Çift Katmanlı Vakum Kaplama: Gümüş, Bakır ve Paslanmaz Çelik Mücevherler Üzerine Renkli Plating + Şeffaf Parmak izi ve Oksidasyon Karşıtı Katmanlar

1. Giriş

Küresel mücevher pazarında, tüketiciler estetik zarifliği uzun süreli işlevsellikle dengeleyen ürünleri arıyorlar.ve renk solması gümüş için sürekli ağrı noktası haline geldiBakır ve paslanmaz çelik mücevherleri, geleneksel kaplama sonrasında bile.Renk özel temel katman(altın, gül altını, gümüş) görsel çekiciliği sağlayan veŞeffaf parmak izi ve oksidasyon karşıtı üst katmanBu makalede hedef malzeme seçimi, ön işleme protokolleri, aşama aşama kaplama süreçleri sistematik olarak ayrıntılandırılır.ve üç temel uygulama için çift katmanlı film özellikleri: altın kaplama + parmak izi/oksidasyon karşıtı katmanlar, gül altın kaplama + parmak izi/oksidasyon karşıtı katmanlar ve gümüş kaplama + parmak izi/oksidasyon karşıtı katmanlar.Her katmanın malzeme bileşimini ve işlevsel sinerjisini netleştirerek, ürün dayanıklılığını ve piyasa rekabet gücünü artırmayı amaçlayan mücevher üreticileri için uygulanabilir teknik rehberlik sağlar.

2Hedef malzeme seçimi: Renk ve koruma için çift katmanlı sinerji

Çift katmanlı kaplamanın performansı tamamen renk katmanı ve şeffaf üst katman için hedef malzemelerin uyumluluğuna ve işlevsel tamamlanmasına bağlıdır.Her hedef katı gereksinimleri karşılamak zorundadır.: Renk katman hedefleri canlı, tutarlı tonları ve substratla yapışmayı sağlarken, şeffaf parmak izi/oksitasyon karşıtı hedefler optik berraklığı garanti eder.Düşük yüzey enerjisi (parmak izi karşıtı), ve yoğun bariyer özellikleri (antioksidan). Tüm hedefler "Zırh yüzey kaplama güvenliği standardı"na (EN 1811:2019) uymaktadır ve ≥99 saflığa sahiptir.95%, iğne deliği veya sis gibi kusurlardan kaçınmak için.

2.1 Altın kaplama + Parmak izi ve oksidasyon karşıtı şeffaflık katmanları için hedefler

•Renk Katmanı Hedefleri:

◦Titanyum Nitrür (TiN) Hedefler: TiN, 2000 ‰ 2500 HV sertliğinde sıcak, 18K altın benzeri bir film oluşturduğu için altın kaplama için en yaygın olarak kullanılanıdır.TiN-Al hedefleri, termal genişleme uyumsuzluğunu azaltarak ve gümüş sülfür oluşumunu inhibe ederek gümüş substratlarına yapışmayı iyileştirir.

◦Zirkonyum Nitrür (ZrN) Hedefleri: Bakır mücevherleri için tercih edilen ZrN, bakırın doğal oksidasyonuna karşı üstün korozyon direnci gösterir ve yıllarca parlak bir altın tonu korur.

◦TiN-Au Alaşım Hedefleri (Au içeriği: 10~15%): Paslanmaz çelik mücevherler için kullanılır, altın eklenmesi doğal altınla eşleşmek için renk doyumunu artırır,TiN seramik fazı temel aşınma direnci sağlarken.

•Şeffaf Parmak izi ve oksidasyon karşıtı hedefler:

◦Fluor-Doped Silikon Oksit (F-SiO2) Hedefleri: Üst katman için temel seçim olan F-SiO2, yüzey enerjisi ile nanoskalası (15 ′′ 25 nm) şeffaf bir film biriktirir.Fluor dopingi hidrofobic/oleophobic özellikler yaratır (parmak izi karşıtı)Silikon matrisi oksijen ve nem karşısındaki yoğun bir bariyer oluştururken (anti-oksitasyon).

◦Flüorürlü Elmas Tıpkı Karbon (F-DLC) Hedefleri: Yüksek kalite uygulamalar için, F-DLC daha iyi aşınma direnci sunar (sertliği:1800~2200 HV) şeffaflık (ışık geçirgenliği ≥95%) ve parmak izi önleme performansı ile birlikteAmorf karbon yapısı, iyon difüzyonunu engeller, substrat oksidasyonunu ve renk katmanının bozulmasını önler.

2.2 Gül Altın ile kaplanmış + Parmak izi ve oksidasyon karşıtı şeffaf tabakalar için hedefler

•Renk Katmanı Hedefleri:

◦Titanyum-Kromum (Ti-Cr) Alaşım Hedefleri (Cr içeriği: 30~40%): Nitrojen atmosferinde püskürtülürken, Ti-Cr-N gümüş mücevherler için ideal olan yumuşak pembe-altın bir film oluşturur.,Nitrojen doping, pembe tonunu ince ayarlarken (daha yüksek azot içeriği pembe tonu derinleştirir).

◦Nitrojen Doped Ti-Cr (Ti-Cr-N) Hedefler: Bakır mücevherler için kullanılır, önceden nitridlenmiş hedef, odadaki nitrojen dalgalanmasını ortadan kaldırır.Birbirine eşit renk sağlamak ve yüzeye bakır iyonlarının yayılmasını engelleyen bir nitrit bariyeri oluşturmak.

◦Silikon-Krom (Si-Cr) Alaşım Hedefleri + TiN Kompozit: Paslanmaz çelik mücevherler için, Si-Cr (Si: 20%, Cr: 80%) TiN ile püskürtülür ve daha iyi sertliğe sahip bir gül altın filmi oluşturur.Silikon yüzeyi üst katmanın daha iyi yapışması için önceden koşullandırır.

•Şeffaf Parmak izi ve oksidasyon karşıtı hedefler:

◦Silikon Nitrür (Si3N4) Hedefler: Yoğun, korozyona dayanıklı bir film oluşturan yüksek şeffaflıkta (içişkenliği ≥96%) bir seramik hedef. Si3N4'ün düşük gözenekliği nem ve oksijeni engeller,Yüzü, parmak izi karşıtı özellikler elde etmek için fluor ile değiştirilebilirken (suyla temas açısı > 115°).

◦F-SiO2-TiO2 Kompozit Hedefleri: TiO2 bileşeni, şeffaflığı feda etmeden çizilme direncini arttırır, bu da günlük giyim eğilimli mücevherler için uygun hale getirir (örneğin bilezikler,Yüzükler).

2.3 Gümüş kaplamalı + Şeffaf Parmak izi ve oksidasyon önleyici katmanlar için hedefler

•Renk Katmanı Hedefleri:

◦Saf Titanyum (Ti) Hedefleri: Gümüş mücevher taban kaplama için idealdir, Ti, parlak, yansıtıcı bir gümüş tonunu korurken gümüş oksidasyonunu önleyen ince (0.1 ∼ 0.2 μm) yoğun bir bariyer tabakası oluşturur.

◦Alüminyum (Al) Hedefler: Bakır mücevherler için kullanılır, yüksek ışık yansıtıcılığı (≥ 92%) saf gümüşü taklit eder ve bakırla uyumluluğu galvanik korozyondan kaçınır.

◦Ti-Si Alaşım Hedefleri (Si içeriği: 15~20%): Paslanmaz çelik mücevherler için, Ti-Si, daha iyi lekelenme karşıtı özelliklere sahip gümüş bir film bırakır.Şeffaf üst katman için pürüzsüz bir taban oluşturmak.

•Şeffaf Parmak izi ve oksidasyon karşıtı hedefler:

◦Alüminyum oksit (Al2O3) Hedefleri: Mükemmel şeffaflığa (içişkenlik% ≥94) ve antioksidan performansına sahip maliyet açısından verimli bir seçenek.Al2O3'ün altıgen kristal yapısı geçirmez bir bariyer oluştururPerflorlu bileşiklerle (PFC'ler) yüzey işlemi parmak izi önleme işlevselliğini sağlarken,

◦F-SiO2-ZrO2 Kompozit Hedefler: Zirkonyum oksit (ZrO2), üst tabakayı sıcaklık dalgalanmalarına karşı dirençli hale getirerek termal istikrarını artırır (örneğin, mücevher temizliği sırasında).Film, 150 °C'ye maruz kaldıktan sonra bile şeffaflığını ve parmak izi önleme özelliklerini korur.

3Ön işleme süreci: Çift katmanlı yapışkanlık için temel

Yüzey kirletici maddeleri (yağ, oksitler, cilalama kalıntıları) ortadan kaldırmak ve altyapıyı etkinleştirmek için ön işleme çok önemlidir.ve şeffaf üst katmanTüm işlemler ISO 12944-4:2018 korozyon koruma standartlarına uyar ve gümüş, bakır ve paslanmaz çeliklerin benzersiz özelliklerine uyarlanmıştır.

3Gümüş mücevherler için ön işleme

Gümüşün sülfitasyona (siyah gümüş sülfürü) karşı yüksek duyarlılığı hedefli temizleme gerektirir:

1.Hızlı cilalama: Çizikleri kaldırmak için mekanik cilalama için 0,5 μm elmas pasta kullanın, ardından ayna bitkisi için 0,1 μm alümina pasta kullanın.

2.Ultrasonik Dewaxing: 55±5°C'de alkali bir çözele (sodyum hidroksit: 50 g/l, sodyum karbonat: 30 g/l, iyon olmayan yüzey aktif maddesi: 5 g/l) 1215 dakika boyunca daldırın.Ultrasonik frekans (40 kHz), yarıklardan cilalama balmumu kalıntılarının çıkarılmasını sağlar.

3.Oksit çıkartma: Ag2S'yi çözmek için 25°C'de % 6'lık % 8'lik sitrik asit çözeltisine 3'lük 4 dakika batırın, daha sonra asiti nötralize etmek için 40°C'de iyonize edilmiş suyla (DI suyu) durulayın.

4.Plazma Aktifleşmesi: Argon (Ar) plazma odasında (RF gücü: 350 ~ 450 W, basınç: 5 × 10 ~ 2 Pa) 2.5 ~ 3 dakika boyunca tedavi edilir.Katman yapışkanlığının iyileştirilmesi için yüzey enerjisinin 35 mN/m'den ≥50 mN/m'ye yükseltilmesi.

5.Vakum Kurutma: Tekrar oksidlenmeyi önlemek için vakum fırında (basınç: 1×10−1 Pa) 15 dakika boyunca 70±5°C'de kurutulmalıdır.

3.2 Bakır mücevherler için ön işleme

Bakırın yeşil patina (CuO/CuCO3) oluşturma eğilimi, katı bir oksit çıkarmayı gerektirir:

1.Sınıflı öğütme: Kalın oksit katmanlarını çıkartmak için 400-kağıtlı kum kağıdıyla başlayın, daha sonra yüzeyi düzeltmek için 1000-kağıtlı ve 2000-kağıtlı kum kağıdı.

2.Alkalin Yağdışılama: Sıcak bir banyoya (natriyum hidroksit: 100 g/l, natriyum fosfat: 50 g/l, natriyum silikat: 20 g/l) 75±5°C'de 18 ̇20 dakika boyunca daldırın.

3.Asit Aktifleşimi: Geri kalan oksitleri çıkarmak için % 10 sülfürik asit çözeltisinde 25°C' de 1,5-2 dakika boyunca tedavi edilir, daha sonra asit izlerini ortadan kaldırmak için üç kez (her 2 dakika) DI suyuyla durulur.

4.Çift Gazlı Plazma Temizleme: Ar-H2 plazma kullanın (Ar:H2 = 3:1, RF gücü: 450 ~ 550 W) 3 ~ 3,5 dakika boyunca. Hidrojen, geri kalan CuO'yu saf bakıra indirirken, Aryonlar daha iyi mekanik bağ için yüzeyi kazıyor.

5.Vakum Kurutma: Yeniden leke olmaması için 20 dakika boyunca 75°C'de azotlu bir vakum odasında kurutulmalıdır.

3.3 Paslanmaz çelik mücevherler için ön işleme

Passif krom oksit (Cr2O3) filminde passiv pasansız çelik katman uyumluluğu için değişiklik yapılmalıdır:

1.Ultrasonik Temizleme: Tozu ve yağı çıkarmak için nötr bir deterjan çözeltisinde (pH 7 ¢ 8) 45 ± 5 °C'de 10 dakika (ultrasonik frekans: 60 kHz) temizleyin.

2.Pasif film kazımı: Cr2O3 filmini kazımak için % 5 hidroklorik asit çözeltisine 25°C'de 2 ̇2,5 dakika daldırılır ve taze bir Fe-Cr-Ni substratı ortaya çıkar.

3.Oksijen Plazma Çizimi: Oksijen (O2) plazma odasında (RF gücü: 550 ~ 650 W, basınç: 4 × 10 - 2 Pa) 3 ~ 4 dakika boyunca tedavi edilir. Oksijen yüzey kirleticilerini oksitleyerek hidroksil grupları (- OH) oluşturur.Kaplama malzemelerinin ıslanabilirliğini artırmak.

4.Hızlı Kurutma: Nemsiz bir yüzey sağlamak için temiz hava fırında 10 dakika boyunca 80°C'de kurutulsun.

4Vakum kaplama işlemi: Adım Adım Çift Katman Depozisyon

Bu işlem, tek tip film kalınlığı, hassas kompozisyon kontrolü için tanınan magnetron püskürtme yöntemini kullanır.ve güçlü yapışkanlık ✓ renkli katman için ayrı aşamalar ve parmak izi/oksitasyon karşıtı saydam katman birikimiTemel parametreler, tutarlılığı sağlamak için her bir alt-renk kombinasyonu için optimize edilir.

4.1 Ön kaplama hazırlığı

1.Yük ve oda mühürlenmesi: Birden tedavi edilmiş mücevherleri tekdüze kaplamayı sağlamak için döner bir armatürün üzerine yerleştirin (dönüm hızı: 1015 rpm). Vakum odasını mühürleyin ve bir sızıntı testi yapın (sızıntı hızı ≤1×10−6 Pa·m3/s).

2.Vakum pompalama:

◦Birincil pompalama: Basıncı 7.0 Pa'ya düşürmek için mekanik bir pompa kullanın (hava/su buharının% 90'ını çıkarır).

◦Yüksek vakum pompalama: 3×10−3 Pa son basıncaya ulaşmak için bir turbomoleküler pompa etkinleştir. Bu yüksek saflık ortamı, gaz molekülünün püskürtülmüş hedef atomlarla müdahale etmesini önler,Her iki katmandaki gözeneklilikten kaçınmak.

4.2 Plazma Bombardımanı (pompalamadan sonraki aktivasyon)

Argon gazı 220 ̊280 m3 akış hızında girilir ve mücevher armatürüne negatif bir yanılma voltajı (-350 ila -450 V) uygulanır. Yüksek enerji Aryonları yüzeyi 6 ̊9 dakika boyunca bombalar:

•Gümüş / bakır mücevherler: 6-7 dakika (yüzey hasarını önlemek için).

•Paslanmaz çelik mücevherler: 8-9 dakika (yüzey aktivasyonunu derinleştirmek için).

Bu adım kalıntı kirletici maddeleri çıkarır ve mikro kabalık yaratır, substrat ve renk katmanı arasındaki mekanik bağlantıyı artırır.

4.3 Renk katman çöküntüsü (ilk katman)

Hedef malzeme ve altyapıya göre püskürtme parametrelerini ayarlayın: