فرآیند پوشش خلاء برای مجموعه های ظروف: فنجان ها، بشقاب ها، کاسه ها و ظروف

پوشش خلاء تبدیل به یک تکنولوژی محوری در صنعت تولید ظروف میز شده است، ارائه زیبایی شناسی بهبود یافته، دوام، و عملکرد به اقلام روزمره مانند فنجان، بشقاب، کاسه،و ظرف هااین فرآیند پیشرفته شامل قرار دادن فیلم های نازک از مواد مختلف بر روی سطح ظروف میز در شرایط خلاء بالا، تضمین پوشش یکنواخت، چسبندگی و مقاومت در برابر لباس،خوردگی، و تغییرات دمایی. در زیر تجزیه و تحلیل دقیق فرآیند پوشش خلاء که به طور خاص برای مجموعه ظروف میز طراحی شده است، ارائه شده است.همراه با مواد هدف (هدف ها) و گاز های مورد نیاز برای دستیابی به رنگ های مختلف، که هم دقت فنی و هم کاربرد عملی را تضمین می کند.

1آماده سازی پیش پوشش

موفقیت پوشش خلاء تا حد زیادی بستگی به قبل از درمان کامل دارد، زیرا آلاینده های روی سطح ظروف می توانند چسبندگی و کیفیت فیلم را به خطر بیندازند. این مرحله شامل سه مرحله کلیدی است:تمیز کردن، خشک کردن و بارگذاری. ابتدا، ظروف (فنجان ها، بشقاب ها، کاسه ها، ظروف) با استفاده از یک محلول شوینده قلیایی خفیف، از طریق پاکسازی فوق صوتی تمیز می شوند. این فرآیند به طور موثر روغن، گرد و غبار،اثر انگشت، و بقایای زباله های ساختاری ٪ آلاینده های رایج که می توانند باعث سوراخ شدن یا پوست شدن پوشش شوند. امواج فوق صوتی حباب های میکروسکوپی ایجاد می کنند که فرو می ریزند.جدا کردن ذرات بدون خراشیدن سطح ظروف، که برای حفظ مواد پایه (معمولاً شیشه، سرامیک یا پلاستیک درجه غذایی) بسیار مهم است. پس از تمیز کردن، ظروف میز با آب دیونیزه شده شسته می شود تا بقایای مواد شوینده را از بین ببرد.سپس در فر خلاء در درجه 80-120 درجه سانتیگراد برای 30-60 دقیقه خشک می شود.این مرحله اطمینان از حذف کامل رطوبت را فراهم می کند، زیرا حتی بخار آب می تواند در طول فرآیند خلاء با مواد پوشش واکنش نشان دهد و منجر به نقص شود.ظروف خشک شده به دقت روی وسایل چرخشی داخل اتاق خلاء بارگذاری می شوند.دستگاه ها برای چرخش 360 درجه طراحی شده اند تا اطمینان حاصل شود که تمام سطوح، از جمله دیواره های داخلی فنجان ها و قسمت های پایین صفحات، پوشش یکسانی دریافت می کنند.

2تخليه اتاق خلاء

پس از بارگذاری ظروف، اتاق خلاء بسته می شود و تخلیه می شود تا هوا و رطوبت را از بین ببرد.که منجر به ضخامت نابرابر و چسبندگی ضعیف می شود. فرآیند تخلیه در دو مرحله انجام می شود: خشن کردن و خلاء بالا. ابتدا یک پمپ نورد چرخان فشار داخل اتاق را به حدود 10-3 mbar (میلی بار) کاهش می دهد ،که بیشتر هوا را از بین می بردسپس، یک پمپ پخش یا پمپ توربومولیکولی فشار را به 10−6 تا 10−8 mbar کاهش می دهد، ایجاد یک محیط با خلاء بالا.این فشار بسیار کم برخورد بین ذرات پوشش و مولکول های هوا را به حداقل می رساند، اجازه می دهد تا ذرات در خطوط مستقیم از هدف به سطح ظروف غذا سفر کنند.دمای داخل اتاق به تدریج به 60-100 درجه سانتیگراد افزایش می یابد تا تمام رطوبت باقیمانده روی سطح ظروف میز جذب شود.، تضمین شرایط مناسب پوشش.

3پاکسازی پلاسما (اختیاری اما توصیه می شود)

برای ظروف ساخته شده از مواد با انرژی سطح پایین (مانند پلاستیک یا شیشه) ، تمیز کردن پلاسما یک مرحله اختیاری اما بسیار توصیه شده برای بهبود چسبندگی فیلم است.مقدار کمی گاز بی اثر (معمولا آرگون) وارد اتاق خلاء می شود.، و یک میدان الکتریکی برای یونیزاسیون گاز اعمال می شود و پلاسما ایجاد می کند. یون های پلاسما سطح ظروف را بمباران می کنند،از بین بردن هر گونه آلاینده های ارگانیک باقی مانده و فعال کردن سطح با افزایش خشکی و انرژی سطح آناین فرآیند فعال سازی پیوند شیمیایی بین ظروف و فیلم پوشش را افزایش می دهد و خطر پوست شدن یا پاره شدن را در طول استفاده کاهش می دهد. تمیز کردن پلاسما به طور معمول 5~10 دقیقه طول می کشد.بسته به ماده ظروف و سطح مطلوب چسبندگی.

4- رسوب پوشش: مواد هدف و گاز برای رنگ های مختلف

فرآیند رسوب پوشش شامل تبخیر یا اسپتر کردن یک ماده هدف و رسوب آن بر روی سطح ظروف است. انتخاب مواد هدف و گاز، رنگ، پایان،و خواص پوششدر زیر رایج ترین رنگ های مورد استفاده برای ظروف غذا همراه با مواد هدف و گاز های مربوطه آورده شده است:

4.1 نقره (پایان فلزی)

نقره به دلیل ظاهر فلزی ظریف و مقاومت در برابر خوردگی، انتخاب محبوبی برای ظروف است. ماده مورد استفاده برای پوشش نقره نقره با خلوص بالا (Ag، 99.99٪ خلوص) است.روش رسوب به طور معمول اسپتر کردن ماگنترون است، که در آن یک میدان الکتریکی ولتاژ بالا به هدف نقره اعمال می شود، که باعث می شود اتم های نقره به اتاق خلاء بیرون کشیده شوند. آرگون (Ar) به عنوان گاز اسپتر استفاده می شود،از آنجا که بی اثر است و با هدف نقره یا سطح ظروف غذا واکنش نشان نمی دهدیون های آرگون هدف نقره را بمباران می کنند و اتم های نقره را از بین می برند که سپس بر روی ظروف چرخنده قرار می گیرند و یک فیلم نقره نازک و یکنواخت (ضخامت: 50 ≈ 100 نانومتر) را تشکیل می دهند. این پوشش با دوام است.مقاوم به خراش، و یک پایان روشن و بازتاب دهنده مناسب برای استفاده رسمی و روزمره را فراهم می کند.

4.2 طلا (پایان فلزی)

پوشش طلا، یک لمسه لوکس به ظروف میز اضافه می کند و آن را برای مناسبت های ویژه ایده آل می کند. مواد مورد نظر طلا با خلوص بالا (Au، 99.99٪ خلوص) است و روش رسوب آن اسپتر کردن ماگنترون است.همانند پوشش نقره ای، آرگون (Ar) به عنوان گاز اسپوتر استفاده می شود تا از واکنش های شیمیایی جلوگیری شود. برای یک طناب طلایی گرم تر، مقدار کمی مس (Cu) می تواند به هدف طلا اضافه شود (آلیاژ Au-Cu،(90٪ Au + 10٪ Cu)ضخامت پوشش بین 50 تا 150 نانومتر است، بسته به عمق رنگ مورد نظر. پوشش طلا بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و حتی پس از استفاده مکرر و تمیز کردن، درخشش خود را حفظ می کند.

4.3 طلایی رز (پایان فلزی)

طلایی رز یک رنگ مدرن برای ظروف رومیزی مدرن است که با رنگ گرم و طلایی صورتی مشخص می شود. مواد مورد نظر یک آلیاژ طلا، مس و نقره (Au-Cu-Ag،به طور معمول 75٪ Au + 20٪ Cu + 5٪ Ag)از اسپتر کردن مغناطیس استفاده می شود، با ارگون (Ar) به عنوان گاز اسپتر کردن. محتوای مس در آلیاژ رنگ صورتی پوشش را می دهد، در حالی که نقره روشنایی و دوام آن را افزایش می دهد.ضخامت پوشش معمولاً 60×120 nm است، تضمین یک پایان یکنواخت و مقاوم در برابر خراش که هم طراحی های مدرن و هم کلاسیک ظروف را تکمیل می کند.

4.4 سیاه (پایان مات یا درخشان)

روکش سیاه همه کاره است و برای ظروف معمولی و مدرن مناسب است. دو ماده هدف رایج استفاده می شود: نیتریت تیتانیوم (TiN) و نیتریت کرومیوم (CrN) برای سیاه درخشان،یا کربنیتریتریت تیتانیوم (TiCN) برای سیاه ماتبرای سیاه درخشان، اسپتر کردن ماگنترون با استفاده از یک هدف تیتانیوم (Ti) یا کرومیوم (Cr) با نیتروژن (N2) به عنوان گاز واکنش انجام می شود.اتم های تیتانیوم یا کروم با نیتروژن در اتاق خلاء واکنش نشان می دهند تا TiN یا CrN را تشکیل دهند، که به صورت یک فیلم سیاه درخشان (ضخامت: 80 ≈ 150 نانومتر) بر روی ظروف میز قرار می گیرد. برای سیاه مات، یک هدف تیتانیوم کربن (Ti-C) استفاده می شود،با مخلوط نیتروژن (N2) و متان (CH4) به عنوان گاز های واکنشی. محتوای کربن از متان یک پایان مات ایجاد می کند ، در حالی که نیتروژن دوام را افزایش می دهد. آرگون (Ar) به عنوان یک گاز اسپتر برای بهبود یکسانی فیلم اضافه می شود.

4.5 آبی (پایینی فلزی یا آبی)

پوشش های آبی از آبی فلزی عمیق تا آبی روشن رنگ می باشد، بسته به ماده مورد نظر و ضخامت پوشش.یک هدف کوبالت (Co) با اکسیژن (O2) به عنوان گاز واکنشی استفاده می شود.برای رنگ آبی آبی، یک هدف دی اکسید تیتانیوم (TiO2) با آرگون (Ar) به عنوان گاز اسپتر استفاده می شود.ضخامت فیلم TiO2 به دقت کنترل می شود (100~200 نانومتر) تا اثرات تداخل ایجاد شودبه عنوان یک جایگزین، یک هدف سیلیکون (Si) با اکسیژن (O2) می تواند برای تشکیل دی اکسید سیلیکون (SiO2) استفاده شود، که هنگامی که در لایه های نازک قرار می گیرد،رنگ های آبی رنگدار را تولید می کند.

4.6 قرمز (پایان فلزی)

پوشش های قرمز برای ظروف غذاخوری با استفاده از یک هدف اکسید مس (CuO) یا یک هدف اکسید آهن (Fe2O3) حاصل می شود. برای قرمز فلزی، یک هدف مس (Cu) با اکسیژن (O2) به عنوان گاز واکنشی استفاده می شود،شکل CuO که به عنوان یک فیلم قرمز روشن (ضخامتبرای یک قرمز عمیق تر، یک هدف آهن (Fe) با اکسیژن (O2) استفاده می شود و Fe2O3 (همیتیت) را تشکیل می دهد که دارای رنگ قرمز غنی و عمیق است.آرگون (Ar) به عنوان یک گاز اسپوتر برای اطمینان از رسوب یکنواخت اضافه می شودپوشش قرمز برای ظروف مهمانی محبوب است و لمس پر جنب و جوش را به محیط ناهار خوری اضافه می کند.

5درمان پس از پوشش

پس از قرار دادن پوشش، اتاق خلاء به تدریج به فشار جوی تخلیه می شود تا از آسیب به پوشش ناشی از تغییرات ناگهانی فشار جلوگیری شود.سپس ظروف میز از اتاق خارج می شوند و تحت درمان پس از پوشش قرار می گیرند تا دوام و عملکرد را افزایش دهنداین شامل گرم کردن در فر دمای پایین (100-150 °C) برای 30-60 دقیقه است که چسبندگی فیلم پوشش را بهبود می بخشد و استرس های داخلی را کاهش می دهد.برای ظروف مخصوص تماس با غذا، یک پوشش محافظ شفاف (معمولا SiO2 یا Al2O3) با استفاده از همان فرآیند پوشش خلاء اعمال می شود. این پوشش فوقانی ایمن از مواد غذایی، مقاوم به خراش است،و از واکنش پوشش با مواد غذایی یا مواد تمیز کننده جلوگیری می کنددر نهایت، ظروف میز برای یکسانی پوشش، ثبات رنگ،و چسبندگی با استفاده از تجهیزات تخصصی مانند یک پروفیلومتر (برای اندازه گیری ضخامت) و یک آزمایش کننده قطعه (برای آزمایش چسبندگی).

6کنترل کیفیت و بسته بندی

کنترل کیفیت یک مرحله نهایی حیاتی برای اطمینان از اینکه ظروف رومیزی پوشش داده شده با استانداردهای صنعت مطابقت دارد. هر قطعه به صورت بصری برای نقص هایی مانند سوراخ های سوزن، خراش ها، رنگ ناهموار،یا پوست کردناندازه گیری ضخامت در چندین نقطه انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که پوشش با محدوده مشخص شده مطابقت دارد (50 ~ 200 نانومتر، بسته به رنگ و ماده).آزمایش چسبندگی شامل ساخت یک الگوی کراس هاچ بر روی پوشش با یک تیغه تیز و استفاده از نوار چسب اگر پوشش جدا نمی شود، از آزمون عبور می کند. ظروف غذا نیز برای ایمنی مواد غذایی آزمایش می شوند، اطمینان حاصل می شود که هیچ ماده مضر در هنگام تماس با پوشش به مواد غذایی وارد نمی شود.ظروف رومیزی پوشش داده شده به دقت در مواد محافظ بسته بندی شده اند تا از خراش در طول حمل و نقل و ذخیره سازی جلوگیری شود..