Двухслойное вакуумное покрытие: цветовое покрытие + прозрачные антиотпечатки пальцев и антиоксидационные слои на серебряных, медных и нержавеющих ювелирных изделиях

1Введение.

На мировом рынке ювелирных изделий потребители все чаще и чаще ищут продукты, которые сочетают эстетическую элегантность с долгосрочной функциональностью.и цвет бледнеет стали постоянными болевыми точками для серебраТехнология вакуумного покрытия машин решает эти проблемы с помощью двухслойной системы осаждения:цветоспецифический базовый слой(золото, розовое золото, серебро), что обеспечивает визуальную привлекательность, иПрозрачный верхний слой, защищенный от отпечатков пальцев и от окисленияЭта статья систематически подробно описывает выбор целевого материала, протоколы предварительной обработки, поэтапные процессы покрытия,и характеристики двухслойной пленки для трех основных применений: позолоченные + слои, защищающие от отпечатков пальцев/от окисления, позолоченные + слои, защищающие от отпечатков пальцев/от окисления, и позолоченные + слои, защищающие от отпечатков пальцев/от окисления.Уточнение материального состава и функциональной синергии каждого слоя, он предоставляет практические технические рекомендации для производителей ювелирных изделий, направленные на повышение долговечности продукции и конкурентоспособности на рынке.

2Выбор целевого материала: двуслойное взаимодействие для цвета и защиты

Производительность двухслойного покрытия полностью зависит от совместимости и функциональной взаимодополняемости целевых материалов для цветового слоя и прозрачного верхнего слоя.Каждая цель должна соответствовать строгим требованиям.: цветные пласты обеспечивают яркие, последовательные оттенки и адгезию на субстрат, а прозрачные цели против отпечатков пальцев / антиоксидации гарантируют оптическую ясность,низкая поверхностная энергия (противоотпечатки пальцев)Все цели соответствуют стандарту безопасности покрытия поверхности ювелирных изделий (EN 1811:2019) и имеют чистоту ≥ 99.95% для предотвращения дефектов, таких как отверстия или туман.

2.1 Цели для покрытых золотом + прозрачных антиотпечатков пальцев и антиокислительных слоев

•Цели цветового слоя:

◦Титановый нитрид (TiN) Цели: наиболее широко используется для покрытия золотом, так как TiN образует теплую, 18K золотоподобную пленку с твердостью 2000 ‰ 2500 HV. Допированный 5 ‰ 8% алюминия (Al),Цели TiN-Al улучшают адгезию к серебряным субстратам, уменьшая диспропорцию теплового расширения и ингибируя образование сульфида серебра.

◦Цели нитрида циркония (ZrN): предпочтительно для ювелирных изделий из меди, ZrN демонстрирует превосходную коррозионную устойчивость к присущему окислению меди, сохраняя яркий золотой тон в течение многих лет.

◦Цели для сплава TiN-Au (содержание Au: 1015%): используется для ювелирных изделий из нержавеющей стали, добавление золота повышает насыщенность цвета, чтобы соответствовать натуральному золоту,в то время как керамическая фаза TiN обеспечивает фундаментальную износостойкость.

•Прозрачные цели для защиты от отпечатков пальцев и антиоксидации:

◦Фторированный оксид кремния (F-SiO2) Цели: основной выбор для верхнего слоя, F-SiO2 откладывает прозрачную пленку на наномасштабе (15 ‰ 25 нм) с поверхностной энергией.Допинг фтора создает гидрофобные/олеофобные свойства (противоотпечатки пальцев), в то время как матрица кремния образует плотный барьер против кислорода и влаги (антиоксидация).

◦Цели фторированного алмазоподобного углерода (F-DLC): для высококачественных приложений F-DLC предлагает повышенную износостойкость (жесткость:Прозрачность (проницаемость света ≥95%) и эффективность защиты от отпечатков пальцевАморфная структура углерода блокирует диффузию ионов, предотвращая окисление субстрата и деградацию цветового слоя.

2.2 Цели для покрытий розовым золотом + прозрачных антиотпечатков пальцев и антиокислительных слоев

•Цели цветового слоя:

◦Цели титано-хромиевого сплава (содержание хрома: 30~40%): При распыле в атмосфере азота Ti-Cr-N образует мягкую розовато-золотую пленку, идеальную для серебряных ювелирных изделий.,в то время как азотный допинг тонко настраивает розовый оттенок (высокое содержание азота углубляет розовый оттенок).

◦Нитроген-допированные цели Ti-Cr (Ti-Cr-N): используются для ювелирных изделий из меди, преднитрированные цели исключают колебания азота в камере.обеспечивая равномерный цвет и формируя нитридный барьер, который препятствует диффузии ионов меди на поверхность.

◦Цели для сплава кремния-хрома (Si-Cr) + TiN Composite: для ювелирных изделий из нержавеющей стали Si-Cr (Si: 20%, Cr: 80%) распыляемый с TiN создает пленку из розового золота с улучшенной прочностью.Кремний предварительно обусловливает поверхность для лучшего сцепления верхнего слоя.

•Прозрачные цели для защиты от отпечатков пальцев и антиоксидации:

◦Силиконовый нитрид (Si3N4) - высокопрозрачная (проницаемость ≥96%) керамическая мишень, образующая плотную коррозионностойкую пленку.в то время как его поверхность может быть модифицирована фторином после осаждения для достижения свойств противоотпечатков пальцев (угол контакта с водой > 115°).

◦F-SiO2-TiO2 композитные цели: компонент TiO2 повышает стойкость к царапинам (твердость: 2000 HV) без ущерба для прозрачности, что делает его подходящим для ювелирных изделий, склонных к повседневному ношению (например, браслеты,кольца).

2.3 Цели для серебристых + прозрачных антиотпечатков пальцев и антиокислительных слоев

•Цели цветового слоя:

◦Чистый титан (Ti) Цели: идеально подходит для серебряной ювелирной основы покрытия, Ти образует тонкий (0,1 ∼0,2 мкм) плотный барьерный слой, который предотвращает окисление серебра, сохраняя яркий, отражающий серебряный тон.

◦Цели алюминия (Al): используется для ювелирных изделий из меди, высокая светоотражательная способность Al?? (≥ 92%) имитирует чистое серебро, а его совместимость с меди избегает гальванической коррозии.

◦Цели для сплавов Ти-Си (содержание Си: 15 ∼ 20%): для ювелирных изделий из нержавеющей стали Ти-Си откладывает серебряную пленку с улучшенными свойствами противозагнивания. Кремний уменьшает шероховатость поверхности,создание гладкой основы для прозрачного верхнего слоя.

•Прозрачные цели для защиты от отпечатков пальцев и антиоксидации:

◦Цели для оксида алюминия (Al2O3): экономически эффективный вариант с отличной прозрачностью (проницаемость ≥ 94%) и антиоксидационными характеристиками.Шестиугольная кристаллическая структура Al2O3® образует непроницаемый барьер, в то время как поверхностная обработка перфторированными соединениями (ПФС) обеспечивает функцию защиты от отпечатков пальцев.

◦F-SiO2-ZrO2 Композитные цели: оксид циркония (ZrO2) повышает тепловую устойчивость, делая верхний слой устойчивым к колебаниям температуры (например, во время чистки ювелирных изделий).Пленка сохраняет прозрачность и свойства защиты от отпечатков пальцев даже после воздействия на 150 °C.

3Процесс предварительной обработки: фундамент для двойного слоя сцепления

Предварительная обработка имеет решающее значение для удаления поверхностных загрязнителей (масла, оксидов, остатков полировки) и активизации субстрата, обеспечивая сильное сцепление между базовым металлом, цветовым слоем,и прозрачный верхний слойВсе процессы следуют стандартам защиты от коррозии ISO 12944-4:2018 и соответствуют уникальным свойствам серебра, меди и нержавеющей стали.

3.1 Предварительная обработка серебряных украшений

Сильная чувствительность серебра к сульфидации (черный сульфид серебра) требует целевой очистки:

1.Точная полировка: Для механической полировки для удаления царапин используется бриллиантовая паста размером 0,5-1 мкм, после чего для зеркальной отделки используется паста с алюминиевым спиртом размером 0,1 мкм.

2.Ультразвуковое деваксирование: Погрузить в щелочный раствор (гидроксид натрия: 50 г/л, карбонат натрия: 30 г/л, неионный поверхностно-активный вещество: 5 г/л) при температуре 55±5°C в течение 12−15 минут.Ультразвуковая частота (40 кГц) обеспечивает удаление остатков полирующего воска из трещин.

3.Снятие оксидов: Погрузить в раствор лимонной кислоты 6 ≈ 8% при температуре 25 °C в течение 3 ≈ 4 минут, чтобы растворить Ag2S, затем промыть деионизированной водой (водой DI) при температуре 40 °C, чтобы нейтрализовать кислоту.

4.Активация плазмы: обработка в аргоновой (Ar) плазменной камере (RF мощность: 350 ≈ 450 Вт, давление: 5 × 10 − 2 Па) в течение 2,5 ≈ 3 минут.увеличение энергии поверхности с 35 до ≥ 50 мН/м для улучшения сцепления слоя.

5.Вакуумная сушка: Сушить при 70±5°C в течение 15 минут в вакуумной печи (давление: 1×10−1 Pa) для предотвращения повторного окисления.

3.2 Предварительная обработка медных украшений

Склонность меди к образованию зеленой патины (CuO/CuCO3) требует тщательного удаления оксидов:

1.Степенное измельчение: Начните с песочной бумаги с 400 сетками для снятия толстых слоев оксида, затем песочной бумаги с 1000 и 2000 сетками для сглаживания поверхности.

2.Алкальное обезжирение: Погрузить в нагретую ванну (гидроксид натрия: 100 г/л, фосфат натрия: 50 г/л, силикат натрия: 20 г/л) при 75±5°C в течение 18−20 минут.

3.Активация кислотой: обработать в 10% растворе серной кислоты при температуре 25°C в течение 1,5−2 минут для удаления остаточных оксидов, затем промыть водой с дистиллированным спиртом три раза (каждые 2 минуты) для удаления следов кислоты.

4.Двугазовая очистка плазмы: Используйте плазму Ar-H2 (Ar:H2 = 3:1Водород уменьшает оставшуюся CuO до чистой меди, в то время как арионы гравируют поверхность для лучшей механической связи.

5.Вакуумная сушка: Сушить при температуре 75°C в течение 20 минут в вакуумной камере с азотным очищением, чтобы избежать повторного покрытия.

3.3 Предварительная обработка ювелирных изделий из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь ≈ пассивная пленка оксида хрома (Cr2O3) должна быть модифицирована для совместимости слоев:

1.Ультразвуковая очистка: Очистить в нейтральном растворе моющего средства (pH 7 ̊8) при 45±5°C в течение 10 минут (ультразвуковая частота: 60 кГц) для удаления пыли и масла.

2.Пассивная пленка: Погрузить в 5% раствор соляной кислоты при температуре 25 °C в течение 2 ≈ 2,5 минут, чтобы выгравировать пленку Cr2O3, выявив свежий субстрат Fe-Cr-Ni.

3.Кислородная плазменная гравировка: Обработка в кислородной (O2) плазменной камере (ЧЧ мощность: 550 ≈ 650 Вт, давление: 4 × 10 − 2 Па) в течение 3 ≈ 4 минут.улучшение влажности материалов покрытия.

4.Быстрая сушка: Сушить при температуре 80°C в течение 10 минут в духовке с чистым воздухом, чтобы обеспечить поверхность без влаги.

4Процесс вакуумного покрытия: шаг за шагом двойной слой отложения

Процесс применяет магниторонный распылитель, признанный для однородной толщины пленки, точного контроля состава,и сильное сцепление ≈ с отдельными этапами для цветового слоя и прозрачного отложения слоя, противоподавляющего отпечаткам пальцев/окислениюКлючевые параметры оптимизированы для каждой комбинации цветов субстрата для обеспечения последовательности.

4.1 Подготовка предварительного покрытия

1.Запечатка груза и камеры: Поместите предварительно обработанные ювелирные изделия на вращающийся светильник (скорость вращения: 1015 оборотов в минуту) для обеспечения равномерного покрытия.

2.Вакуумный насос:

◦Первичное откачивание: с помощью механического насоса давление снижается до 7,0 Pa (удаление 90% воздуха/водяного пара).

◦Высокое вакуумное откачивание: активируйте турбомолекулярный насос, чтобы достичь конечного давления 3 × 10−3 Pa. Эта высокочистая среда предотвращает помехи молекулы газа с распыляемыми атомами-мишенями,избегая пористости в обоих слоях.

4.2 Плазменная бомбардировка (активация после перекачки)

Вводят газ аргон при скорости потока 220 ≈ 280 мкм и наносят отрицательное напряжение (-350 - 450 В) на ювелирный прибор.

•Серебряные/медные ювелирные изделия: 6−7 минут (для предотвращения повреждения поверхности).

•Ювелирные изделия из нержавеющей стали: 8-9 минут (для углубления активации поверхности).

Этот шаг устраняет остаточные загрязнители и создает микрорухость, улучшая механическую взаимосвязь между подложкой и цветовым слоем.

4.3 Осаждение цветного слоя (первый слой)

Настройка параметров распыливания на основе целевого материала и субстрата: