Revestimiento de vacío de doble capa: Revestimiento de color + capas transparentes antihuellas digitales y anti-oxidación en joyas de plata, cobre y acero inoxidable

1. Introducción

En el mercado mundial de joyería, los consumidores buscan cada vez más productos que equilibren la elegancia estética con la funcionalidad a largo plazo.y la decoloración se han convertido en puntos de dolor persistentes para la plataLa tecnología de las máquinas de recubrimiento al vacío aborda estos retos mediante un sistema de deposición de doble capa: una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío, una máquina de recubrimiento de vacío y una máquina de recubrimiento de vacío.capa de base de color específico(oro, oro rosa, plata) que ofrece un atractivo visual, y uncapa superior transparente antihuellas dactilares y antioxidaciónEste artículo detalla sistemáticamente la selección del material objetivo, los protocolos de pretratamiento, los procesos de recubrimiento paso a paso,y características de película de doble capa para tres aplicaciones principales: recubiertas de oro + capas antihuellas/antioxidantes, recubiertas de oro rosa + capas antihuellas/antioxidantes y recubiertas de plata + capas antihuellas/antioxidantes.Al aclarar la composición del material y la sinergia funcional de cada capa, proporciona una guía técnica práctica para los fabricantes de joyas con el objetivo de mejorar la durabilidad de los productos y la competitividad del mercado.

2Selección del material objetivo: sinergia de dos capas para el color y la protección

El rendimiento del recubrimiento de doble capa depende enteramente de la compatibilidad y complementariedad funcional de los materiales objetivo para la capa de color y la capa superior transparente.Cada objetivo debe cumplir con requisitos estrictos: los objetivos de la capa de color garantizan tonos vivos y consistentes y la adhesión al sustrato, mientras que los objetivos transparentes antihuellas/antioxidantes garantizan la claridad óptica,Energía superficial baja (antihuella)Todos los objetivos cumplen con la "Norma de seguridad del revestimiento de superficies de joyería" (EN 1811:2019) y tienen una pureza ≥ 99.95% para evitar defectos como agujeros o neblina.

2.1 Objetivos para las capas doradas + transparentes antihuellas digitales y antioxidación

• las condiciones de trabajoObjetivos de la capa de color:

◦Objetivos de nitruro de titanio (TiN): el más utilizado para el revestimiento de oro, ya que el TiN forma una película caliente, similar al oro de 18K con una dureza de 2000 ∼ 2500 HV. Dopado con 5 ∼ 8% de aluminio (Al),Los objetivos de TiN-Al mejoran la adhesión a los sustratos de plata al reducir el desajuste de expansión térmica e inhibir la formación de sulfuro de plata.

◦Objetivos de Nitruro de Zirconio (ZrN): Preferido para joyas de cobre, ZrN exhibe una resistencia a la corrosión superior contra la oxidación inherente del cobre, manteniendo un tono dorado brillante durante años.

◦Objetivos de aleación de TiN-Au (contenido de Au: 10~15%): Se utiliza para joyas de acero inoxidable, la adición de oro mejora la saturación del color para que coincida con el oro natural,mientras que la fase cerámica TiN proporciona una resistencia al desgaste fundamental.

• las condiciones de trabajoObjetivos transparentes para la detección de huellas dactilares y de oxidación:

◦Objetivos de óxido de silicio dopado con flúor (F-SiO2): la opción principal para la capa superior, F-SiO2 deposita una película transparente a nanoescala (15 ¢ 25 nm) con una energía superficial.El dopaje con flúor crea propiedades hidrofóbicas/oleófobas (anti-huellas dactilares), mientras que la matriz de sílice forma una densa barrera contra el oxígeno y la humedad (anti-oxidación).

◦Objetivos de carbono fluorado similar al diamante (F-DLC): para aplicaciones de gama alta, el F-DLC ofrece una mayor resistencia al desgaste (dureza:1800-2200 HV) junto con la transparencia (transmitancia de luz ≥95%) y el rendimiento antihuellas dactilaresLa estructura amorfa de carbono bloquea la difusión iónica, evitando la oxidación del sustrato y la degradación de la capa de color.

2.2 Objetivos para las capas de oro rosa + transparentes antihuellas y antioxidación

• las condiciones de trabajoObjetivos de la capa de color:

◦Objetivos de aleación de titanio-cromo (Ti-Cr) (contenido de Cr: 30~40%): Pulverizado en una atmósfera de nitrógeno, Ti-Cr-N forma una película suave de color dorado rosado ideal para joyas de plata.,mientras que el doping de nitrógeno afina el tono rosa (un mayor contenido de nitrógeno profundiza el tono rosa).

◦Objetivos Ti-Cr (Ti-Cr-N) dopados con nitrógeno: utilizados para joyas de cobre, el objetivo pre-nitridado elimina la fluctuación del nitrógeno en la cámara,asegurando un color uniforme y formando una barrera de nitruro que inhibe la difusión de iones de cobre a la superficie.

◦Objetivos de aleación de silicio-cromo (Si-Cr) + compuesto de TiN: para joyas de acero inoxidable, Si-Cr (Si: 20%, Cr: 80%) pulverizado con TiN crea una película de oro rosa con una mayor dureza.El silicio precondiciona la superficie para una mejor adhesión de la capa superior.

• las condiciones de trabajoObjetivos transparentes para la detección de huellas dactilares y de oxidación:

◦Objetivo de nitruro de silicio (Si3N4): Objetivo cerámico altamente transparente (transmitancia ≥96%) que forma una película densa y resistente a la corrosión.mientras que su superficie puede modificarse con fluoruro después de la deposición para lograr propiedades antihuellas dactilares (ángulo de contacto con el agua > 115°).

◦Objetivos compuestos F-SiO2-TiO2: El componente TiO2 aumenta la resistencia a los arañazos (dureza: 2000 HV) sin sacrificar la transparencia, lo que lo hace adecuado para joyas propensas al uso diario (por ejemplo, pulseras,anillos).

2.3 Objetivos para las capas plateadas + transparentes antihuellas digitales y antioxidación

• las condiciones de trabajoObjetivos de la capa de color:

◦Objetivos de titanio puro (Ti): ideal para el revestimiento de la base de joyas de plata, Ti forma una capa de barrera fina (0,1 ∼0,2 μm) densa que evita la oxidación de la plata mientras mantiene un tono plateado brillante y reflectante.

◦Objetivos de aluminio (Al): Usado para joyas de cobre, la alta reflectividad de la luz de Al?? (≥ 92%) imita la plata pura, y su compatibilidad con el cobre evita la corrosión galvánica.

◦Objetivos de aleación de Ti-Si (contenido de Si: 15~20%): para joyas de acero inoxidable, el Ti-Si deposita una película de plata con propiedades anti-manchas mejoradas.creando una base lisa para la capa superior transparente.

• las condiciones de trabajoObjetivos transparentes para la detección de huellas dactilares y de oxidación:

◦Objetivos de óxido de aluminio (Al2O3): Una opción rentable con una excelente transparencia (transmitancia ≥ 94%) y un rendimiento anti-oxidante.La estructura hexagonal de cristal de Al2O3® forma una barrera impermeable, mientras que el tratamiento superficial con compuestos perfluorados (PFC) confiere una funcionalidad antihuellas dactilares.

◦Objetivos compuestos F-SiO2-ZrO2: el óxido de circonio (ZrO2) mejora la estabilidad térmica, haciendo que la capa superior sea resistente a las fluctuaciones de temperatura (por ejemplo, durante la limpieza de joyas).La película mantiene la transparencia y las propiedades antihuellas digitales incluso después de la exposición a 150 °C.

3Proceso de pretratamiento: base para la adhesión de doble capa

El pretratamiento es fundamental para eliminar los contaminantes de la superficie (aceite, óxidos, residuos de pulido) y activar el sustrato, asegurando una fuerte adhesión entre el metal base, la capa de color,y capa superior transparenteTodos los procesos siguen las normas de protección contra la corrosión ISO 12944-4:2018 y se adaptan a las propiedades únicas de la plata, el cobre y el acero inoxidable.

3.1 Tratamiento previo de las joyas de plata

La alta susceptibilidad de la plata a la sulfidación (sulfuro negro de plata) requiere una limpieza específica:

1.Polidor de precisión: Para el pulido mecánico se utiliza una pasta de diamantes de 0,5 μm para eliminar los arañazos, seguida de una pasta de alumina de 0,1 μm para un acabado espejo.

2.Desvaciado por ultrasonidos: Se sumerge en una solución alcalina (hidróxido de sodio: 50 g/l, carbonato de sodio: 30 g/l, tensioactivo no iónico: 5 g/l) a 55 ± 5 °C durante 12 ̊15 minutos.La frecuencia ultrasónica (40 kHz) asegura la eliminación de residuos de cera de pulido de las grietas.

3.Extracción de óxidos: sumergir en una solución de ácido cítrico de 6 ∼8% a 25 °C durante 3 ∼4 minutos para disolver el Ag2S, luego enjuagar con agua desionizada (agua DI) a 40 °C para neutralizar el ácido.

4.Actividad plasmática: Tratamiento en una cámara de plasma de argón (Ar) (potencia de RF: 350~450 W, presión: 5×10−2 Pa) durante 2,5~3 minutos.aumento de la energía superficial de 35 mN/m a ≥ 50 mN/m para mejorar la adhesión de la capa.

5.Secado al vacío: Se secan a 70±5°C durante 15 minutos en un horno al vacío (presión: 1×10−1 Pa) para evitar la re-oxidación.

3.2 Tratamiento previo de las joyas de cobre

La tendencia del cobre a formar una pátina verde (CuO/CuCO3) requiere una eliminación rigurosa del óxido:

1.Grado de molienda: Comience con papel de lija de 400 mallas para quitar las gruesas capas de óxido, luego papel de lija de 1000 mallas y 2000 mallas para el alisado de la superficie.

2.Desengrasamiento alcalino: Sumergirse en un baño calentado (hidróxido de sodio: 100 g/l, fosfato de sodio: 50 g/l, silicato de sodio: 20 g/l) a 75 ± 5 °C durante 18 ̇ 20 minutos.

3.Activación por ácido: Tratar en una solución de ácido sulfúrico al 10% a 25°C durante 1,5 ̊2 minutos para eliminar los óxidos residuales, luego enjuagar con agua DI tres veces (cada 2 minutos) para eliminar los rastros de ácido.

4.Limpieza de plasma de dos gases: Utilice un plasma de Ar-H2 (Ar:H2 = 3:1El hidrógeno reduce el CuO restante a cobre puro, mientras que los iones Ar graban la superficie para una mejor unión mecánica.

5.Secado al vacío: Se seca a 75°C durante 20 minutos en una cámara de vacío con nitrógeno para evitar que vuelva a mancharse.

3.3 Pretratamiento de las joyas de acero inoxidable

La película de óxido de cromo pasivo (Cr2O3) del acero inoxidable debe modificarse para que sea compatible con las capas:

1.Limpieza por ultrasonidos: Limpiar en una solución de detergente neutro (pH 7°8) a 45±5°C durante 10 minutos (frecuencia ultrasónica: 60 kHz) para eliminar el polvo y el aceite.

2.El grabado de película pasiva: Se sumerge en una solución de ácido clorhídrico al 5% a 25 °C durante 2 ∼ 2,5 minutos para grabar la película Cr2O3, exponiendo un sustrato Fe-Cr-Ni fresco.

3.Grabación con plasma de oxígeno: Tratamiento en una cámara de plasma de oxígeno (O2) (potencia de RF: 550­650 W, presión: 4×10­2 Pa) durante 3­4 minutos. El oxígeno oxida los contaminantes superficiales y forma grupos hidroxilo (-OH),mejora de la humedecibilidad de los materiales de recubrimiento.

4.Secado rápido: Se seca a 80°C durante 10 minutos en un horno de aire limpio para garantizar una superficie libre de humedad.

4Proceso de recubrimiento al vacío: deposición de doble capa paso a paso

El proceso adopta pulverización por magnetrones, reconocida por su espesor de película uniforme, control preciso de la composición,y fuerte adherencia con etapas separadas para la capa de color y la deposición de la capa transparente antihuellas/antioxidanteLos parámetros clave se optimizan para cada combinación de color del sustrato para garantizar la consistencia.

4.1 Preparación de pre-revestimiento

1.Sellado de la carga y de la cámara: Colocar las joyas pre-tratadas en un accesorio giratorio (velocidad de rotación: 1015 rpm) para asegurar un revestimiento uniforme.

2.Pompado al vacío:

◦Bombeo primario: utilizar una bomba mecánica para reducir la presión a 7,0 Pa (elimina el 90% del vapor de aire/agua).

◦Bombeo de alto vacío: se activa una bomba turbomolecular para alcanzar una presión final de 3×10−3 Pa. Este entorno de alta pureza evita la interferencia de las moléculas de gas con los átomos objetivo pulverizados,evitando la porosidad en ambas capas.

4.2 Bombardeo de plasma (activación después del bombeo)

Introduzca el gas de argón a una velocidad de flujo de 220-280 cm2 y aplique un voltaje de sesgo negativo (-350 a -450 V) a la joyería.

• las condiciones de trabajoJoyería de plata/cobre: 6 a 7 minutos (para evitar daños en la superficie).

• las condiciones de trabajoJoyería de acero inoxidable: 8-9 minutos (para profundizar la activación de la superficie).

Este paso elimina los contaminantes residuales y crea una micro rugosidad, mejorando el enlace mecánico entre el sustrato y la capa de color.

4.3 Deposición de la capa de color (primera capa)

Ajustar los parámetros de pulverización en función del material objetivo y del sustrato: