關于鋅合金基材PVD鍍膜的顏色和溫度關系研究

鄧淑梅

（廈門華天學院，福建廈門362000）

關于鋅合金基材PVD鍍膜的顏色和溫度關系研究

鄧淑梅

（廈門華天學院，福建廈門362000）

PVD是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，中文意思是“物理氣相沉積”是指在真空條件下用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制備技術。由于在不同的溫度環境下PVD鍍層的顏色不同而導致零件間的外觀匹配性能較差，從而產生大量的不良品，造成了大量的生產廢料。在充分考慮不同生產廠家，生產環境不同的情況下，分別選取了不同的溫度條件進行分析探討能否在不同的溫度環境取得不同的LAB值來保證當同等溫度條件下零件顏色的一致性從而達到：（1）降低PVD廠家生產環境需求；（2）提高不同廠家零件的匹配性。結果表明鋅合金基材PVD鍍膜的顏色和溫度存在一定的關系，為金屬合金的PVD生產的顏色控制提供了理論依據和生產指導。

PVD鍍膜；顏色和溫度；關系研究

1 色彩與產品

色彩是我們接觸事物的第一直觀認知，在接觸一個新的產品時，第一認知的不是產品的具體結構和性能，而且是產品色彩搭配的視覺效果。色彩對于每個人、地域或國家都有不同的情感認知和聯想意義，從某種程度看，大多數人對色彩認知和聯想是一致的，如紅色，人們感覺得喜慶，熱鬧…再具體到事物會聯想到紅心桃、草莓等等。好的產品色彩能給用戶留下深刻的印象，并且能產生很好的視覺效果和產生購買欲望的作用。因此所有生產廠商都對裝飾性外觀的色彩有很強的要求，經常出現不同材料的零件需要做到顏色匹配或者不同廠家生產的零件需要匹配。

2 色彩LAB模型和溫度幾何模型的建立

2.1 LAB顏色模式簡介和特點

（1）簡介。LAB是一種色彩空間，也即一種顏色模型，是在1931年國際照明委員會(CIE)制定的顏色度量國際標準的基礎上建立的，在1976年又經修訂并被命名為CIELAB。這是一種與設備無關的顏色系統，也是一種基于生理特性的顏色系統，以數字化方式來描述人的視覺感應，適用一切光源色體或物體色的表示與計算。

如圖1所示，在LAB顏色空間中，一種顏色由L（亮度）、A顏色、B顏色三種表征。L表示照度，相當于亮度，L取值為0～100(純黑～純白)。A表示從紅色至綠色的范圍，A取值為+127～128(洋紅～綠)。B表示從黃色至藍色的范圍，B取值為+127～128(黃～藍)。

（2）金屬基材PVD。PVD(Physical Vapor Deposition)——物理氣相沉積：指利用物理過程實現物質轉移，將原子或分子由源轉移到基材表面上的過程。它的作用是可以使某些有特殊性能（強度高、耐磨性、散熱性、耐腐性或特定的顏色等）的微粒噴涂在性能較低的母體上，使母體具有更好的性能或裝飾效果，文章就是取鋅合金基材的表面處理（PVD）膜層顏色的研究。

圖1 LAB模型

2.2 溫度顏色幾何模型的建立

按照正常的生產，很多廠家都會有一定的經驗，即剛生產完成的PVD零件的顏色和放置一段時間的產品顏色不一致，因此很難對生產的顏色進行控制以達到最終客戶的要求。為了研究鋅合金基材PVD顏色和溫度之間的關系，取10個經過PVD處理的產品，分別將產品加熱到20℃、40℃、60℃，測試對應的LAB值，得到的結果如表1所示。將實驗取得的數值通過Minitab進行相關性的檢驗。（文章使用Pearson的方法，且P=0.05），可以得到①溫度和L，溫度和B具有強相關性，②溫度和A不具有強相關性，具體結果如下：

相關：溫度,L

溫度和L的Pearson相關系數=0.998

P值=0.000

相關：溫度,A

溫度和A的Pearson相關系數=-0.178

P值=0.347

相關：溫度,B

溫度和B的Pearson相關系數=0.997

P值=0.000

把對應的實驗數據通過Minitab建立L和B和溫度間關系模型，得到的方程如下：

L=73.19+0.08947*溫度（℃）

B=7.256+0.02682*溫度（℃）

即在實驗的溫度范圍內：①溫度每升高1℃，L值將升高0.08947。②溫度每升高1℃，B值將會增加0.02682。

表1 不同溫度下LAB測試

下面列舉Minitab具體分析L和溫度關系的方法：

回歸分析：L與溫度

回歸方程為：L=73.19+0.08947溫度

S=0.0948674R-Sq=99.6%R-Sq（調整）=99.6%

方差分析

來源自由度SSMSFP回歸164.046264.04627116.390.000誤差280.25200.0090合計2964.2982

擬合線：L與溫度，如圖2所示。

圖2 L與溫度

L殘差圖，如圖3所示。

圖3 L殘差圖

P=0.000，線性模型很好的擬合了數據，且殘差圖完全正常。

通過圖形觀察，數據分布在線性模型的周圍，不存在系統的失擬。

3 模型的驗證

現在有一批產品，在客戶廠房的環境下（20℃）的目標顏色要求為L=75+/-0.5,A=0.45,B=7.8+/-0.5，供應商的車間的溫度為32℃。

通過計算，供應商控制的顏色和客戶最終需求顏色如表2、表3所示：

表2 供應商控制的顏色和客戶最終需求顏色對比

表3 生產樣品表

從上述結果可以看出，客戶的測試結果能滿足需求，即，控制公式是有效的，可以按照對應的溫度顏色控制公式進行生產。

4 結語

（1）文章通過計算機軟件的模擬，計算出了鋅合金PVD表面處理零件的表面顏色（LAB）和溫度（攝氏度）之間的數學的表達方式。文章的分析與計算為后續研究溫度和顏色的關系的研究提供了一定的方向，為后續的研究打下了基礎。

（2）通過生產的模擬表明：①鋅合金PVD表面處理的零件的顏色和溫度間存在一定的關系，可以在不同的溫度環境下通過調整零件的LAB值來實現最終零件組配顏色的一致性。②顏色LAB值在鋅合金PVD表面并不是三個元素都隨著溫度的變化出現明顯的變化，A值幾乎不隨溫度變化。

鄧淑梅（1983-），女，福建廈門人，大學本科，講師，主要研究方向：機械工程。