канд. техн. наук, доцент кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ)
119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4
Bazhenov V.E. – Cand. Sci. (Tech.), Assistant prof., Department of foundry technologies and material art working (FT&MAW)
119049, Moscow, Leninskii pr., 4
магистрант кафедры ЛТиХОМ
Graduate student, Department of FT&MAW
Колтыгин А.В. – канд. техн. наук, доцент кафедры ЛТиХОМ
Cand. Sci. (Tech.), Assistant prof., Department of FT&MAW
инженер кафедры технологий и систем автоматизированного проектирования металлургических процессов
125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
Engineer, Department of metallurgical processes computer-aided design technologies and systems
125993, Moscow, Volokolamskoe shosse, 4
инженер лаборатории трибологии
119526, г. Москва, пр-т Вернадского, 101, кор. 1
Shkalei I.V. – Engineer, Tribology laboratory
119526, Moscow, pr. Vernadskogo, 101-1
В последние десятилетия производители ювелирных изделий начали применять недрагоценные сплавы с целью снижения производственных затрат. Однако при этом у большого числа потребителей возникает аллергическая (сенсибилизирующая) реакция организма на украшения из таких материалов. Нанесение на них гипоаллергенного покрытия может снизить негативное влияние ювелирного изделия на организм. Одним из материалов, биологически инертных по отношению к тканями организма человека, является цирконий. В работе рассмотрены покрытия на основе циркония, наносимые методом магнетронного напыления. Было изучено 11 режимов нанесения покрытий из оксинитрида циркония на подложку из стали 12Х17 и проведены испытания их твердости и коррозионной стойкости в растворе Хенкса, а также определены их цветовые характеристики в цветовых системах CIE 1976 L*a*b* и RGB. Толщина покрытий составляла 0,4–1,2 мкм. Установлено, что покрытия имеют микротвердость 2,5–3,0 ГПа и могут имитировать цвет ювелирных изделий. С помощью микрорентгеноспектрального анализа было определено что покрытия состоят из Zr, N и O. Были подобраны режимы нанесения, при которых получались покрытия металлического типа с высокой отражающей способностью в области, близкой к инфракрасному спектру (<1,7 эВ), имеющие золотистый оттенок и высокое значение яркости. Экспериментально показано, что покрытия практически не корродируют в растворе Хенкса. Опытные испытания ювелирных изделий с покрытием из оксинитрида циркония, проведенные на респонденте с выраженной аллергической реакцией на бижутерию, показали положительный результат – отсутствие признаков кожной аллергии. Полученные данные позволяют рекомендовать магнетронный способ нанесения покрытий на основе циркония для применения при изготовлении бижутерии.
Recent decades jewelry manufacturers put into practice using of non-precious alloys in order to decrease the production costs. Nevertheless, the large number of customers has allergic (sensitizing) body reaction on jewelries. Applying of non-sensitizing coating is able to decrease negative influence of jewelry material on human body. One of the biologically inert materials toward to human body tissues is zirconium. In the present work we examined the zirconium-based coatings applied by magnetron sputtering. Eleven coating regimes of AISI 430 steel substrates by zirconium oxynitride were investigated. Coatings corrosion test in Hank’s solution, microhardness measurements, color performance in CIE 1976 L*a*b* and RGB color spaces were carried out. The coating width was 0.4–1.2 μm. It was established that coatings have microhardness 2.5–3.0 GPa and can simulate jewelries colors. Using energy dispersive X-ray spectroscopy, it was evaluated that coatings consist of Zr, N and O. We select the sputtering regimes which provides metallic type coatings with the high optical reflectivity in the energy range near the infrared part of spectrum (<1.7 eV) and has golden color with a high lightness. It was experimentally proved that coatings are not corroding in Hank’s solution. The allergy patch test of jewelry with zirconium oxynitride coating demonstrate a good result on respondents with sensitizing reaction to non-precious alloys jewelry. The obtained results allow us to recommend the application of a zirconium-based coating magnetron sputtering in manufacturing of the non-precious alloys jewelry.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.