同樣的PVD製程為什麼還是會有色差？
同樣的PVD製程為什麼還是會有色差？
夜班的鍍膜機啟動後，腔體內亮起一片微藍光。兩小時後，技術員打開真空艙，卻發現——同一爐黑灰色樣品，左側偏藍，右側略霧。這種「看似相同卻又微妙不同」的現象，在 PVD（Physical Vapor Deposition）製程裡並不罕見。
有經驗的工程師都知道，這不是錯誤，而是「參數、材質、環境」三者微差所造成的自然結果。
那麼，為什麼同樣的製程，會出現色差？又該如何讓顏色穩定成為一種能力？
色差的誕生：不是意外，而是物理結果
在 PVD 真空電鍍中，色差（Color Difference）代表膜層在顏色或亮度上的細微偏差。
這些差異往往不是肉眼錯覺，而是可以被儀器量化的「ΔE 值」。
一般而言，ΔE ≤ 3 被視為人眼難以辨識的色差範圍，超過這個數值，就可能被客戶視為「不合格」的顏色。
事實上，色差產生的原因並不單一。日勝技術團隊在長期製程經驗中，將其整理成「色差成因地圖」——
從原料、機台、氣體、溫度到位置配置，每一個變數都可能讓顏色產生細微變化[1]。
| 影響項目 | 主要原因 | 對色差的影響 | 控制策略 |
|---|---|---|---|
| 材質差異 | 不同基材（SUS、Ti、Al） 熱膨脹與導電性不同 | 顏色偏亮或偏暗 | 統一基材批次，必要時採水鍍打底 |
| 氣體比例 | N₂ / Ar / C₂H₂ 比例微變 | 色相偏移 （黑轉紫、金轉銅） | 固定流量比，自動監控 |
| 基材溫度 | 過高 → 氧化；過低 → 附著不良 | 偏霧或光澤不均 | 熱感監控 + PID 溫控 |
| 電壓 / 電流 | 放電能量波動 | 鍍層膜厚不均、反射率不同 | 穩壓裝置＋校準制度 |
| 位置 / 腔體佈局 | 中心與邊緣電漿密度不同 | 同爐偏色 | 治具旋轉、基準位配置 |
| 設備老化 | 電極污染或冷卻衰退 | 顏色偏差、表面缺陷 | 定期更換電極與清腔 |
| 環境條件 | 濕度與粉塵影響氣體純度 | 顏色偏暗或不均 | 潔淨室控制 ≤ 50% RH |
從 ΔE 到 Lab*：把「感覺」變成「數據」
以往，許多工廠是用「肉眼」檢驗顏色一致性，但在高端製程中，這樣的方式太模糊。
日勝在色差管理中採用分光色差儀量測 ΔE 值，並使用 Lab* 色彩空間分析：
L*：亮度（0–100）
a*：紅／綠 軸偏移（＋值偏紅，－值偏綠）
b*：黃／藍 軸偏移（＋值偏黃，－值偏藍）
這三個參數能明確定義「顏色往哪裡偏」。
例如，一批黑色膜層若 L* 值略高、b* 值偏負，就意味著這一爐「比標準略亮、偏藍」。
這樣的微偏差在肉眼下也許難察覺，但對品牌色一致度要求高的客戶而言，這就是差異。
| 測試項目 | 標準儀器 | 判定基準 | 光源/角度 |
|---|---|---|---|
| ΔE 顏色差異值 | 分光色差儀 | ΔE ≤ 3（人眼難辨） | D65 標準日光源 |
| Lab* | 同步顯示 L*, a*, b* 三軸偏移 | 對比前後變化 ≤ ±1.5 | 45°/0°觀測角 |
| 人工檢驗 | 經訓練人員雙人交叉檢查 | 無明顯偏色或環圈 | CWF + TL84 混光源 |
同爐不同色？——電漿分佈的祕密
在真空腔體內，電漿並非平均分佈。
中心區域的電漿密度往往高於邊緣，這意味著同一爐的零件，在不同位置會受到不同的鍍膜能量。
結果是——即使參數完全相同，也可能出現顏色微差[2]。
因此，日勝在生產時會針對每種產品形狀與尺寸設計「腔體排布策略」：
將高價或高要求的零件放在中心位，邊緣位置則配置旋轉治具，讓整體受鍍均勻。
這也是為什麼我們能讓同一爐成品的 ΔE 控制在 2.0 以內。
批次一致性：靠制度，而不是運氣
真空電鍍的穩定性，不僅在於技術，更在於制度。
日勝建立了三層批次管控機制，確保從「同一台機台」到「跨週期生產」都能維持顏色一致。
| 控制項目 | 說明 | 預防效果 |
|---|---|---|
| 基準片制度 | 每批製作標準樣片，比對下一批顏色 | 防止人工判定誤差 |
| SPC 統計製程監控 | 以統計方式監控氣體流量、溫度、壓力 | 提前偵測偏差，防止色差累積 |
| 腔體排布與清潔制度 | 每爐結束後 plasma clean 清腔 | 減少舊膜殘留影響新膜色澤 |
這些制度讓「色差控制」從感覺變成科學，從經驗變成數據。
每一次鍍膜，都能預測結果，而不是「希望」它能一樣。
光與角度：隱藏的觀察誤差
很多時候，客戶回報色差問題，其實源於「光源不同」。
在 D65 標準日光下看與在辦公室黃光下看，金色會更暖、黑色會更冷。
日勝在檢測過程中採用多光源比對法（D65、CWF、TL84），確保顏色在不同環境下仍維持一致。
這也是為什麼我們建議客戶在驗收時，固定光源與觀察角度（45°/0°）。
若條件不一致，即使同一件產品，在不同光線下也可能看出差異。
前處理也會決定色差
色差問題不只是製程內的結果，往往從「表面清潔」就開始累積。
若基材上殘留油脂、氧化層或拋光粉，會造成鍍膜附著力不均，導致局部反光差異。
因此在真空鍍膜前，脫脂、酸洗、打底導電層 是不可省略的步驟。
不同材質的熱膨脹係數與導電性差異，也會造成顏色偏移。
若能在前處理階段就挑選適合的基材與打底方式，
可大幅降低後續色差風險——了解哪些材質更適合真空電鍍，
有助於在設計初期就穩定成品外觀。
驗收標準與測試策略
PVD 鍍膜色差的最終判定，通常依據 ΔE 值與實際應用情境決定。
例如，外觀件（如飾品、鐘錶）要求 ΔE ≤ 2；
而功能性零件（如機械刀具）則容許 ΔE ≤ 5。[3]
若客戶對顏色一致度要求嚴格，日勝會同時提供顏色數據、比對樣片，
並搭配膜厚、附著力與耐蝕性等測試標準共同檢驗，
讓每一爐鍍層不只「漂亮」，更能通過完整品質驗證。
當色差變成競爭力
在過去，色差被視為製程誤差；
但如今，能「控制色差」反而成為技術的象徵。
日勝的優勢不只在於能生產出穩定色澤，更在於能精準地「重現同一顏色」。
這對跨品牌零件、年度補單與 OEM 合作尤為重要。
我們透過長期製程監控與材料資料庫，讓顏色穩定成為一種可預測的品質保證。
不同顏色的穩定度其實各有難度。
例如黑色與玫瑰金，往往最容易受到氣體比例與厚度變化影響。
若想更進一步掌握哪些色系最容易偏差，以及如何在工藝上達成穩定重現，
可以從設計階段就為色澤管理預留控制空間。
穩定，是一種看不見的美學
當你看到一批鍍層顏色一致的零件時，
那背後其實藏著數百次的實驗數據、上千筆製程紀錄，
以及對「穩定」這件事的執著。
在日勝，每一次鍍膜都不只是上色，而是精密控制的再現。
我們讓顏色不只是外觀，而是一種能被信任的品質。
FAQ
Q1：為什麼同一爐鍍膜會出現色差？
A：PVD 是物理性沉積過程，任何微小變數——例如靶距、氣體流量、溫度分佈——都會造成光學干涉差異。即使同爐製程，也可能在視覺上出現藍偏、金偏或霧光感。
Q2：不同材質的基材，會不會影響鍍層顏色？
A：會。基材導熱與反射率不同，會改變鍍層的光干涉效果。像是不鏽鋼偏冷色、黃銅則容易偏暖色，因此在上鍍前會根據材質調整電壓與氣體比例。
Q3：色差能用數據量化嗎？
A：可以。色差以 ΔE 表示，ΔE ≤ 2 通常為人眼無法分辨的範圍。日勝使用分光光譜儀測試每批產品，確保顏色穩定在標準公差內。
Q4：為什麼不同角度看，鍍層顏色會變？
A：這是干涉色的自然現象。PVD 鍍層厚度通常在 0.1–1 μm 間，當光線入射角改變時，反射路徑長度不同，顏色便會產生視覺差。
Q5：要如何判斷色差是製程問題還是材質問題？
A：先比較相同基材的樣品。若不同批次同材質仍有顯著差異，多半是製程參數（如溫度或氣體流量）偏移；若同製程卻不同材質才出現色差，則屬於材質反射率差異導致。
引用資料
[1] Surface & Coatings Technology (2020). Plasma-enhanced PVD overview。
[2] Surface Engineering (2003). 電漿放電狀態與觀察。
[3] Reviews on Advanced Materials Science (2019). 電漿應用於塗層研究。