PVD कोटिंग में स्थिर गोल्ड, ब्लैक और रोज़ गोल्ड रंग कैसे प्राप्त करें

मल्टी-आर्क आयन + मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग हाइब्रिड सिस्टम के साथ स्थिर गोल्ड, ब्लैक और रोज़ गोल्ड PVD रंग कैसे प्राप्त करें, यह जानें। रंग स्थिरता और बैच स्थिरता के लिए टारगेट-गैस रेसिपी, प्रक्रिया नियंत्रण समाधान और हाइब्रिड मशीन के लाभों की खोज करें।

H1: PVD कोटिंग में स्थिर गोल्ड, ब्लैक और रोज़ गोल्ड रंग कैसे प्राप्त करें

रंग स्थिरता सजावटी PVD कोटिंग निर्माताओं के लिए शीर्ष दर्द बिंदुओं में से एक है। 2025 के एक उद्योग सर्वेक्षण में पाया गया कि 68% ग्राहक शिकायतें बैच-से-बैच रंग भिन्नता से उत्पन्न होती हैं—यहां तक कि सोने की गर्मी या काले रंग की गहराई में सूक्ष्म बदलाव भी अस्वीकृत आदेशों का कारण बन सकते हैं।

ग्राहक हर उत्पादन रन में अटूट एकरूपता की मांग करते हैं:

• सुसंगत सोने की चमक (बहुत पीतल या पीला नहीं)
• गहरा, गैर-लुप्त होता काला (कोई भूरा रंग नहीं)
• समृद्ध रोज़ गोल्ड (संतुलित गुलाबी-सोने का रंग)
• सटीक इंद्रधनुषी रंग (समान रंग प्रगति)

यह मार्गदर्शिका बताती है कि हाइब्रिड PVD सिस्टम (मल्टी-आर्क आयन + मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग) रंग अस्थिरता को कैसे हल करते हैं, कार्रवाई योग्य डेटा और सामग्री व्यंजनों के साथ।

H2: रंग स्थिरता सबसे बड़ी PVD चुनौती क्यों है

सजावटी PVD रंग फिल्म संरचना, मोटाई और संरचना का एक नाजुक संतुलन है—7 महत्वपूर्ण कारकों से आसानी से बाधित:

• गैस अनुपात अस्थिरता: N₂/Ar में 5% बदलाव TiN सोने को "24K-जैसे" से "कॉपर-टोन्ड" में बदल सकता है।
• तापमान में उतार-चढ़ाव: सब्सट्रेट तापमान ±20°C फिल्म क्रिस्टलीयता को बदलते हैं, जिससे रोज़ गोल्ड नारंगी रंग में बदल जाता है।
• टारगेट वियर: Cr लक्ष्यों का 10% क्षरण रोज़ गोल्ड संतृप्ति को 15% तक कम कर देता है।
• फिक्स्चर रोटेशन मुद्दे: असमान रोटेशन 10-15% मोटाई भिन्नता बनाता है, जिससे रंग बैंडिंग होती है।
• पंप डिग्रेडेशन: वैक्यूम लीक (5×10⁻³ Pa से ऊपर) ऑक्सीजन पेश करते हैं, जिससे काले कोटिंग्स सुस्त हो जाते हैं।
• चैंबर संदूषण: सोने के रन से अवशिष्ट Ti बाद के काले कोटिंग्स को ग्रे रंग में रंग देता है।
• ऑपरेटर परिवर्तनशीलता: मैनुअल रेसिपी समायोजन ΔE (रंग अंतर) को 2.3x तक बढ़ाता है।

पारंपरिक एकल-प्रक्रिया PVD इन मुद्दों को बढ़ाता है: आर्क आयन प्लेटिंग मजबूत आसंजन प्रदान करता है लेकिन असमान फिल्में, जबकि मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग एकरूपता सुनिश्चित करता है लेकिन कमजोर बंधन। समाधान? हाइब्रिड तकनीक।

H2: मल्टी-आर्क आयन + मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग हाइब्रिड मशीनें क्यों अपरिहार्य हैं

हाइब्रिड PVD सिस्टम दो तकनीकों की ताकत को "आसंजन बनाम एकरूपता" ट्रेडऑफ़ को हल करने के लिए जोड़ते हैं। यहाँ विज्ञान है:

1. पूरक कोर लाभ

• मल्टी-आर्क आयन प्लेटिंग: उच्च-आयनीकरण प्लाज्मा (80-90% आयनीकरण दर) उत्पन्न करता है जो सब्सट्रेट को एट करता है और एक घने, धातु संबंधी रूप से बंधे बेस लेयर को जमा करता है। यह स्पटरिंग-ओनली प्रक्रियाओं की तुलना में 300% तक आसंजन में सुधार करता है, जो आभूषण और हार्डवेयर जैसे पहनने के लिए प्रवण अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
• मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग: प्लाज्मा को सीमित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है, परमाणु-स्तर की एकरूपता के साथ अल्ट्रा-स्मूथ (Ra < 0.5 nm) रंग परतें जमा करता है। स्पटरिंग फिल्में ΔE को कम करती हैं 2.5।

2. डेटा-समर्थित प्रदर्शन लाभ

2025 AGC प्लाज्मा अध्ययन ने सजावटी कोटिंग्स के लिए हाइब्रिड बनाम एकल प्रक्रियाओं की तुलना की:

 

मीट्रिक	आर्क-ओनली	स्पटरिंग-ओनली	हाइब्रिड सिस्टम
रंग ΔE (बैच-से-बैच)	2.8	1.5	0.8
आसंजन (क्रॉस-कट टेस्ट)	5B	3B	5B
फिल्म एकरूपता (%)	82	96	98

*स्रोत: AGC प्लाज्मा, "बड़े-क्षेत्र PVD उपकरण में नवाचार" 2025 *

H2: हाइब्रिड PVD मशीनों की मुख्य विशेषताएं

आधुनिक हाइब्रिड सिस्टम रंग स्थिरता को अधिकतम करने के लिए उन्नत इंजीनियरिंग को एकीकृत करते हैं:

1. डुअल-सोर्स सिंक्रनाइज़ेशन

• स्वतंत्र आर्क और स्पटर कैथोड: आर्क लक्ष्य (Ti, Cr) आसंजन परतें जमा करते हैं; स्पटर लक्ष्य (TiAl, Zr, CrTi) रंग परतें बनाते हैं।
• पल्स पावर कंट्रोल: टारगेट वियर की भरपाई के लिए आर्क करंट (50-150A) और स्पटर पावर (1-5kW) को वास्तविक समय में समायोजित करता है।

2. सटीक प्रक्रिया निगरानी

• इन-लाइन स्पेक्ट्रोफोटोमीटर: जमाव के दौरान रंग ΔE को मापें, 0.1 sccm के भीतर गैस प्रवाह समायोजन को ट्रिगर करें।
• थर्मोकपल सरणियाँ + इन्फ्रारेड पाइरोमीटर: सब्सट्रेट तापमान को 70-120°C पर बनाए रखें (पारंपरिक PVD के लिए 200-300°C बनाम), प्लास्टिक और मिश्र धातु सब्सट्रेट के साथ संगत।

3. संदूषण-मुक्त जमाव

• टर्बो-आणविक पंप: बेस प्रेशर प्राप्त करें <1×10⁻⁴ Pa, ऑक्सीजन/नमी हस्तक्षेप को खत्म करना।
• पोस्ट-रन प्लाज्मा सफाई: Ar आयन बमबारी के साथ अवशिष्ट कोटिंग सामग्री को हटाता है, क्रॉस-संदूषण को कम करता है।

4. मॉड्यूलर लचीलापन

• रंग अनुकूलन के लिए पूरे सिस्टम को फिर से कॉन्फ़िगर किए बिना लक्ष्यों (TiAl, Zr, CrTi) और गैस मॉड्यूल (N₂, C₂H₂, CH₄) का स्वैप करें।

H2: रंग-विशिष्ट लक्ष्य + गैस रेसिपी (अनुसंधान डेटा के साथ)

स्थिर रंग सटीक सामग्री संयोजनों पर निर्भर करते हैं। नीचे उद्योग-सिद्ध रेसिपी हैं जिन्हें SEM और स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री परीक्षणों द्वारा मान्य किया गया है:

1. गोल्ड कोटिंग्स: TiAlN और ZrN सिस्टम

गोल्ड PVD नाइट्राइड-आधारित फिल्मों पर निर्भर करता है, जिसमें N₂ अनुपात गर्मी को निर्धारित करता है:

 

लक्ष्य प्रकार	गैस संरचना	प्रक्रिया पैरामीटर	रंग विशेषताएं
Ti-Al मिश्र धातु (50:50)	N₂/(Ar+N₂) = 33-50%	बायस: -80V; तापमान: 100°C	चमकीला पीला-सोना (ΔE <0.9)
Ti-Al मिश्र धातु (50:50)	N₂/(Ar+N₂) = 83%	बायस: -100V; तापमान: 120°C	गहरा प्राचीन सोना (कठोरता: 21.5 GPa)
ZrN (99.5% शुद्धता)	N₂/Ar = 40:60	बायस: -90V; तापमान: 90°C	हल्का शैंपेन सोना (संक्षारण प्रतिरोध: 1000h नमक स्प्रे)

सर्वश्रेष्ठ प्रक्रिया: आर्क (Ti बेस लेयर) + मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग (TiAlN/ZrN रंग परत)

2. रोज़ गोल्ड कोटिंग्स: CrTi-कार्बन नाइट्राइड

रोज़ गोल्ड का गुलाबी रंग क्रोमियम-टाइटेनियम मिश्र धातुओं से C₂H₂ के साथ प्रतिक्रिया करके आता है:

• लक्ष्य: Cr-Ti मिश्र धातु (70:30)
• गैस मिक्स: N₂ (10 sccm) + C₂H₂ (50-150 sccm) + Ar (200 sccm)
• महत्वपूर्ण नियंत्रण: C₂H₂ प्रवाह दर—50 sccm = हल्का गुलाब; 150 sccm = गहरा गुलाब (ΔE <1.0 बैचों में)।
• प्रक्रिया: मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग (गैर-पहनने वाले अनुप्रयोगों के लिए आर्क की आवश्यकता नहीं)

3. ब्लैक कोटिंग्स: टाइटेनियम/ज़िरकोनियम/क्रोमियम कार्बाइड

ब्लैक PVD को समान अंधेरे के लिए उच्च-कार्बन फिल्मों की आवश्यकता होती है:

 

लक्ष्य प्रकार	गैस संरचना	रंग स्थिरता डेटा
Ti (99.9%)	C₂H₂/Ar = 1:10	ΔE <0.7 5000h UV एक्सपोजर के बाद
Zr (99.5%)	C₂H₂/Ar = 1:8	कोई भूरा मलिनकिरण नहीं (कठोरता: 31 GPa)
Cr (99.9%)	CH₄/Ar = 1:12	मैट ब्लैक फिनिश (आसंजन: 5B)

सर्वश्रेष्ठ प्रक्रिया: मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग (उच्च-पहनने वाले भागों के लिए आर्क वैकल्पिक)

H2: रंग स्थिरता के लिए 7 उन्नत रणनीतियाँ

मूल प्रक्रिया नियंत्रण पर निर्माण, ये तकनीकें 95% रंग भिन्नता को समाप्त करती हैं:

1. मानकीकृत लक्ष्य कंडीशनिंग

क्षरण दर को स्थिर करने के लिए 30 मिनट के प्री-स्पटरिंग (केवल Ar) के साथ नए लक्ष्यों को तोड़ें—ΔE को 40% तक कम करता है।

2. गैस प्रवाह अंशांकन को लॉक करें

गैस अनुपात को ±0.5% के भीतर बनाए रखने के लिए मासिक रूप से कैलिब्रेटेड मास फ्लो कंट्रोलर (MFC) का उपयोग करें।

3. फिक्स्चर रोटेशन को अनुकूलित करें

98% कवरेज एकरूपता के लिए 5 rpm क्रांति + 10 rpm रोटेशन के साथ ग्रह फिक्स्चर अपनाएं।

4. बायस वोल्टेज बहाव की निगरानी करें

5V से अधिक उतार-चढ़ाव फिल्म सरंध्रता को बढ़ाते हैं—±1V सटीकता के साथ वोल्टेज नियामक स्थापित करें।

5. प्रेडिक्टिव कूलिंग लागू करें

PID नियंत्रण के साथ पानी से ठंडा होने वाले सब्सट्रेट होल्डर तापमान स्पाइक्स (>±5°C) को रोकते हैं जो रोज़ गोल्ड को नारंगी रंग में बदल देते हैं।

6. रेसिपी प्रबंधन को डिजिटाइज़ करें

PLC सिस्टम में रेसिपी लॉक करें; समायोजन के लिए पर्यवेक्षक अनुमोदन की आवश्यकता है—ऑपरेटर-प्रेरित त्रुटियों को 75% तक कम करता है।

7. ΔE परीक्षण के साथ मान्य करें

ASTM D2244 मानकों का उपयोग करें: ΔE >1.2 (अशिक्षित आंखों को दिखाई देने वाला) वाले बैचों को अस्वीकार करें।