[發明專利]一種鉻基鍍膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310722606.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103741105A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉永江;劉雪敬;李曉偉;潘峰;王雪
• 申請（專利權）人: 中國印鈔造幣總公司;北京中鈔鈔券設計制版有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發明涉及一種鉻基鍍膜及其制備方法，屬于印刷版制作技術領域。

背景技術

相較于普通印刷工藝，凹版印刷由于能夠使印刷品具有特殊的“凹凸觸感”而被廣泛地用于印制鈔票、有價證券和防偽產品的制作中。為了增加凹印版的表面耐磨性、耐印率和使用壽命，通常需要在凹印版的基底材料表面電鍍上厚度約10μm的鉻層。現有技術中通過在凹印金屬底材底材料（例如鎳、銅、鐵等）上雕刻圖紋后，再采用電鍍工藝將鉻鍍覆于上述凹印金屬底材底材料上，從而形成凹印版的表面耐磨鉻層。目前廣泛使用的凹印版電鍍鉻工藝，在經歷長時間的發展后形成相對成熟的技術，工藝穩定，操作簡單，然而，電鍍過程中將產生大量廢水、廢氣和廢渣，尤其是廢水中六價鉻具有強致癌性且難以自然降解，從而對人類健康和生態環境都造成嚴重危害。此外，在電鍍過程中，電鍍液中的氫或反應生成的氫極易擴散到金屬內部并殘留在金屬的晶體位錯處，進而導致金屬發生脆化。

磁控濺射技術是一種物理氣相沉積技術，其通過在放電空間中產生等離子體，并利用電場加速正離子轟擊靶材，靶材以原子的狀態被濺射出來，從而在基底材料上沉積形成鍍層。研究表明，磁控濺射技術制備的鍍層與基底材料的附著力強、結合度好，鍍層純度高、致密性好、厚度均勻且可控制。此外，由于采用磁控濺射技術形成鍍層的過程中，不需要使用化學溶劑，從而避免對環境造成污染。

中國專利文獻CN101181848A公開一種凹印版及其制備方法，該凹印版是由凹印版金屬基材（也稱“金屬底材”）和鍍膜層構成，該鍍膜層包括位于該金屬基材上部的至少兩層由金屬層和金屬碳化物或氮化物層交替構成的基礎鍍膜層，以及位于所述基礎鍍膜層上部的至少包含TiO₂層的具有親水性能的表面鍍膜層，其中，所述基礎鍍膜層的金屬為Cr或Ti。該凹印版采用以下步驟制備：（1）采用磁控濺射法，通入惰性工作氣體，通過設置于鍍膜室內的金屬濺射靶向設置于工作輥筒上并隨該工作輥筒一并旋轉的凹印版的刻有圖紋或待刻圖紋的一面上鍍制金屬鍍膜層；（2）通過向該鍍膜室內充入碳源或氮源反應氣體，采用反應濺射法，通過設置于鍍膜室內的金屬濺射靶向該凹印版上鍍制金屬碳化物或氮化物鍍膜層，從而通過上述多次濺射鍍膜在該凹印版上鍍制形成至少兩層由金屬層和金屬碳化物或氮化物層交替構成的基礎鍍膜層；（3）采用反應濺射和射頻濺射結合的方法在該凹印版的基礎鍍膜層上鍍制上述至少包含TiO₂層的表面鍍膜層。上述凹印版中的基礎鍍膜層結構中包括至少兩層金屬層和金屬碳化物或氮化物層交替層，從而使上述基礎鍍膜層作為耐磨層具有一定的硬度和耐磨性，然而，在研究中發現，該基礎鍍膜層的表面存在較多缺陷且容易出現微裂紋，同時也難以實現大面積范圍（500mm×500mm-1000mm×1000mm）內的厚度均勻性。此外，當需要將凹印版清除耐磨層和表面鍍層以實現重復利用時，上述基礎鍍膜層由于包括至少兩層金屬層和金屬碳化物或氮化物層交替層，清除需分步進行，操作復雜且費時。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中采用磁控濺射法制備得到的凹印版耐磨層的表面缺陷多、表面容易出現微裂紋，難以實現大面積范圍內的厚度均勻性，并在后期需要進行鍍層清除時，操作復雜且費時，從而提供一種表面缺陷少且耐磨性能好的鉻基鍍膜及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種鉻基鍍膜，由Cr-Cr₂N兩相化合物層組成，所述兩相化合物層中，Cr與Cr₂N的摩爾比為1:3-17:1。

進一步，本發明還提供一種制備所述鉻基鍍膜的方法，其包括如下步驟：

（1）在鍍膜室內，分別以30-120sccm、80-170sccm的流量同時通入氮氣和惰性工作氣體，采用磁控濺射法，通過設置于鍍膜室內的鉻靶對基材表面進行鍍制形成鍍層，鍍制時間為10-40min，鍍制溫度為25-200℃；

（2）以80-170sccm的流量通入惰性工作氣體，采用反濺射法對步驟（1）形成的所述鍍層的表面進行活化，所述反濺射時間為5-20min；

（3）重復步驟（1）-（2）中的操作0-6遍，之后分別以30-120sccm、80-170sccm的流量同時通入氮氣和惰性工作氣體，采用磁控濺射法，在25-200℃的條件下，通過設置于鍍膜室內的鉻靶繼續鍍制10-40min，即得鉻基鍍膜。

步驟（1）中，鍍膜室內的所述鉻靶為3-6對孿生鉻靶。

所述鉻靶為平行設置。

所述鉻靶的長度不小于1.2m。