이중 레이어 진공 코팅: 은, 구리 및 스테인리스 스틸 주얼리에 대한 컬러 도금 + 투명 지문 방지 및 산화 방지 레이어
1. 소개
글로벌 주얼리 시장에서 소비자들은 미적 우아함과 장기적인 기능성을 모두 갖춘 제품을 점점 더 추구하고 있습니다. 지문 얼룩, 표면 산화 및 색상 퇴색은 전통적인 도금 후에도 은, 구리 및 스테인리스 스틸 주얼리에 지속적인 문제점으로 자리 잡았습니다. 진공 코팅 기계 기술은 이중 레이어 증착 시스템을 통해 이러한 문제를 해결합니다: 시각적 매력을 제공하는 색상별 베이스 레이어 (금, 로즈 골드, 실버)와 외관을 손상시키지 않으면서 성능을 보호하는 투명 지문 방지 및 산화 방지 탑 레이어
가 있습니다. 이 기사에서는 금 도금 + 지문 방지/산화 방지 레이어, 로즈 골드 도금 + 지문 방지/산화 방지 레이어, 실버 도금 + 지문 방지/산화 방지 레이어의 세 가지 핵심 응용 분야에 대한 대상 재료 선택, 전처리 프로토콜, 단계별 코팅 공정 및 이중 레이어 필름 특성을 체계적으로 자세히 설명합니다. 각 레이어의 재료 구성과 기능적 시너지를 명확히 함으로써 제품 내구성과 시장 경쟁력을 향상시키려는 주얼리 제조업체에 실행 가능한 기술 지침을 제공합니다.
2. 대상 재료 선택: 색상 및 보호를 위한 이중 레이어 시너지
이중 레이어 코팅의 성능은 색상 레이어와 투명 탑 레이어의 대상 재료의 호환성 및 기능적 상호 보완성에 전적으로 달려 있습니다. 각 대상은 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다. 색상 레이어 대상은 생생하고 일관된 색상과 기판에 대한 접착력을 보장하는 반면, 투명 지문 방지/산화 방지 대상은 광학적 선명도, 낮은 표면 에너지(지문 방지) 및 조밀한 장벽 특성(산화 방지)을 보장합니다. 모든 대상은 "주얼리 표면 코팅 안전 표준"(EN 1811:2019)을 준수하며 핀홀이나 헤이즈와 같은 결함을 방지하기 위해 순도가 ≥99.95%입니다.
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
불소화 다이아몬드 유사 탄소(F-DLC) 대상: 고급 응용 분야의 경우 F-DLC는 투명성(광선 투과율 ≥95%) 및 지문 방지 성능과 함께 향상된 내마모성(경도: 1800–2200 HV)을 제공합니다. 비정질 탄소 구조는 이온 확산을 차단하여 기판 산화 및 색상 레이어 열화를 방지합니다.
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
F-SiO₂-TiO₂ 복합 대상: TiO₂ 성분은 투명성을 희생하지 않고 스크래치 저항성(경도: 2000 HV)을 높여 일상적인 마모가 있는 주얼리(예: 팔찌, 반지)에 적합합니다.
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).• 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
F-SiO₂-ZrO₂ 복합 대상: 산화 지르코늄(ZrO₂)은 열적 안정성을 향상시켜 탑 레이어가 온도 변동(예: 주얼리 세척 중)에 강합니다. 필름은 150°C에 노출된 후에도 투명성과 지문 방지 특성을 유지합니다.
3. 전처리 공정: 이중 레이어 접착의 기초
전처리는 표면 오염 물질(오일, 산화물, 연마 잔류물)을 제거하고 기판을 활성화하여 베이스 금속, 색상 레이어 및 투명 탑 레이어 간의 강력한 접착력을 보장하는 데 중요합니다. 모든 공정은 ISO 12944-4:2018 부식 방지 표준을 따르며 은, 구리 및 스테인리스 스틸의 고유한 특성에 맞게 조정됩니다.
3.1 은 주얼리 전처리
4.1 코팅 전 준비1. 정밀 연마
: 전처리된 주얼리를 회전 고정 장치(회전 속도: 10–15 rpm)에 놓고 균일한 코팅을 보장합니다. 진공 챔버를 밀봉하고 누출 테스트를 수행합니다(누출률 ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s).2. 초음파 탈왁싱
: 25°C에서 5% 염산 용액에 2–2.5분 동안 담가 Cr₂O₃ 필름을 에칭하여 신선한 Fe-Cr-Ni 기판을 노출시킵니다.3. 산화물 제거
: 산소(O₂) 플라즈마 챔버(RF 전력: 550–650 W, 압력: 4×10⁻² Pa)에서 3–4분 동안 처리합니다. 산소는 표면 오염 물질을 산화시키고 수산기(-OH)를 형성하여 코팅 재료의 습윤성을 향상시킵니다.4. 플라즈마 활성화
: Ar-H₂ 플라즈마(Ar:H₂ = 3:1, RF 전력: 450–550 W)를 3–3.5분 동안 사용합니다. 수소는 잔류 CuO를 순수 구리로 환원시키는 반면, Ar 이온은 표면을 에칭하여 기계적 결합을 개선합니다.5. 진공 건조
: 재산화를 방지하기 위해 진공 오븐(압력: 1×10⁻¹ Pa)에서 70±5°C에서 15분 동안 건조합니다.
3.2 구리 주얼리 전처리
4.1 코팅 전 준비1. 등급 연삭
: 전처리된 주얼리를 회전 고정 장치(회전 속도: 10–15 rpm)에 놓고 균일한 코팅을 보장합니다. 진공 챔버를 밀봉하고 누출 테스트를 수행합니다(누출률 ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s).2. 알칼리 탈지
: 25°C에서 5% 염산 용액에 2–2.5분 동안 담가 Cr₂O₃ 필름을 에칭하여 신선한 Fe-Cr-Ni 기판을 노출시킵니다.3. 산 활성화
: 산소(O₂) 플라즈마 챔버(RF 전력: 550–650 W, 압력: 4×10⁻² Pa)에서 3–4분 동안 처리합니다. 산소는 표면 오염 물질을 산화시키고 수산기(-OH)를 형성하여 코팅 재료의 습윤성을 향상시킵니다.4. 이중 가스 플라즈마 세척
: Ar-H₂ 플라즈마(Ar:H₂ = 3:1, RF 전력: 450–550 W)를 3–3.5분 동안 사용합니다. 수소는 잔류 CuO를 순수 구리로 환원시키는 반면, Ar 이온은 표면을 에칭하여 기계적 결합을 개선합니다.5. 진공 건조
: 재변색을 방지하기 위해 질소 퍼지 진공 챔버에서 75°C에서 20분 동안 건조합니다.
3.3 스테인리스 스틸 주얼리 전처리
4.1 코팅 전 준비1. 초음파 세척
: 전처리된 주얼리를 회전 고정 장치(회전 속도: 10–15 rpm)에 놓고 균일한 코팅을 보장합니다. 진공 챔버를 밀봉하고 누출 테스트를 수행합니다(누출률 ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s).2. 수동 필름 에칭
: 25°C에서 5% 염산 용액에 2–2.5분 동안 담가 Cr₂O₃ 필름을 에칭하여 신선한 Fe-Cr-Ni 기판을 노출시킵니다.3. 산소 플라즈마 에칭
: 산소(O₂) 플라즈마 챔버(RF 전력: 550–650 W, 압력: 4×10⁻² Pa)에서 3–4분 동안 처리합니다. 산소는 표면 오염 물질을 산화시키고 수산기(-OH)를 형성하여 코팅 재료의 습윤성을 향상시킵니다.4. 급속 건조
: 수분 없는 표면을 보장하기 위해 청정 공기 오븐에서 80°C에서 10분 동안 건조합니다.
4. 진공 코팅 공정: 단계별 이중 레이어 증착
이 공정은 균일한 필름 두께, 정확한 조성 제어 및 강력한 접착력을 위해 인정받는 마그네트론 스퍼터링을 채택하여 색상 레이어와 투명 지문 방지/산화 방지 레이어 증착을 위한 별도의 단계를 거칩니다. 일관성을 보장하기 위해 각 기판-색상 조합에 대해 주요 매개변수가 최적화됩니다.
4.1 코팅 전 준비1. 로드 및 챔버 밀봉
: 전처리된 주얼리를 회전 고정 장치(회전 속도: 10–15 rpm)에 놓고 균일한 코팅을 보장합니다. 진공 챔버를 밀봉하고 누출 테스트를 수행합니다(누출률 ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s).2. 진공 펌핑
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
1차 펌핑: 기계식 펌프를 사용하여 압력을 7.0 Pa로 줄입니다(공기/수증기의 90% 제거).◦
고진공 펌핑: 터보분자 펌프를 활성화하여 최종 압력 3×10⁻ Pa에 도달합니다. 이 고순도 환경은 스퍼터링된 대상 원자와 가스 분자 간의 간섭을 방지하여 두 레이어 모두에서 다공성을 방지합니다.
4.2 플라즈마 폭격(펌핑 후 활성화)
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).•
은/구리 주얼리: 6–7분(표면 손상 방지).•
스테인리스 스틸 주얼리: 8–9분(표면 활성화 심화).
이 단계는 잔류 오염 물질을 제거하고 미세 거칠기를 생성하여 기판과 색상 레이어 간의 기계적 맞물림을 향상시킵니다.
4.3 색상 레이어 증착(첫 번째 레이어)
|
대상 재료 및 기판에 따라 스퍼터링 매개변수를 조정합니다. |
응용 |
대상 |
전력(W) 가스 흐름 |
(sccm) 증착 시간 |
(분) 필름 두께 |
(μm) |
|
재료 구성 |
금 도금(은 베이스) |
TiN-Al(5% Al) |
900–1000 |
Ar: 250 |
16–18 |
0.35–0.4 |
|
질화 티타늄 알루미늄 |
금 도금(구리 베이스) |
ZrN |
1000–1100 |
Ar: 260 |
18–20 |
0.4–0.45 |
|
질화 지르코늄 |
금 도금(스테인리스 스틸) |
TiN-Au(12% Au) |
1100–1200 |
Ar: 270 |
20–22 |
0.45–0.5 |
|
질화 티타늄 금 |
로즈 골드 도금(은 베이스) |
Ti-Cr(35% Cr) |
850–950 |
Ar:N₂=200:80
