Proses Lengkap Pelapisan Perak untuk Bagian Plastik dan Logam: Lini Penyemprotan UV vs. Mesin Pelapisan Vakum

Pelapisan perak telah menjadi hasil akhir yang umum di berbagai industri mulai dari interior otomotif dan elektronik konsumen hingga peralatan rumah tangga, dihargai karena kilau metaliknya yang halus, ketahanan terhadap korosi, dan keserbagunaan estetika. Dua teknologi dominan—penyemprotan UV dan pelapisan vakum (Physical Vapor Deposition, PVD)—memenuhi persyaratan berbeda dari substrat plastik dan logam. Sementara penyemprotan UV menawarkan efektivitas biaya dan kemampuan beradaptasi dengan geometri yang kompleks, pelapisan vakum memberikan daya tahan yang unggul dan tekstur logam yang otentik. Artikel ini merinci alur kerja lengkap dari kedua proses tersebut, mulai dari pra-perlakuan (pemolesan dan pembersihan ultrasonik) hingga langkah-langkah pelapisan inti, termasuk komposisi cat UV perak dan pemilihan target pelapisan vakum, dengan fokus pada adaptasi khusus substrat untuk bagian plastik dan logam.

Pra-Perlakuan: Pemolesan dan Pembersihan Ultrasonik

Pra-perlakuan sangat penting untuk memastikan daya rekat, keseragaman, dan umur panjang pelapisan, karena ketidaksempurnaan permukaan, kontaminan (oli, debu, oksida), atau sisa-sisa kotoran dapat menyebabkan pengelupasan, gelembung, atau kilap yang tidak merata. Prosesnya sedikit berbeda antara substrat plastik dan logam karena perbedaan kekerasan, ketahanan panas, dan porositas permukaan.

Pemolesan: Teknik Khusus Substrat

Pemolesan bertujuan untuk menciptakan permukaan yang halus dan bebas cacat yang meningkatkan sifat reflektif pelapisan perak’ dan mengurangi cacat yang terlihat.

Untuk Bagian Plastik

Substrat plastik (misalnya, ABS, PC, PMMA) relatif lunak (Shore D 60-85) dan rentan terhadap goresan, membutuhkan metode pemolesan yang lembut:

• Pemilihan Abrasif: Amplas berbutir halus (P1500-P2000) atau pasta pemolesan berlian (1-3 μm) digunakan untuk menghindari deformasi material. Untuk persyaratan kilap tinggi, polesan akhir dengan kain mikrofiber dan senyawa pemoles (mengandung alumina atau silika) menghasilkan kekasaran permukaan Ra ≤ 0,05 μm.

• Peralatan: Pemoles manual atau pemoles orbital kecepatan rendah (1000-1500 RPM) mencegah panas berlebih, yang dapat melengkungkan bagian termoplastik. Bagian plastik bertekstur melewati pemolesan agresif untuk mempertahankan pola permukaan asli, hanya membutuhkan pembersihan ringan untuk menghilangkan agen pelepas cetakan.

Untuk Bagian Logam

Substrat logam (misalnya, aluminium, baja, paduan seng) lebih keras (HV 100-300) dan mentolerir pemolesan yang lebih ketat:

• Urutan Abrasif: Pemolesan kasar dengan amplas aluminium oksida (P400-P800) menghilangkan bekas pengerjaan mesin, diikuti dengan pemolesan sedang (P1000-P1200) dan pemolesan halus (P1500-P2000) dengan pasta cerium oksida. Untuk hasil akhir seperti cermin, pemoles roda kain (2000-3000 RPM) dengan pasta kromium oksida menghasilkan Ra ≤ 0,02 μm.

• Pembersihan: Sebelum pemolesan, bagian logam menjalani pembersihan untuk menghilangkan tepi tajam, yang dapat menyebabkan penumpukan atau retak pelapisan.

Pembersihan Ultrasonik: Dekontaminasi Multi-Tahap

Pembersihan ultrasonik menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi (40-80 kHz) untuk melepaskan kontaminan dari mikro-pori dan permukaan yang rumit, mengungguli metode pembersihan tradisional untuk bagian berbentuk kompleks.

Catatan penting: Frekuensi ultrasonik diatur ke 40 kHz untuk plastik (mengurangi kerusakan kavitasi) dan 60-80 kHz untuk logam (meningkatkan penghilangan kontaminan). Bagian ditempatkan dalam keranjang jaring dengan lapisan lembut untuk menghindari goresan selama pembersihan.

Lini Penyemprotan UV: Proses Pelapisan Perak

Penyemprotan UV menerapkan pelapisan yang dapat disembuhkan dengan UV berwarna perak melalui penyemprotan elektrostatik, menawarkan pengeringan cepat, emisi VOC rendah, dan konsistensi warna yang sangat baik. Ini ideal untuk bagian plastik dan komponen logam yang tidak mudah aus.

Komposisi Cat UV Perak

Bahan inti yang menentukan hasil akhir dan kinerja perak adalah cat yang dapat disembuhkan dengan UV, diformulasikan sebagai berikut:

• Sistem Resin: Oligomer akrilat (uretan akrilat untuk fleksibilitas, epoksi akrilat untuk kekerasan) dan monomer (trimetilolpropana triakrilat, TMPTA) membentuk matriks film. Untuk plastik, oligomer fleksibel (pemanjangan saat putus ≥ 50%) mencegah retak; untuk logam, oligomer kaku (kekerasan ≥ 2H) meningkatkan ketahanan gores.

• Pigmen Perak: Bubuk serpihan aluminium (pasta perak aluminium) adalah pewarna utama, dengan ukuran partikel 5-20 μm dan perlakuan permukaan (agen pengikat silan) untuk meningkatkan dispersi dan ketahanan cuaca. Pemuatan pigmen (10-15% berdasarkan berat) mengontrol kilap metalik—pemuatan yang lebih tinggi menciptakan hasil akhir yang lebih cerah dan lebih reflektif.

• Aditif: Fotoinisiator (1-hidroksisikloheksil fenil keton, HCPK) menyerap sinar UV (365 nm) untuk memicu pengeringan; agen aliran (polisiloksan yang dimodifikasi polieter) mencegah kulit jeruk; agen anti-menguning (penyerap UV benzotriazol) mempertahankan kilau perak.

• Pelarut: Pengencer VOC rendah (etil asetat, isobutil asetat) menyesuaikan viskositas (15-20 s, cangkir DIN 4 mm) untuk kemampuan semprot, dengan pelarut residu minimal ( untuk menghindari gelembung.

Proses Penyemprotan dan Pengeringan

1. Aplikasi Primer (Opsional): Untuk plastik dengan daya rekat yang buruk (misalnya, PP), primer yang dapat disembuhkan dengan UV (akrilik + poliolefin terklorinasi) disemprotkan terlebih dahulu, dengan ketebalan film kering (DFT) 5-8 μm. Itu pra-dikeringkan dengan lampu UV (80-100 mJ/cm²) selama 10-15 detik.

2. Penyemprotan Cat UV Perak: Senjata semprot elektrostatik (tegangan 60-80 kV, tekanan semprot 0,3-0,5 MPa) menerapkan cat perak dalam 1-2 lapisan, mencapai DFT 15-25 μm. Jarak semprot adalah 20-30 cm, dengan kecepatan konveyor 1-2 m/menit untuk memastikan cakupan yang seragam.

3. Tahap Flash-Off: Bagian disimpan pada suhu kamar selama 5-10 menit untuk memungkinkan penguapan pelarut, mengurangi pembentukan lubang jarum selama pengeringan.

4. Pengeringan UV: Lampu merkuri (daya 80-120 W/cm) atau lampu LED UV (365 nm) mengeringkan pelapisan pada kecepatan konveyor 3-5 m/menit, dengan dosis energi total 300-500 mJ/cm². Waktu pengeringan adalah 1-3 detik, memastikan pengikatan silang penuh (kandungan gel ≥ 95%).

5. Aplikasi Topcoat (Opsional): Topcoat UV bening (DFT 10-15 μm) diterapkan untuk aplikasi yang sangat aus, dikeringkan dengan lintasan UV tambahan (200-300 mJ/cm²) untuk meningkatkan ketahanan gores (≥4H kekerasan pensil) dan ketahanan kimia.

Mesin Pelapisan Vakum: Proses Pelapisan Perak

Pelapisan vakum (sputtering magnetron) mengendapkan film logam perak tipis dalam lingkungan vakum tinggi, memberikan daya rekat, ketahanan aus, dan tekstur logam yang otentik yang unggul. Ini lebih disukai untuk bagian logam berkinerja tinggi dan komponen plastik premium.

Pemilihan Bahan Target untuk Pelapisan Perak

Target menentukan kemurnian, daya tahan, dan biaya hasil akhir perak. Dua opsi utama digunakan:

• Target Aluminium (Al): Pilihan paling umum (kemurnian 99,99%), menawarkan kilau perak cerah yang mirip dengan aluminium yang dipoles. Aluminium hemat biaya, stabil secara kimia, dan membentuk lapisan oksida padat (Al₂O₃) yang meningkatkan ketahanan korosi. Dimensi target bervariasi menurut ukuran ruang (biasanya 300×100×5 mm untuk peralatan skala kecil), dengan hasil sputtering 1,2 atom/ion.

• Target Perak (Ag): Untuk hasil akhir perak murni dan reflektif (misalnya, permukaan seperti cermin), target perak murni 99,99% digunakan. Perak memiliki reflektifitas luar biasa (≥95% untuk cahaya tampak) tetapi lebih lunak (HV 60-80) dan lebih mahal daripada aluminium. Ini sering digunakan untuk aplikasi kelas atas (misalnya, elektronik mewah, trim otomotif) dengan lapisan pelindung untuk mencegah noda.

Proses Sputtering Magnetron

1. Pemuatan dan Pemasangan: Bagian yang telah dipra-perlakuan dipasang pada perlengkapan yang berputar (rotasi planet, 5-10 RPM) untuk memastikan pelapisan yang seragam. Bagian plastik menggunakan perlengkapan suhu rendah untuk menghindari kerusakan termal.

2. Evakuasi Vakum: Ruang dievakuasi ke tekanan dasar 1×10⁻³ Pa menggunakan pompa turbomolekuler, menghilangkan udara dan kelembaban yang menyebabkan cacat film (lubang jarum, oksidasi).

3. Pembersihan Pemboman Ion: Gas Argon (Ar) diperkenalkan (tekanan 1×10⁻¹ Pa), dan bias negatif (-300 hingga -500 V) diterapkan pada bagian. Ion Argon membombardir permukaan, menghilangkan kontaminan sisa dan mengaktifkan substrat (meningkatkan daya rekat). Langkah ini berlangsung 5-10 menit.

4. Sputtering dan Deposisi: Target diberi energi dengan catu daya DC (2-5 kW), menciptakan plasma yang mengionisasi gas argon. Ion Argon membombardir target, mengeluarkan atom logam (Al atau Ag) yang mengendap pada bagian yang berputar. Parameter utama:

• Tekanan Deposisi: 2×10⁻² Pa (laju aliran argon 20-30 sccm).

• Suhu Deposisi: 80-120°C untuk plastik, 150-200°C untuk logam.

• Ketebalan Film: 50-200 nm (mengontrol kilau perak—film yang lebih tebal lebih reflektif).

1. Perlakuan Pasca-Deposisi: Setelah deposisi, ruang dibersihkan dengan nitrogen, dan bagian didinginkan hingga suhu kamar (20-30 menit). Lapisan pelindung tipis (SiO₂ atau Al₂O₃, 20-50 nm) sering kali disputter untuk meningkatkan ketahanan aus dan mencegah noda (kritis untuk target perak).

Inspeksi Pasca-Pelapisan dan Kontrol Kualitas

Kedua proses memerlukan pengujian yang ketat untuk memastikan kepatuhan kinerja:

• Uji Daya Rekat: Uji potong silang (ASTM D3359) dengan peringkat 100/100 (tidak ada pengelupasan) untuk logam; uji selotip (3M 610) untuk plastik (tidak ada pelepasan pelapisan).

• Inspeksi Estetika: Penilaian visual di bawah pencahayaan standar D65 memeriksa ketidakrataan, lubang jarum, atau penyimpangan warna (ΔE ≤ 1,0 untuk rona perak).

• Sifat Fisik: Kekerasan pensil (≥2H untuk penyemprotan UV, ≥3H untuk pelapisan vakum), ketahanan abrasi (≥500 siklus dengan beban 500g, ASTM D4060), dan ketahanan korosi (uji semprotan garam 48 jam, ASTM B117—tidak ada karat atau perubahan warna).

• Ketebalan Film: Pengukur ketebalan digital (presisi 1 μm untuk pelapisan UV, 1 nm untuk pelapisan vakum) memverifikasi kepatuhan DFT.

Perbandingan Proses dan Skenario Aplikasi

Aplikasi Umum

• Penyemprotan UV: Plastik interior otomotif (trim dasbor, gagang pintu), casing elektronik konsumen (penutup belakang ponsel), mainan, dan peralatan rumah tangga.

• Pelapisan Vakum: Bagian logam eksterior otomotif (pelek roda, kisi-kisi), elektronik premium (bingkai laptop), perangkat medis, dan perlengkapan logam dekoratif.