在现代工业和装饰领域，PVD涂层因其出色的性能和美观的外观而备受关注。其中，能够沉积出各种不同颜色的特性使得PVD涂层在

众多应用中脱颖而出，如珠宝、手表、汽车零部件和电子产品等。理解PVD涂层为何可以呈现多样的颜色，对于优化涂层工艺、拓展

应用领域以及满足市场对个性化和高性能产品的需求具有重要意义。

颜色的产生

我们看到一个物体，首先感到是它的颜色。物质的颜色是由人眼视觉看得到的。如果在没有光线的密闭的暗室中，或在漆黑的夜里，物

体的颜色是看不见的。只有在光照下，物质的颜色才能为肉眼所见，所以我们说颜色是光和眼睛相互作用而产生的。事实上，颜色是大

脑对投射在视网膜上不同性质光线进行辨认的结果。

可见光的范围大约是400-800nm。如将波长为400-800nm的光按适当的比例均匀的混合后，照到眼睛的视网膜上，则产生白色的光感。

但物质为什么会显示不同的颜色呢？第一个揭示颜色秘密的是英国科学家牛顿。他用一块三棱镜，将太阳光经过两次折射，第一次成功

地将其分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的色带。牛顿不仅将白光分解成可见光谱，他后来又设法用透镜将这7种光聚到一起，

又还原为白色光，他的实验，揭示了白光是由许多不同颜色，不同波长或不同频率的色光组成的混合光。现我们已清楚的认识到，颜色

只是不同波长的光线，照射在人眼的视网膜上，然后给大脑的一种感觉，我们将这种感觉称为色觉，为了过一步了解可见光谱和各种颜

色，我们将可见光谱分成9个宽阔而又容易相互区别的区域，它们可以用颜色环来描述。

颜色环周围所注的波长与环中每一扇形的光颜色是对应的，从图中可以看出，每块扇形的对顶处都有另一块扇形。我们将颜色环上全部有

色光以正确比例混合，可以得到白光，事实上，也可以由颜色环上任何两个对顶位置扇形中的单色光混合而得到。这一对颜色，互称为补

色，如蓝色（435-480nm的扇形）的补色为黄色（580-595nm）,即蓝光和黄光混合得到的是白光。这种两种或多种其它色光混合而得到

另一色光，我们称之为加色混合，颜色环上任何一种有色光，都可以用相邻两侧的两种单色光混合而复制，例如黄光加红光混合得到橙光。

自然界中很少有纯光谱色或加色混合颜色，我们周围接触到的绝大多数颜色，与上述情况不同，它们是通过减色混合产生的。什么是减色

混合呢？

我们已知道，一对互补色的光混合后，给人一白色的光感，那么如果从白色中除去了某一种波长，则剩余的那一部分光的颜色完全可以被眼

睛观察到。如日光通过一个滤光片，除去了波长495nm的光线（蓝绿光），眼睛感受到的是蓝绿色的补色，也就是红色。相反如滤光片滤掉

了红色，则人们感受到的是蓝绿色。这种从白光除去某一部分光线，而形成彩色的过程，即为减色混合。减色混合的原理，在摄影技术中应

用很普遍，如拍摄风景照片时，人们喜欢蓝天中的白云，但拍出的照片往往失去了原来的风采，原因是照相机不同人的眼睛，它没有色觉，

不能感觉景物的颜色，只能感觉到景物光线的强弱。白天和蓝天的颜色虽然不同，光的成份不同，但白天和蓝天都含有感光能力强的蓝光和

绿光，差的只是红橙等感光能力差的光，所以它们反差很小，自然效果不好，如在拍摄时，给相机镜头上加一块橙黄色的滤光片，效果就很

好，这是因为橙黄色是近似蓝天的补色，来自天空的蓝光经滤光片，大部分被吸收，但从白云发出的白光中黄色光却可以通过，这加大了光

的反差，照片效果自然很好。常见的染料、颜料及其它一些有色物的分子，可以从日光中有选择地除去某种波长的光，所以它们的发色往往

都是由于减色混合所引起的。具体对应关系，大家可以从下面表格了解清楚。

用加色混合原理，我们很容易理解白光的产生，而用减色混原理，能很容易理解黑色的产生，因为向混合物中加入愈来愈多的能吸收可见光

的分子时，使入射光被吸收的范围和数量都增加，直到最后，几乎完全被吸收，此时物质呈黑色。

总之，物质颜色的产生，是光和物质相互作用的结果，这种结果作用于人眼视网膜上而反映于大脑里留下来的一种感觉。物质颜色的产生，

离不开光源，被照射物体，以及可感觉色的眼睛和头脑。这三点被称为彩色产生的三要素，缺一不可。

影响PVD涂层颜色的因素

一、材料选择

1. 金属材料

不同的金属元素具有独特的电子结构和光学性质。例如，钛（Ti）、铬（Cr）、铝（Al）等金属在 PVD 涂层中可以产生不同的颜色效果。钛可

以形成金色、蓝色等；铬通常呈现出银色或灰色；铝则能产生银色或浅黄色。

2. 化合物材料

氮化物（如 TiN、CrN）、氧化物（如 TiO₂、Al₂O₃）和碳化物（如 TiC、SiC）等化合物在 PVD 涂层中也广泛应用。这些化合物的化学组成

和晶体结构决定了它们对光的吸收、反射和折射特性，从而影响涂层的颜色。

二、工艺参数

1. 沉积温度

温度的变化会影响原子的扩散和结晶过程，进而改变涂层的微观结构和光学性能。较高的沉积温度可能导致晶体生长更完善，从而影响颜色的

纯度和亮度。

2. 沉积速率

沉积速率的快慢会影响涂层的厚度均匀性和微观结构。较快的沉积速率可能导致涂层中存在更多的缺陷和孔隙，从而影响光的传播和颜色表现。

3. 真空度

高真空环境有助于减少杂质的引入和气体分子的干扰，保证涂层的质量和颜色的稳定性。

三、薄膜厚度

涂层的厚度是影响颜色的关键因素之一。当薄膜厚度较薄时，光的干涉和衍射效应较为明显，导致颜色随观察角度的变化而变化。随着厚度的

增加，颜色逐渐趋于稳定，但同时也可能出现新的颜色效果。

四、薄膜结构

1. 晶体结构

涂层的晶体结构会影响其对光的吸收和散射特性。例如，非晶态结构通常具有更均匀的光学性能，而晶态结构可能会因为晶体取向和晶界的存在

而产生特定的颜色效果。

2. 多层结构

通过沉积多层不同材料或厚度的薄膜，可以实现复杂的光学干涉和滤波效果，从而产生丰富的颜色组合。

颜色形成的光学原理

1.光的吸收

涂层中的材料对特定波长的光具有吸收作用。不同的材料和化学组成会导致吸收光谱的差异，从而影响涂层的颜色。

2.光的反射和折射

涂层表面对光的反射和折射会改变光的传播方向和强度分布。通过控制涂层的折射率和表面粗糙度，可以调节光的反射和折射特性，进而影响颜色

的外观。

3.干涉和衍射

当涂层厚度与光的波长相当或较小时，光的干涉和衍射现象会显著影响颜色的表现。多层薄膜结构中的干涉效应可以产生出鲜艳、独特的颜色效果。

PVD涂层能够沉积出不同颜色是多种因素共同作用的结果，包括材料选择、工艺参数、薄膜厚度和结构等。通过深入理解这些因素以及背后的光学

原理，我们能够更好地控制 PVD 涂层的颜色，为各个领域提供高性能、美观的表面处理解决方案。