Processo completo de revestimento a vácuo para jóias: revestimento em ouro, revestimento em titânio e além

A tecnologia de revestimento a vácuo, predominantemente a deposição física de vapor (PVD) e a deposição química de vapor (CVD), revolucionou a indústria da joalheria, oferecendo produtos ecológicos, duráveis,e soluções de acabamento de superfície de alta qualidade para revestimento de ouroAo contrário da galvanização tradicional, que depende de produtos químicos tóxicos, o revestimento a vácuo opera num ambiente fechado e de baixa pressão.Assegurar a conformidade com as normas ambientais internacionais, tais como a RoHS da UE e a REACHO processo envolve uma série de etapas interconectadas, desde o pré-tratamento até à inspecção pós-revestimento, onde a precisão de cada fase tem um impacto directo na aparência, adesão,e longevidadeEste artigo detalha o fluxo de trabalho completo do revestimento a vácuo para jóias, com foco na limpeza ultra-sônica, requisitos de polir a superfície,e as características distintas, incluindo os períodos de retenção da cor, dos revestimentos de ouro e titânio reais.

Pré-tratamento: a base de revestimentos de alta qualidade

O pré-tratamento é universalmente reconhecido como a fase mais crítica no revestimento a vácuo, uma vez que contaminantes de superfície como óleo, cera, óxidos e poeira podem causar falha do revestimento, incluindo descascamento, borbulha,Esta fase compreende dois processos principais: polimento da superfície e limpeza em várias etapas, com a tecnologia ultrasônica desempenhando um papel fundamental na obtenção de uma descontaminação completa.

Requisitos de polir de superfície

O polimento é essencial para criar um substrato liso e uniforme que melhore a adesão do revestimento e o apelo visual.O processo segue uma abordagem sequencial de "poluição bruta → poluição média → poluição fina" utilizando equipamentos como polidores de rodas de tecido e máquinas de poluição abrasivaPara as jóias decorativas que requerem acabamentos semelhantes a espelhos, a rugosidade da superfície deve ser controlada dentro de Ra 0,030 μm, garantindo a consistência do reflexo da luz e a uniformidade do revestimento.Para peças com efeitos texturizados.por exemplo, sabotar ou escovar), estas texturas são aplicadasdepoisPara joias funcionais, tais como acessórios de piercing médicos, o polir visa uma rugosidade moderada (Ra 0,1-0.3 μm) para criar micro-fossas que atuam como "âncoras" para o revestimentoOs materiais de polimento variam de acordo com o substrato: as pastas de óxido de alumínio são utilizadas para metais comuns como ligas de cobre,enquanto as pastas de diamante são preferidas para materiais mais duros como o aço de titânio.

Limpeza por ultra-som e descontaminação em vários estágios

A limpeza por ultra-som utiliza ondas sonoras de alta frequência (normalmente 40 kHz) para gerar bolhas microscópicas em soluções de limpeza,que implodem para remover contaminantes de áreas complexas como gravuras e estruturas ocasO processo de limpeza segue uma sequência rigorosa para eliminar diferentes tipos de impurezas:

• Eliminação da cera: A jóia polida é imersa num removente de cera alcalina fraca (concentração de 8-10%) a 75 ± 2 °C durante 240 ± 10 segundos.que contenham etoxilatos de ésteres metílicos de ácidos graxos e dietanolamida de cocoUm fluxo de água suplementar de 3L/24H mantém a eficácia da solução, sendo recomendada a substituição semanal.
• Degreasing: Em seguida, as peças são submetidas a desengraçamento por ultra-som em um desengraçador alcalino de 4-5% a 55 ± 2 °C durante 240 ± 10 segundos.Formulação do desengraçador, incluindo os etoxilados de alquilfenol e as alcanolaminas do óleo de coco, assegura uma emulsificação completa do óleo sem danificar o substrato.
• Ativação da superfíciePara eliminar as películas de óxido na nanoescala formadas durante o polimento (que dificultam a adesão do revestimento),As jóias são tratadas com uma solução mista de KMnO4 (100±10 g/L) e NaOH (20±5 g/L) a 50±2°C durante 240±10 segundos.Este processo de gravação suave refresca a superfície do metal, melhorando a sua reatividade com o material de revestimento.
• Neutralização e enxaguamento: Após a ativação, as jóias são neutralizadas numa solução de ácido oxálico (H2C2O4) (50 ± 10 g/l) a temperatura ambiente para remover os oxidantes residuais.Em seguida, é enxaguado com água desionizada em três etapas consecutivas para eliminar os resíduos químicos, com um último enxaguamento com água pura para evitar depósitos minerais.
• Secagem: As jóias limpas são secadas num forno a vácuo a 80-100°C durante 30 a 60 minutos para remover toda a umidade..Durante todo o processo de limpeza, são realizadas enxaguamentos por pulverização (5L/min) entre cada etapa para evitar a contaminação cruzada.

Revestimento a vácuo: processos de deposição do núcleo

Após o pré-tratamento, a jóia é transferida para uma câmara de vácuo para revestimento.formação de filme uniformeSão utilizadas duas técnicas primárias para o revestimento de ouro e titânio: pulverização por magnetrão e revestimento por íons multi-arco.

Revestimento em ouro real (revestimento em ouro PVD)

O revestimento de ouro real PVD deposita uma fina camada de ouro puro (Au) ou liga de ouro (por exemplo, Au-Pd) na superfície da jóia,oferecer uma alternativa rentável ao ouro maciço, mantendo a aparência de ouro genuínoO processo usa tipicamente pulverização por magnetrão, onde os íons argônio são acelerados por um campo elétrico para bombardear um alvo de ouro, ejetando átomos de ouro que se depositam na jóia rotativa.Os principais parâmetros incluem::

• Nível de vácuo: Mantido a 2×10−3 Pa para evitar a oxidação dos átomos de ouro.
• Temperatura de deposição: Controlado a 150-200°C para evitar a deformação do substrato (crítico para desenhos delicados).
• Espessura do revestimento: 0,5-1,5 μm para jóias decorativas; camadas mais espessas (2-3 μm) são usadas para itens de alto desgaste, como anéis.
• Melhoria da adesão: Uma fina camada intermédia de titânio (Ti) ou cromo (Cr) é frequentemente depositada primeiro para melhorar a ligação do substrato douro.

Para as jóias de qualidade superior, um processo híbrido combina revestimento iônico de arco múltiplo (para a camada intermédia) e pulverização por magnetrão (para a camada de ouro),resultando num revestimento com dureza HV 1500-2000 ∼30 vezes mais duro que o ouro galvanizado tradicionalIsto aumenta a resistência aos arranhões e a longevidade.

Manutenção da cor do revestimento de ouro real

O período de retenção da cor do revestimento em ouro real PVD varia de2 a 5 anosOs principais fatores que influenciam a longevidade incluem:

• Espessura do revestimento: As camadas mais grossas (2-3 μm) podem prolongar a retenção de cor para 4-5 anos, enquanto as camadas mais finas (0,5-1 μm) podem desaparecer ligeiramente após 2-3 anos.
• Exposição ambiental: O contato com cosméticos, perfumes, cloro (piscinas) ou suor ácido acelera a oxidação, reduzindo a retenção de cor em 30-50%.
• Qualidade do substrato: Os metais comuns de alta pureza (por exemplo, aço de titânio) minimizam a corrosão galvânica, preservando a camada de ouro por mais tempo do que as ligas de baixa qualidade.

Revestimento em titânio (revestimento em nitreto de titânio)

O revestimento de titânio, comumente referido como "ouro de titânio" (TiN), produz um revestimento durável e resistente à corrosão com uma tonalidade dourada-bronze distinta.que ioniza átomos de titânio através de arcos de alta tensão, acelerando-os em direção à jóia com um viés negativo (-500 a -1000V) para melhorar a adesão.

• Preparação de alvos: Para assegurar a integridade do revestimento, são utilizados alvos de titânio de alta pureza (99,99%).
• Introdução de gás reativo: O nitrogénio (N2) é injetado na câmara para reagir com íons de titânio, formando TiN.
• Controle de processos: A temperatura de deposição é definida em 200-300°C, com uma espessura de revestimento de 1-2 μm.A camada de TiN resultante tem uma resistência excepcional ao desgaste (resistindo a testes de salinagem de 48 horas sem corrosão) e um acabamento refletor com 95% de refletividade da luz após polir.

Para cores personalizadas (por exemplo, titânio de ouro rosa), alvos de liga (Ti-Al) ou ajustes de mistura de gás (ratio N2/Ar) são usados para modificar as propriedades ópticas do revestimento.

Retenção de cor do revestimento de titânio

O revestimento de titânio oferece uma retenção de cor superior em comparação com o revestimento de ouro real, variando de3 a 8 anosA sua longevidade é atribuída a:

• Inercia material: O TiN é quimicamente estável, resistente à oxidação, à corrosão e à reação com óleos de pele ou produtos químicos domésticos.
• Dureza: Com dureza HV 2000-2500, o revestimento é altamente resistente a arranhões, evitando danos à superfície que expõem o substrato e causam descoloração.
• Densidade da camada: O revestimento iônico multi-arco produz uma película densa e sem buracos de alfinete que atua como uma barreira contra os fatores ambientais.retenção de cor permanece acima de 70% após 5 anos.

Comparação entre o revestimento de ouro real e o revestimento de titânio

A fim de fornecer uma referência clara para os fabricantes e consumidores, as principais diferenças entre o revestimento de ouro real PVD e o revestimento de titânio são resumidas a seguir:

Tratamento pós-revestimento e inspecção da qualidade

A fase final garante que o revestimento atenda aos padrões estéticos e de desempenho, envolvendo resfriamento, acabamento e testes rigorosos.

Refrigeração e acabamento

Após a deposição, a câmara de vácuo é gradualmente preenchida com nitrogênio para liberar a pressão, e as jóias são resfriadas à temperatura ambiente durante 2-4 horas.É evitado o arrefecimento rápido para evitar a fissuração induzida por esforço térmicoPara peças decorativas, um polir final com uma roda de pano macia remove pequenas imperfeições da superfície e aumenta o brilho.não é efectuado um polimento adicional para preservar o padrão de superfície desejado.

Inspecção da qualidade

Os protocolos de inspecção abrangem várias métricas de desempenho:

• Medição da espessura: Um manômetro digital de espessura (precisão 0,1 μm) verifica a uniformidade do revestimento, com desvios superiores a ± 0,1 μm que requerem retrabalho.
• Teste de adesão: O ensaio de fita (ASTM D3359) e o ensaio de corte transversal são utilizados para assegurar que o revestimento não se descasca nem se despedaça.
• Teste de dureza: Um testador de micro-dureza mede a dureza do revestimento, com requisitos mínimos de HV 1200 para revestimento de titânio e HV 800 para revestimento de ouro.
• Avaliação Estética: Inspecção visual sob verificações de iluminação padronizadas para descoloração, buracos de pin ou irregularidades.
• Validação da retenção de cores: Os testes de envelhecimento acelerados (por exemplo, exposição a raios UV durante 1000 horas, imersão em suor durante 500 horas) preveem a longevidade no mundo real; o revestimento em ouro deve manter ≥ 80% da cor após 500 horas,enquanto o revestimento de titânio deve reter ≥ 90%.
• Ensaios funcionais: A resistência à corrosão (spray de sal) e à resistência ao desgaste (teste de abrasão) são realizadas para jóias de alto desempenho.

Vantagens e aplicações industriais

O revestimento a vácuo oferece numerosas vantagens em relação aos métodos tradicionais: sustentabilidade ambiental (não há resíduos tóxicos), desempenho superior do revestimento (densidade, adesão e durabilidade),e versatilidade entre os materiais (ouroO ouro real é amplamente utilizado em jóias de luxo (por exemplo,(colares e brincos de ouro rosa) para equilibrar custo e atração de luxo, enquanto o revestimento de titânio domina os mercados de jóias funcionais (por exemplo, relógios desportivos, piercings médicos) devido à sua resistência aos arranhões e à corrosão.À medida que a procura dos consumidores por jóias ecológicas e duradouras aumenta, a tecnologia de revestimento a vácuo continua a evoluir,com tendências que incluem revestimentos compósitos multifuncionais (resistentes ao desgaste + antibacterianos) e controlo inteligente do processo (monitorização da espessura em tempo real).