Δύο στρώματα βακτηριακής επικάλυψης: χρωματική επικάλυψη + διαφανή στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και της αντιοξειδωτικότητας στα κοσμήματα από ασήμι, χαλκό και ανοξείδωτο χάλυβα

1Εισαγωγή

Στην παγκόσμια αγορά κοσμημάτων, οι καταναλωτές επιδιώκουν ολοένα και περισσότερο προϊόντα που εξισορροπούν την αισθητική κομψότητα με τη μακροχρόνια λειτουργικότητα.και η εξασθένιση του χρώματος έχουν γίνει επίμονα σημεία πόνου για το ασήμιΗ τεχνολογία της μηχανής επικαλύψεως με κενό αντιμετωπίζει αυτές τις προκλήσεις μέσω ενός συστήματος διπλής στρώσης εναπόθεσης:ειδικό χρωματικό στρώμα βάσης(χρυσό, τριαντάφυλλο χρυσό, ασήμι) που προσφέρει οπτική έκκληση, και μιαΔιαφανές άνευ δακτυλικών αποτυπωμάτων & άνω στρώμα κατά της οξείδωσηςΑυτό το άρθρο περιγράφει συστηματικά την επιλογή του υλικού στόχου, τα πρωτόκολλα προεπεξεργασίας, τις διαδικασίες επικάλυψης βήμα προς βήμα,και χαρακτηριστικά διπλοστρωμάτων ταινιών για τρεις βασικές εφαρμογές: επιχρυσωμένα + στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων/αντιοξειδωτικών, επιχρυσωμένα + στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων/αντιοξειδωτικών και επιχρυσωμένα + στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων/αντιοξειδωτικών.Με την αποσαφήνιση της σύνθεσης του υλικού και της λειτουργικής συνέργειας κάθε στρώσης, παρέχει πρακτικές τεχνικές κατευθυντήριες γραμμές για τους κατασκευαστές κοσμημάτων με στόχο την ενίσχυση της αντοχής των προϊόντων και της ανταγωνιστικότητας στην αγορά.

2. Επιλογή των στοχευόμενων υλικών: Δύο στρώματα συνεργασίας για χρώμα και προστασία

Οι επιδόσεις της διπλοστρωτικής επικάλυψης εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από τη συμβατότητα και τη λειτουργική συμπληρωματικότητα των υλικών-στόχων για το χρωματικό στρώμα και το διαφανές ανώτερο στρώμα.Κάθε στόχος πρέπει να πληροί αυστηρές απαιτήσεις.: οι στόχοι χρωματικών στρωμάτων εξασφαλίζουν ζωντανές, σταθερές αποχρώσεις και προσκόλληση στο υπόστρωμα, ενώ οι διαφανείς στόχοι αντι-αποτυπωμάτων/αντιοξειδωτικών εξασφαλίζουν οπτική σαφήνεια,χαμηλή ενέργεια επιφάνειας (αντι-αποτυπώματα)Όλοι οι στόχοι συμμορφώνονται με το πρότυπο ασφάλειας επίστρωσης κοσμημάτων (EN 1811:2019) και έχουν καθαρότητα ≥99.95% για την αποφυγή ελαττωμάτων όπως τρύπες ή ομίχλη.

2.1 Στόχοι για επιχρυσωμένα + διαφανή στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και της αντιοξειδωτικότητας

•Στόχοι στρώματος χρώματος:

◦Στόχοι του νιτρικού τιτανίου (TiN): ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος για την επιχρυσωμάτωση, καθώς το TiN σχηματίζει ένα ζεστό, χρυσό-όπως φιλμ 18K με σκληρότητα 2000-2500 HV.Οι στόχοι TiN-Al βελτιώνουν την προσκόλληση σε υποστρώματα αργύρου μειώνοντας την ασυμφωνία θερμικής επέκτασης και αναστέλλοντας το σχηματισμό θειικού αργύρου.

◦Στόχοι του νιτρικού ζιρκονίου (ZrN): Προτιμάται για κοσμήματα χαλκού, το ZrN παρουσιάζει ανώτερη αντοχή στη διάβρωση ενάντια στην εγγενή οξείδωση του χαλκού, διατηρώντας έναν φωτεινό χρυσό τόνο για χρόνια.

◦Στόχοι TiN-Au Alloy (περιεκτικότητα σε Au: 10·15%): Χρησιμοποιείται για κοσμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα, η προσθήκη χρυσού ενισχύει τον κορεσμό του χρώματος ώστε να ταιριάζει με τον φυσικό χρυσό,ενώ η κεραμική φάση TiN παρέχει βασική αντοχή στην φθορά.

•Διαφανείς στόχοι κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και κατά της οξείδωσης:

◦Φθοριούχο διοξειδωμένο οξείδιο του πυριτίου (F-SiO2) στόχοι: Η βασική επιλογή για το ανώτερο στρώμα, το F-SiO2 αποθέτει ένα διαφανές φιλμ νανοκλίμακας (15 25 nm) με επιφανειακή ενέργεια.Η ντόπινγκ με φθόριο δημιουργεί υδροφοβικές/ολεοφοβικές ιδιότητες (αντι-αποτυπώματα), ενώ η μήτρα πυριτίου σχηματίζει ένα πυκνό φράγμα ενάντια στο οξυγόνο και την υγρασία (αντιοξειδωτική).

◦Φθοριωμένος διαμαντένιος άνθρακας (F-DLC) στόχοι: Για εφαρμογές υψηλής ποιότητας, το F-DLC προσφέρει ενισχυμένη αντοχή στην φθορά (σκληρότητα:1800-2200 HV) παράλληλα με τη διαφάνεια (διαπερατότητα του φωτός ≥95%) και την απόδοση κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτωνΗ αμορφή δομή άνθρακα εμποδίζει τη διάχυση ιόντων, εμποδίζοντας την οξείδωση του υπόστρωμα και την υποβάθμιση της χρωματικής στρώσης.

2.2 Στόχοι για στρώματα που καλύπτονται με τριαντάφυλλο χρυσό + διαφανή στρώματα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και κατά της οξείδωσης

•Στόχοι στρώματος χρώματος:

◦Στόχοι κράματος τιτανίου-χρωμίου (Ti-Cr) (περιεκτικότητα σε Cr: 30~40%): Σπυρτώνοντας σε ατμόσφαιρα αζώτου, το Ti-Cr-N σχηματίζει μια μαλακή ροζ-χρυσή ταινία ιδανική για ασημένια κοσμήματα.,Ενώ η ντόπινγκ με άζωτο βελτιώνει τη ροζ απόχρωση (η υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτο βαθύνει τον ροζ χρώμα).

◦Στόχοι Ti-Cr (Ti-Cr-N) με νιτρογόνο: Χρησιμοποιούνται για κοσμήματα χαλκού, ο προ- νιτροποιημένος στόχος εξαλείφει τη διακύμανση του αζώτου στο θάλαμο.διασφαλίζοντας ομοιόμορφο χρώμα και σχηματίζοντας ένα φράγμα νιτρικών που αναστέλλει τη διάχυση ιόντων χαλκού στην επιφάνεια.

◦Στόχοι κράματος πυριτίου-χρωμίου (Si-Cr) + σύνθετο TiN: Για κοσμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα, το Si-Cr (Si: 20%, Cr: 80%) που ψεκάζεται με TiN δημιουργεί μια ταινία ροζ χρυσού με βελτιωμένη αντοχή.Το πυρίτιο προετοιμάζει την επιφάνεια για καλύτερη προσκόλληση του άνω στρώματος.

•Διαφανείς στόχοι κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και κατά της οξείδωσης:

◦Στόχοι νιτρικού πυριτίου (Si3N4): Ένας εξαιρετικά διαφανής (διαπερατότητα ≥96%) κεραμικός στόχος που σχηματίζει ένα πυκνό, ανθεκτικό στη διάβρωση φιλμ.ενώ η επιφάνεια του μπορεί να τροποποιηθεί με φθόριο μετά την αποσύνθεση για να επιτευχθούν ιδιότητες κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων (γωνία επαφής με το νερό > 115°).

◦Φ-SiO2-TiO2 Συνθετικοί στόχοι: Το συστατικό TiO2 αυξάνει την αντοχή σε γρατζουνιές (καρύδηση: 2000 HV) χωρίς να θυσιάζει τη διαφάνεια, καθιστώντας το κατάλληλο για κοσμήματα που είναι επιρρεπή στην καθημερινή χρήση (π.χ. βραχιόλια,Δαχτυλίδια).

2.3 Στόχοι για επιχρυσωμένα + διαφανή στρώματα αντι-αποτυπωμάτων και αντιοξειδωτικών

•Στόχοι στρώματος χρώματος:

◦Αγνοί στόχοι τιτανίου (Ti): Ιδανικός για την επίστρωση της βάσης των ασημένιων κοσμημάτων, το Ti σχηματίζει ένα λεπτό (0,1·0,2 μm) πυκνό στρώμα φραγμού που αποτρέπει την οξείδωση του αργύρου διατηρώντας παράλληλα ένα φωτεινό, ανακλαστικό ασημένιο τόνο.

◦Στόχοι αλουμινίου (Al): Χρησιμοποιείται για κοσμήματα χαλκού, η υψηλή αντανάκλαση του φωτός (≥ 92%) μιμείται το καθαρό ασήμι και η συμβατότητά του με τον χαλκό αποτρέπει την γαλβανική διάβρωση.

◦Στόχοι για κράμα Ti-Si (περιεκτικότητα σε Si: 15~20%): Για τα κοσμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα, το Ti-Si αποθέτει ένα ασημένιο φύλλο με ενισχυμένες ιδιότητες κατά της βλάβης.δημιουργώντας μια ομαλή βάση για το διαφανές ανώτερο στρώμα.

•Διαφανείς στόχοι κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων και κατά της οξείδωσης:

◦Στόχοι για το οξείδιο του αλουμινίου (Al2O3): Μια οικονομικά αποδοτική επιλογή με εξαιρετική διαφάνεια (διαπερατότητα ≥ 94%) και αντιοξειδωτικές επιδόσεις.Η εξαγωνική κρυστάλλινη δομή του Al2O3 ∆ σχηματίζει ένα αδιαπέραστο φράγμα, ενώ η επεξεργασία της επιφάνειας με υπεργυρωμένες ενώσεις (PFC) προσδίδει λειτουργικότητα κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων.

◦Φ-SiO2-ZrO2 Συνθετικοί στόχοι: Το οξείδιο του ζιρκόνιου (ZrO2) ενισχύει τη θερμική σταθερότητα, καθιστώντας το άνω στρώμα ανθεκτικό στις διακυμάνσεις θερμοκρασίας (π.χ. κατά το καθαρισμό κοσμημάτων).Το φιλμ διατηρεί τη διαφάνεια και τις ιδιότητες κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων ακόμη και μετά την έκθεση σε θερμοκρασία 150 °C.

3Προεπεξεργασία: Ίδρυμα για διπλή πρόσφυση

Η προεπεξεργασία είναι κρίσιμη για την εξάλειψη των επιφανειακών ρύπων (ελαιόλαδο, οξείδια, υπολείμματα γυάλωσης) και την ενεργοποίηση του υποστρώματος, εξασφαλίζοντας ισχυρή προσκόλληση μεταξύ του βασικού μετάλλου, της στρώσης χρώματος,και διαφανές ανώτατο στρώμαΌλες οι διαδικασίες ακολουθούν τα πρότυπα προστασίας από τη διάβρωση ISO 12944-4:2018 και προσαρμόζονται στις μοναδικές ιδιότητες του αργύρου, του χαλκού και του ανοξείδωτου χάλυβα.

3.1 Προεπεξεργασία για τα ασημένια κοσμήματα

Η υψηλή ευαισθησία του ασημιού στην θειοποίηση (μαύρο θειικό ασημί) απαιτεί στοχευμένο καθαρισμό:

1.Πλήρης γυάλισσα: Χρησιμοποιείται πάστα διαμαντιού 0,5 μm για μηχανική γυάλωση για την αφαίρεση γρατζουνιών, ακολουθούμενη από πάστα αλουμινίου 0,1 μm για καθρέφτιση.

2.Υπερήχθη απολύμανση: Βυθίζεται σε αλκαλικό διάλυμα (υδροξείδιο του νατρίου: 50 g/l, ανθρακικό νάτριο: 30 g/l, μη ιονικός επιφανειακά δραστικός παράγοντας: 5 g/l) σε θερμοκρασία 55±5°C για 12 ̇15 λεπτά.Η υπερηχητική συχνότητα (40 kHz) εξασφαλίζει την αφαίρεση των υπολειμμάτων κεριού γυάλωσης από τις ρωγμές.

3.Αφαίρεση οξειδίων: Βυθίστε το σε διάλυμα 6·8% κιτρικού οξέος σε θερμοκρασία 25°C για 3·4 λεπτά για να διαλυθεί το Ag2S, στη συνέχεια ξεπλύνετε με αποιονισμένο νερό (DI νερό) σε θερμοκρασία 40°C για να εξουδετερώσετε το οξύ.

4.Ενεργοποίηση πλάσματος: Επεξεργασία σε θάλαμο πλάσματος αργονίου (Ar) (δυναμικότητα ραδιοσυχνοτήτων: 350·450 W, πίεση: 5×10­2 Pa) για 2,5·3 λεπτά.αύξηση της ενέργειας επιφάνειας από 35 mN/m σε ≥50 mN/m για βελτιωμένη προσκόλληση στρώματος.

5.Σκούπιση υπό κενό: Στεγνώνονται σε θερμοκρασία 70±5°C για 15 λεπτά σε φούρνο κενού (πίεση: 1×10−1 Pa) για την αποτροπή της επαναοξειδωτικότητας.

3.2 Προεπεξεργασία για κοσμήματα χαλκού

Η τάση του χαλκού να σχηματίζει πράσινη πατίνα (CuO/CuCO3) απαιτεί αυστηρή αφαίρεση οξειδίων:

1.Στρογγυλοποιημένη άλεση: Ξεκινήστε με χαρτί ψαλίδας 400-λέγχους για να αφαιρέσετε παχιά στρώματα οξειδίου, στη συνέχεια χαρτί ψαλίδας 1000-λέγχους και 2000-λέγχους για την εξομάλυνση της επιφάνειας.

2.Αλκαλική απολιπαντική: Βυθίζεται σε θερμαινόμενο μπάνιο (υδροξείδιο του νατρίου: 100 g/l, φωσφορικό νάτριο: 50 g/l, πυριτικό νάτριο: 20 g/l) σε θερμοκρασία 75±5°C για 18~20 λεπτά.

3.Ενεργοποίηση με οξύ: Επεξεργαστείτε με 10% διάλυμα θειικού οξέος σε θερμοκρασία 25°C για 1,5 ̇2 λεπτά για να αφαιρεθούν τα υπολειπόμενα οξείδια, στη συνέχεια ξεπλύνετε με νερό DI τρεις φορές (κάθε 2 λεπτά) για να εξαλειφθούν ίχνη οξέος.

4.Καθαρισμός πλάσματος με δύο αέριαΧρησιμοποιήστε πλάσμα Ar-H2 (Ar:H2 = 3:1Το υδρογόνο μειώνει το υπόλοιπο CuO σε καθαρό χαλκό, ενώ τα ιόντα αριονίου χαρακίζουν την επιφάνεια για καλύτερη μηχανική σύνδεση.

5.Σκούπιση υπό κενό: Να στεγνώνεται σε θερμοκρασία 75°C για 20 λεπτά σε θάλαμο κενού με αζώτο για να αποφεύγεται η επανεμφάνισή της.

3.3 Προεπεξεργασία κοσμημάτων από ανοξείδωτο χάλυβα

Το ατσάλι ακατέργαστο με παθητική ταινία οξειδίου του χρωμίου (Cr2O3) πρέπει να τροποποιηθεί για την συμβατότητα στρώματος:

1.Υπερήχθης καθαρισμός: Καθαρίστε σε ένα ουδέτερο διάλυμα απορρυπαντικού (pH 7·8) σε θερμοκρασία 45±5°C για 10 λεπτά (υπερήχθης συχνότητα: 60 kHz) για την απομάκρυνση της σκόνης και του ελαίου.

2.Παθητική χαρακτική ταινίας: Βυθίζεται σε 5% διάλυμα υδροχλωριούχου οξέος σε θερμοκρασία 25 °C για 2 ̇ 2,5 λεπτά για να χαραχθεί το φιλμ Cr2O3, εκθέτοντας ένα φρέσκο υπόστρωμα Fe-Cr-Ni.

3.Έξοδος πλάσματος οξυγόνουΤο οξυγόνο οξειδώνει τους επιφανειακούς ρύπους και σχηματίζει υδροξυλικές ομάδες (- OH),βελτίωση της υγρασίας των υλικών επικάλυψης.

4.Γρήγορη ξήρανση: Στεγνώστε σε θερμοκρασία 80°C για 10 λεπτά σε φούρνο καθαρού αέρα για να εξασφαλιστεί ότι η επιφάνεια δεν θα έχει υγρασία.

4. Διαδικασία επικαλύψεως με κενό: βήμα-βήμα διπλής στρώσης

Η διαδικασία υιοθετεί ψεκασμό μαγνητρονίων αναγνωρισμένο για ομοιόμορφο πάχος φιλμ, ακριβή έλεγχο σύνθεσης,και ισχυρή προσκόλληση με ξεχωριστά στάδια για το στρώμα χρώματος και διαφανή κατάθεση στρώματος κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων/αντιοξειδωτικώνΟι βασικές παραμέτροι βελτιστοποιούνται για κάθε συνδυασμό υποστρώματος-χρώματος για να εξασφαλιστεί η συνέπεια.

4.1 Προετοιμασία προστίγματος

1.Σφράγιση φορτίου και θαλάμου: Τοποθετήστε τα προεπεξεργασμένα κοσμήματα σε εναλλασσόμενο ρεύμα (ταχύτητα περιστροφής: 1015 σ/min) για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη επίστρωση.

2.Αντλία κενού:

◦Πρωτογενής αντλία: Χρησιμοποιήστε μηχανική αντλία για να μειώσετε την πίεση σε 7,0 Pa (απομακρύνει το 90% του αέρα/βροχής).

◦Υψηλή άντληση κενού: Ενεργοποιείται μια τουρβομοριακή αντλία για να επιτευχθεί τελική πίεση 3 × 10−3 Pa. Αυτό το περιβάλλον υψηλής καθαρότητας αποτρέπει την παρέμβαση των μορίων αερίου με τα ατόματα-στόχους που έχουν ψεκαστεί,αποφεύγοντας την πορώδητητα και στα δύο στρώματα.

4.2 Βομβαρδισμός πλάσματος (ενεργοποίηση μετά την άντληση)

Εισάγουμε αέριο αργόνου με ροή 220 ∆280 μs και εφαρμόζουμε αρνητική τάση (-350 έως -450 V) στο κοσμηματοπωλείο.

•Ασημένια/αργυρό κοσμήματα: 6-7 λεπτά (για να αποφευχθεί η ζημιά στην επιφάνεια).

•Κοσμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα: 8-9 λεπτά (για να εμβαθύνει η ενεργοποίηση της επιφάνειας).

Αυτό το βήμα απομακρύνει τα υπολειπόμενα μολυσματικά και δημιουργεί μικρο-ακαθαρσία, ενισχύοντας τη μηχανική αλληλεπίδραση μεταξύ του υποστρώματος και του στρώματος χρώματος.

4.3 Αποσύνθεση της χρωματικής στρώσης (πρώτη στρώση)

Προσαρμογή των παραμέτρων ψεκασμού με βάση το στόχο υλικό και το υπόστρωμα: