Sebagai material fundamental untuk dekorasi bangunan, ubin keramik memiliki kualitas permukaan yang secara langsung memengaruhi daya tarik estetika dan masa pakai suatu ruangan. Dekorasi permukaan ubin tradisional sebagian besar mengandalkan glasir, sablon, dan teknik pembakaran tiga dimensi. Meskipun teknik ini dapat menciptakan warna dan pola tertentu, teknik ini memiliki keterbatasan dalam menampilkan tampilan metalik, meningkatkan kekerasan permukaan, dan menahan korosi. Dengan meningkatnya ekspektasi konsumen, permintaan pasar untuk ubin yang menggabungkan kilau metalik dengan daya tahan yang sangat baik terus meningkat.
Pengenalan teknologi pelapisan vakum telah membuka kemungkinan baru untuk perawatan permukaan ubin keramik. Dengan meminjam prinsip pelapisan yang digunakan untuk permukaan kaca optik dan memodifikasi peralatan terkait—seperti menambahkan sistem pembersihan bombardir ion dan mengendapkan lapisan transisi—keramik dan bahan non-logam lainnya dapat diikat erat dengan logam seperti titanium dan zirkonium, membentuk lapisan tahan korosi atau tahan aus. Teknik ini banyak digunakan dalam pemrosesan mendalam permukaan ubin keramik, menghasilkan efek memukau dalam hasil akhir seperti emas, platinum, dan warna-warni, sepenuhnya menggantikan produk yang terbuat dari emas atau platinum murni.
1.Prinsip teknis dan pengaturan peralatan pelapisan ubin keramik
1.1.Prinsip Teknis
Pelapisan vakum untuk ubin keramik terutama menggunakan teknologi sputtering vakum multi-arc plasma magnetron. Prinsip intinya adalah: dalam kondisi vakum, digunakan pelepasan busur bertegangan rendah dan arus tinggi untuk menguapkan material target melalui pelepasan gas, mengionisasi baik material yang diuapkan maupun gas. Kemudian, menggunakan efek percepatan medan listrik, material yang diuapkan dan produk reaksinya diendapkan ke permukaan benda kerja.
Melapisi permukaan non-logam seperti keramik jauh lebih rumit daripada melapisi bahan konduktif seperti logam. Karena keramik tidak menghantarkan listrik, ion logam tidak dapat mengendap dan mengikat seperti pada substrat logam. Solusinya adalah menambahkan sistem pembersihan ion dan lapisan transisi tengah sebelum pelapisan sebenarnya. Dengan terlebih dahulu mengendapkan lapisan transisi logam, seperti titanium atau kromium, lapisan fungsional yang datang berikutnya dapat menempel dengan kuat.
1.2.Pengaturan Perangkat Khas
Mengambil mesin pelapis magnetron multi-arc tipe 1400 yang digunakan untuk pelapisan ubin keramik sebagai contoh, peralatan ini terutama mencakup bagian-bagian berikut:
Ruang vakum: diameter 1400 mm, tinggi 1600 mm, terbuat dari baja tahan karat 304 dengan struktur jaket berpendingin air berlapis ganda.
Sistem vakum: terdiri dari pompa difusi (kecepatan pemompaan 9400 L/s), pompa Roots (300 L/s), pompa mekanik , dan pompa penopang. Dibutuhkan waktu kurang dari 30 menit untuk memompa dari tekanan atmosfer ke vakum kerja saat kosong, dengan vakum akhir hingga 5×10⁻⁴ Pa.
Multi-arc target: total 12, katoda titanium berukuran φ90mm×40mm, diberi daya dan dinyalakan secara independen.
Magnetron sputtering pelapisan target: 1, dengan kekuatan medan magnet internal di atas 5000 Gauss.
Perangkat pemasangan berputar benda kerja: desain 5-sumbu, mendukung revolusi dan rotasi untuk memastikan pelapisan seragam pada permukaan ubin.
Sistem bombardir ion: catu daya bombardir tegangan tinggi DC 3000V, 5kW untuk pembersihan dan aktivasi pra-pelapisan.
Sistem pemanasan dan kontrol suhu: 3 tabung pemanas inframerah berbentuk U, menggunakan modul silikon yang dikontrol PID untuk kontrol suhu.
2.Proses lengkap pelapisan vakum untuk ubin keramik
(1) Pra-perawatan dan pengeringan substrat. Membersihkan permukaan ubin adalah fundamental untuk kualitas pelapisan. Biasanya, kain katun bersih dengan air suling digunakan untuk menyeka permukaan untuk menghilangkan debu dan minyak. Untuk meningkatkan efisiensi dan mengurangi waktu pemanasan di ruang vakum, ubin yang telah dirawat perlu dipanggang dalam oven sekitar 250°C selama minimal 20 menit, memastikan semua air yang terserap di permukaan ubin benar-benar menguap.
(2) Pemuatan dan vakum. Cepat letakkan ubin kering di rak benda kerja di ruang vakum. Mulai sistem rotasi untuk memastikan berjalan lancar, lalu tutup pintu tungku. Pemompaan vakum dilakukan secara bertahap: pertama, gunakan pompa mekanik dan pompa Roots untuk vakum kasar cepat; ketika vakum mencapai sekitar 2×10⁻¹ Pa, beralih ke pompa difusi untuk pemompaan halus, akhirnya mencapai tingkat vakum sekitar 3×10⁻³ Pa.
(3) Pemanasan dan degassing benda kerja. Setelah tingkat vakum tercapai, mulai putar benda kerja dan nyalakan daya pemanasan. Suhu ubin secara bertahap naik (biasanya tidak melebihi 400°C). Langkah pemanasan ini membantu mengeluarkan gas sisa di dalam substrat, mencegah degassing memengaruhi kualitas pelapisan di kemudian hari.
(4) Pembersihan ion dan pengendapan lapisan dasar titanium. Argon dimasukkan, dan sistem bombardir tegangan tinggi diaktifkan untuk melakukan pembersihan ion pada permukaan ubin. Tegangan bombardir umumnya 400-500V, dan Anda dapat mengamati fenomena pelepasan melalui jendela pandang untuk menilai efek pembersihan. Setelah pembersihan selesai, sesuaikan arus ke 10-12A dan tegangan ke 600-800V untuk mengendapkan lapisan dasar titanium pada permukaan ubin, berlangsung sekitar 2-3 menit.
(5) Deposisi multi-arc titanium nitrida (emas) atau titanium (perak). Setelah lapisan dasar titanium diendapkan, kurangi argon dan isi dengan nitrogen kemurnian tinggi. Di bawah vakum sekitar 3×10⁻¹Pa hingga 6×10⁻¹Pa, mulai target multi-arc untuk deposisi titanium nitrida selama sekitar 3-5 menit untuk mendapatkan lapisan seperti emas. Jika efek perak diperlukan, cukup lanjutkan pengendapan lapisan titanium dalam atmosfer argon.
(6) Pendinginan dan pengeluaran. Setelah pelapisan selesai, matikan sumber busur dan gas secara berurutan, biarkan benda kerja sedikit mendingin, lalu isi dengan udara hingga tekanan atmosfer, buka tungku dan keluarkan produk. Siklus produksi penuh memakan waktu sekitar 15 hingga 20 menit.
3.Kekuatan Inti dan Nilai Aplikasi
Efek dekoratif yang luar biasa. Pelapisan vakum dapat menciptakan warna emas murni, perak, atau pelangi pada permukaan ubin, dengan warna yang merata dan kilau yang cerah. Bentuk permukaan juga dapat dirancang sebelumnya sesuai kebutuhan desain, dan setelah pelapisan, bagian yang tidak diinginkan dapat dihilangkan dengan pemolesan untuk menghasilkan produk artistik dengan tekstur yang hidup dan warna yang cerah. Ubin Christoc dari Gardenia Italia menggunakan teknologi PVD untuk pelapisan emas dan perak, secara efektif meniru tampilan bahan berharga.
Daya tahan yang sangat meningkat. Lapisan titanium nitrida (TiN) dan zirkonium nitrida (ZrN) dapat mencapai ketebalan 0,7 hingga 1,6 μm, dan pengujian menunjukkan bahwa lapisan ini memiliki ketahanan gores dan stabilitas korosi yang baik, membuatnya cocok untuk kelembaban tinggi, pencucian harian, dan pembersih kimia rumah tangga. Lapisan menempel dengan baik, memiliki struktur yang padat, dan mempertahankan kilau yang tahan lama.
Keunggulan perlindungan lingkungan dan biaya. Dibandingkan dengan pelapisan daun emas asli atau pencetakan air emas tradisional, pelapisan vakum tidak menggunakan bahan logam mulia, tidak menghasilkan polusi, memiliki waktu pemrosesan yang singkat, dan berbiaya rendah, menjadikannya cocok untuk produksi industri skala besar. Proses pelapisan terjadi di dalam ruang vakum, sehingga tidak ada polusi atau kebisingan.
Potensi fungsionalitas yang luas. Selain tujuan dekoratif, dengan mendoping elemen antibakteri seperti perak atau tembaga ke dalam pelapisan PVD, permukaan ubin dapat memperoleh sifat sterilisasi yang signifikan, menjadikannya cocok untuk ruang medis dengan persyaratan kebersihan yang ketat, seperti ruang operasi dan bangsal pasien.
4.Tantangan Teknis dan Tren Pengembangan
Pelapisan vakum untuk ubin keramik masih menghadapi beberapa tantangan. Perbedaan ekspansi termal antara substrat keramik dan lapisan logam dapat memengaruhi stabilitas jangka panjang pelapisan. Ditambah lagi, peralatannya cukup mahal dan membutuhkan operator untuk memiliki keterampilan kontrol proses yang baik.
Seiring teknologi sputtering berionisasi tinggi seperti HiPIMS menjadi lebih matang dan peralatan domestik meningkat, pelapisan vakum untuk ubin keramik akan semakin berkembang. Ini akan berevolusi dari sekadar pelapis dekoratif menjadi 'pelapis fungsional' yang juga menawarkan sifat antibakteri, pembersihan mandiri, dan tahan aus, memberikan dorongan besar bagi transformasi dan peningkatan industri keramik bangunan.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
