomique et améliorer la densité et la dureté de la couche de film.
- Grâce à des expériences de processus, le rapport de débit des gaz de réaction (tels que l'azote et l'oxygène) a été optimisé pour améliorer la cristallinité de la couche de film composé et améliorer sa résistance à l'usure.
V. décoloration/oxydation du film
Manifestations typiques:Le jaunissement ou le noircissement se produit dans un court laps de temps après le revêtement, ou l'éclat de la couche de revêtement s'assombrit et la texture métallique est perdue après un certain temps de stockage.
- Lorsque l'air est introduit trop rapidement lors du soulagement de la pression après revêtement, la couche de film à haute température entre en contact avec l'air et subit une réaction d'oxydation.
- La couche supérieure du film de protection antioxydant n'est pas déposée et la couche de film est directement exposée à l'air, qui est sujette à l'oxydation et à la corrosion.
- L'environnement de stockage du produit fini est humide et la corrosion électrochimique se produit à la surface de la couche de film.
Solutions ciblées
- Lors de la dépressurisation, des gaz inertes tels que l'argon et l'azote doivent d'abord être introduits pour déplacer la chambre.l'air doit être introduit lentement pour éviter l'oxydation à haute température.
- Une couche antioxydante de 50 à 100 nm de SiO2 est déposée à la surface de la couche de film fonctionnel pour isoler l'érosion de la couche de film sous-jacente par l'air et la vapeur d'eau.
- Conserver les tasses finies dans un environnement sec et bien ventilé, en évitant tout contact direct avec des substances corrosives telles que l'eau, les solutions acides et alcalines.des déshydrants peuvent être ajoutés pour prévenir l'humidité.
Votre message doit contenir entre 20 et 3 000 caractères!
