CN101419402B - 一种硬质合金冲压模具的制作方法 - Google Patents
一种硬质合金冲压模具的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101419402B CN101419402B CN2008101978590A CN200810197859A CN101419402B CN 101419402 B CN101419402 B CN 101419402B CN 2008101978590 A CN2008101978590 A CN 2008101978590A CN 200810197859 A CN200810197859 A CN 200810197859A CN 101419402 B CN101419402 B CN 101419402B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoresist
- etching
- mould
- die
- die surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
一种硬质合金冲压模具的制作方法,属于冲压模具的精细加工方法,克服现有技术在硬质合金表面制作模具条纹尺寸太大的问题,提高目前贵重金属货币、印章和其它通过冲压形成图纹的产品的防伪能力。本发明包括涂胶步骤,曝光步骤,显影步骤,老化处理步骤,侧、背面保护步骤,刻蚀步骤,去胶步骤和镀铬步骤。本发明能缩短模具制作周期、降低成本,特别是能制作不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字等防伪图案,图纹线条最细可以达到nm(纳米)级,深度和宽度之比也能达到10:1,甚至更大;1mm(毫米)范围内,条纹数量可以到数千条;能提高各种贵重金属币、章和其它通过冲压形成图纹的产品的防伪能力。
Description
技术领域
本发明属于冲压模具的精细加工方法,用于制作金属货币、印章或商品防伪标记所用的合金冲压模具。
背景技术
目前,制作金属货币、印章行业的硬质合金模具一直沿用机械切削工艺完成图文加工制作。传统货币、印章的防伪主要依赖于设计雕刻师的经验和高精度的加工设备,虽然近年来开发了异形、双色、斜齿、边部滚字等防伪工艺,但防伪效果并不突出。
专利号200410021632.2的一种冲压模具的制作方法,实际上是一种印刷晒图的方法用于模具制作,制作的模具条纹尺寸太大,条纹最细只有8μm(微米),图形没有色彩,伪造者容易仿造。
中国金币总公司发行的《滴水观音》金银币利用专利号98120515.1的制作技术,其方法是:先在玻璃上进行光刻过程,将图纹制作在光刻玻璃上,然后进行电铸工艺,又把光刻玻璃上的图纹复制在镍板上,最终将镍板上的图纹压印在金币上。由于镍板很薄,厚度小于0.1mm,很容易损坏,压印几次图纹,镍板就需要更换。
澳大利亚皇家造币厂日前发行2004年普通金属精制套币(http://www.chinalcw.com/Html/jpsx1/2007-9/21/0792110323969010.html),其中最抢眼的当属袋鼠群1澳元幻彩币。它由铜铝合金铸成,该币使用了一种微型模制复制工艺,它使用一枚高精密度的弹性印模将复杂的微型图案(幻彩图像)移印到硬币的表面,弹性印模上的袋鼠群图案(将要出现在硬币背面的图像)是由一束精确的电子光束刻制的。铸造时首先用通常的方法压制硬币正面的女王头像,然后进入第二道工序,将每一枚币涂上树脂层,最后用弹性印模压制。此时被应用到硬币表面的图案已经过特殊处理,使它产生幻彩效果,而且当硬币被倾斜时,图像会连续运动。该方法的缺点是弹性印模不能在硬币的金属表面上直接压制出光栅图纹。
发明内容
本发明提供一种硬质合金冲压模具的制作方法,克服现有技术在硬质合金表面制作模具条纹尺寸太大的问题,提高目前贵重金属货币、印章和其它通过冲压形成图纹的产品的防伪能力。
本发明的一种硬质合金冲压模具的制作方法,包括:
(1)涂胶步骤:模具在100℃~250℃温度下烘烤后,在模具表面均匀涂覆光刻胶,再烘烤,烘烤温度和时间依据光刻胶对应的参数确定;
(2)曝光步骤:把制作好的光刻掩模板置于涂覆光刻胶的模具表面,用紫外光曝光方式将光刻掩模板图纹转移到光刻胶上,曝光能量依据生产商给出的该光刻胶需要的参数确定;
(3)显影步骤:用显影液将需要凹下部位的光刻胶冲掉,露出模具金属表面,留下需要凸出部位的光刻胶,用纯水清洗,氮气吹干,显影时间显影时间依据光刻胶生产商给出的参数确定;
(4)坚膜步骤:对显影后模具表面留下的光刻胶进行老化处理,形成耐刻蚀保护层,老化处理的温度与时间依据光刻胶生产商给出的参数确定;
(5)侧、背面保护步骤:将模具侧面和背面用油漆涂敷;
(6)刻蚀步骤:采用干法刻蚀或湿法刻蚀对模具各部分分别进行刻蚀;
(7)去胶步骤:用光刻胶对应的溶剂浸泡去模具,去除表面光刻胶,丙酮去除侧边油漆后,纯水冲洗,氮气吹干模具;
(8)镀铬步骤:用丙酮清洗模具,在模具表面镀铬。
所述的制作方法,其特征在于:
所述涂胶步骤中,所述光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶,涂覆厚度0.5μm~260μm;
所述曝光步骤中,正性光刻胶使用正性光刻掩模板,负性光刻胶使用负性光刻掩模板;
所述显影步骤中,所述显影液,不同的光刻胶对应使用相应的显影液;
所述刻蚀步骤中,干法刻蚀采用感应耦合刻蚀或反应离子刻蚀,刻蚀线条的宽度、深度,由刻蚀的时间,选用的气体种类,线圈功率,平板功率大小决定,选用的气体为Cl2、BCl3、Ar、SF6、CF4、O2中的一种或两种;湿法刻蚀的刻蚀剂为硝酸、盐酸、硫酸、铬酸中的一种;
所述镀铬步骤中,所述有机溶剂为丙酮、乙醇中的一种或多种。
所述的制作方法,其特征在于:
所述刻蚀步骤采取干法刻蚀时,(1)所述涂胶步骤之前,先在抛光的模具表面镀镍,厚度为200nm~3μm;(2)在刻蚀步骤中,先用硝酸、盐酸、硫酸、铬酸中的一种去除显影后暴露出的镍层部分,然后再用干法刻蚀对模具进行刻蚀。
在需要进行多次刻蚀时,采用光刻胶涂敷在已经完成的图纹表面,对其进行保护,然后再对需要加深、加宽的图纹进行再刻蚀。
采用本发明对冲压模具进行加工,模具材料为钢或钛或钼或铝等金属及它们的合金,在这些冲压模具上制造出精美的含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹,图纹线条最细可以达到nm(纳米)级,深度和宽度之比也能达到10:1,甚至更大;1mm(毫米)范围内,条纹数量可以到数千条,随条纹密度不同,图纹可以呈不同色彩。本发明制作的模具能将全息信息复制到金属、塑料等材料上。
本发明能缩短模具制作周期、降低成本,能对传统机械雕刻方法进行加工并已淬火的模具进行二次加工。用干法或湿法刻蚀出含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字等其他装饰花纹,制作出具有传统艺术风格和现代防伪特点的新型模具。制作冲压模具时,可以单独采用本方法完成全部图案,也可以在机械雕刻或其他雕刻完成后的模具上再用本方法补充制作其他图纹,两种工艺制作的模具冲压出来的图纹在不同角度光线照射下能够观察到隐藏图案。用高倍放大镜观察,微缩文字清洗可辩。
附图说明
图1为本发明采取干法刻蚀时制作过程示意图;
图2为一防伪图章模具效果示意图;
图3为图2所示防伪图章的部分示意图,表明图形有条纹构成;
图4(a)为图2所示防伪图章的120°条纹,图4(b)为图2所示防伪图章的60°条纹,不同方向隐含不同的文字。
具体实施方式
图1为本发明采取干法刻蚀时制作过程示意图;图中,(A)表示原模具1,(B)表示在抛光的模具1表面镀镍层2,(C)为涂胶步骤,镀镍的模具烘烤后,模具表面均匀涂覆光刻胶3,再烘烤;(D)为经过曝光步骤和显影步骤后的模具;(E)为刻蚀步骤,刻蚀部分镍层后的模具;(F)为刻蚀步骤,刻蚀镍层后在模具表面刻蚀出光栅条纹后的模具;(G)去除剩余镍层、光刻胶后的模具。
实施例1:干法刻蚀实施例,原模具为金属钛,表面抛光,所用光刻机型号德国Suss MA-6。
该模具首先在原模为已采用机械雕刻工艺制作的硬制合金钢模具淬火后再采用本方法完成含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹的后续加工而成。
用计算机专用软件设计含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹的掩模板,如图2、图3、图4(a)、图4(b)所示,图2中白色区域由传统雕刻工艺制作;其它部分由掩模板制作,条纹密度决定图纹的颜色,条纹刻蚀深度决定衍射光强度;图3所示的圆环部分,右图表示其细部的条纹间隔D为2μm,条纹密度500线/mm,表现为黄色部分,当条纹密度为300线/mm,表现为红色部分。图4(a)所示“Z”字部分的图纹排线角度为60度,图4(b)所示“品”字部分的图纹排线角度为120度。
涂覆光刻胶前,先在抛光的模具表面镀镍,厚度200nm。
(1)涂胶步骤:用热板工艺将模具从室温烘烤至250℃,然后在模具表面均匀涂覆厚度1.5μm型号SU8负性光刻胶,再用热板工艺95℃下烘烤1分钟;
(2)曝光步骤:把制作好的光刻掩模板置于涂覆光刻胶的模具表面,用紫外光曝光方式将掩模板图纹转移到光刻胶上,曝光能量110mJ/cm2,
(3)显影步骤:用SU8显影液将需要凹下部位的光刻胶冲掉,露出模具金属表面,留下需要凸出部位的光刻胶,显影时间1分钟,用纯水清洗,氮气吹干;
(4)坚膜步骤:在150℃温度下,对显影后模具表面留下的光刻胶进行8分钟老化处理,形成耐刻蚀保护层;
(5)侧、背面保护步骤:将模具侧面和背面用市面所售任意油漆涂敷;
(6)刻蚀步骤:先用硫酸刻蚀去除镍层,再采用ICP干法刻蚀,Cl2流量为30sccm,腔体气压为399Pa,平板功率100瓦,线圈功率400瓦,隐形文字刻蚀4分钟,其它部分刻蚀3分钟,多次刻蚀时,要涂覆保护已刻蚀的部分;
(7)去胶步骤:用SU8光刻胶生产商配套的去膜剂浸泡模具,去除表面光刻胶,丙酮去除侧边油漆后,纯水冲洗,氮气吹干模具;
(8)镀铬步骤:用丙酮、乙醇分别清洗模具,在模具表面镀铬。
所制造的防伪图章模具效果如图2、图3、图4(a)、图4(b)所示,图2中白色区域由传统雕刻工艺制作;其它部分为本发明工艺制作,包含不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹,图纹由条纹构成,条纹密度决定图纹的颜色;图3所示的圆环部分,右图表示其细部的条纹间隔D为2μm,条纹密度500线/mm,表现为黄色部分,当条纹密度为300线/mm,表现为红色部分。图4(a)所示“Z”字部分的图纹排线角度为60度,图4(b)所示“品”字部分的图纹排线角度为120度。
实施例2:干法刻蚀实施例,原模具为金属钛,表面抛光,所用光刻机型号德国Suss MA-6。
该模具首先在原模为已采用机械雕刻工艺制作的硬制合金钢模具淬火后再采用本方法完成含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹的后续加工而成。
用计算机专用软件设计含有不同色彩、隐形图纹和微纳尺寸的文字图纹的掩模板,同实施例1。
涂覆光刻胶前,先在抛光的模具表面镀镍,厚度在3μm。
(1)涂胶步骤:用热板工艺将模具从室温烘烤至250℃,然后在模具表面均匀涂覆厚度260μm型号SU8负性光刻胶,再用热板工艺95℃下烘烤15分钟;
(2)曝光步骤:把制作好的光刻掩模板置于涂覆光刻胶的模具表面,用紫外光曝光方式将掩模板图纹转移到光刻胶上,曝光能量680mJ/cm2,
(3)显影步骤:用SU8显影液将需要凹下部位的光刻胶冲掉,露出模具金属表面,留下需要凸出部位的光刻胶,用纯水清洗,氮气吹干,显影时间20分钟;
(4)坚膜步骤:在200℃温度下,热板工艺对显影后模具表面留下的光刻胶进行30分钟老化处理,形成耐刻蚀保护层;
(5)侧、背面保护步骤:将模具侧面和背面用市面所售任意油漆涂敷;
(6)刻蚀步骤:先用硝酸刻蚀去除镍层,再采用ICP干法刻蚀,Cl2流量为100sccm,腔体气压为3.99Pa,平板功率100瓦,线圈功率600瓦,隐形文字刻蚀4分钟,其它部分刻蚀3分钟,多次刻蚀时,要涂覆保护已刻蚀的部分;
(7)用SU8光刻胶生产商配套的去膜剂浸泡模具,去除表面光刻胶,丙酮去除侧边油漆后,纯水冲洗,氮气吹干模具;
(8)镀铬步骤:用丙酮、乙醇分别清洗模具,在模具表面镀铬。
所制造的防伪图章模具效果同实施例1。
实施例3:原模为表面抛光硬质合金钢,刻蚀图形与实施例1相同,所用光刻机型号德国Suss MA-6,刻蚀设备是英国STS Multiplex ICP刻蚀机。
(1)涂胶步骤:使用热板工艺将模具从室温烘烤至100℃,然后在模具表面均匀涂覆厚度0.5μm型号BP212正性光刻胶,再用热板工艺100℃下烘烤1分钟;
(2)曝光步骤:把制作好的光刻掩模板置于涂覆光刻胶的模具表面,用紫外光曝光方式将掩模板图纹转移到光刻胶上,曝光能量90mJ/cm2;
(3)显影步骤:用北京科华型号为MIB显影液显影,去掉凹下部位的光刻胶,露出模具金属表面,留下需要凸出部位的光刻胶,显影时间10~30秒;
(4)坚膜步骤:在140℃温度下,使用热板工艺对显影后模具表面留下的光刻胶进行1分钟老化处理,形成耐刻蚀保护层;
(5)侧、背面保护步骤:将模具侧面和背面用市面所售任意油漆涂敷;
(6)刻蚀步骤:采用湿法刻蚀方式对模具进行刻蚀,用盐酸对模具表面露出金属的部分进行腐蚀,隐形文字刻蚀5分钟,其它部分刻蚀3分钟,多次刻蚀时,要涂覆保护已刻蚀的部分;
(7)用BP212光刻胶生产商指定的科华去膜剂浸泡模具,去除表面光刻胶,丙酮去除侧边油漆后,纯水冲洗,氮气吹干模具;
(8)镀铬步骤:用丙酮清洗模具后,在模具表面镀铬。
Claims (1)
1.一种硬质合金冲压模具的制作方法,包括:
(1)涂胶步骤:模具在100℃~250℃温度下烘烤后,在模具表面均匀涂覆光刻胶,再烘烤,烘烤温度和时间依据光刻胶对应的参数确定;所述光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶,涂覆厚度0.5μm~260μm;
(2)曝光步骤:把制作好的光刻掩模板置于涂覆光刻胶的模具表面,用紫外光曝光方式将光刻掩模板图纹转移到光刻胶上,曝光能量依据生产商给出的该光刻胶需要的参数确定;正性光刻胶使用正性光刻掩模板,负性光刻胶使用负性光刻掩模板;
(3)显影步骤:用显影液将需要凹下部位的光刻胶冲掉,露出模具金属表面,留下需要凸出部位的光刻胶,用纯水清洗,氮气吹干,显影时间依据光刻胶生产商给出的参数确定;不同的光刻胶对应使用相应的显影液;
(4)坚膜步骤:对显影后模具表面留下的光刻胶进行老化处理,形成耐刻蚀保护层,老化处理的温度与时间依据光刻胶生产商给出的参数确定;
(5)侧、背面保护步骤:将模具侧面和背面用油漆涂敷;
(6)刻蚀步骤:采用干法刻蚀或湿法刻蚀对模具各部分分别进行刻蚀;干法刻蚀采用感应耦合刻蚀或反应离子刻蚀,刻蚀线条的宽度、深度,由刻蚀的时间,选用的气体种类,线圈功率,平板功率大小决定,选用的气体为Cl2 、BCl3、Ar、 SF6、CF4、O2 中的一种或两种;湿法刻蚀的刻蚀剂为硝酸、盐酸、硫酸、铬酸中的一种;
(7)去胶步骤:用光刻胶对应的溶剂浸泡去模具,去除表面光刻胶,丙酮去除侧边油漆后,纯水冲洗,氮气吹干模具;
(8)镀铬步骤:用有机溶剂清洗模具,在模具表面镀铬,所述有机溶剂为丙酮、乙醇中的一种或多种;
其特征在于:
所述刻蚀步骤采取干法刻蚀时,(A)所述涂胶步骤之前,先在抛光的模具表面镀镍,厚度为200nm~3μm;(B)在刻蚀步骤中,先用硝酸、盐酸、硫酸、铬酸中的一种去除显影后暴露出的镍层部分,然后再用干法刻蚀对模具进行刻蚀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101978590A CN101419402B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种硬质合金冲压模具的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008101978590A CN101419402B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种硬质合金冲压模具的制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101419402A CN101419402A (zh) | 2009-04-29 |
CN101419402B true CN101419402B (zh) | 2011-06-29 |
Family
ID=40630237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008101978590A Expired - Fee Related CN101419402B (zh) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | 一种硬质合金冲压模具的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101419402B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5196352B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2013-05-15 | 住友化学株式会社 | 防眩フィルムの製造方法、防眩フィルムおよび金型の製造方法 |
CN102736434B (zh) * | 2011-04-13 | 2015-09-30 | 颀中科技(苏州)有限公司 | 一种封装图案的形成方法 |
CN102581992A (zh) * | 2012-03-01 | 2012-07-18 | 常熟市方园纺织器材厂 | 一种制作滚塑成型模具的方法 |
CN104991433B (zh) * | 2015-07-28 | 2017-06-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有表面微浮雕结构的硬币及其压制模具的全息防伪方法 |
CN107319697B (zh) * | 2017-07-04 | 2024-02-20 | 青岛天仁微纳科技有限责任公司 | 一种具有防伪信息的金属配件及其制备方法 |
EP3545908B1 (en) * | 2018-03-28 | 2020-12-09 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Medical prostheses, medical osteosynthetic devices or hearing aids with security and/or identification elements |
CN112025230B (zh) * | 2020-07-23 | 2021-10-15 | 成都印钞有限公司 | 一种彩色潜影模具制造方法、模具、产品制造方法及产品 |
CN111907003A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-10 | 东莞市华丽丰电子科技有限公司 | 智能手机背壳炫彩效果加工装置及加工工艺 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1138529A (zh) * | 1996-05-15 | 1996-12-25 | 付华明 | 一种荧光防伪印章的制作工艺 |
CN1556249A (zh) * | 2004-01-08 | 2004-12-22 | 中国印钞造币总公司 | 制作硬质合金冲压模具的方法 |
CN1710145A (zh) * | 2004-09-29 | 2005-12-21 | 李家顺 | 复蚀刻直接成形刀模的方法及其装置 |
CN1731280A (zh) * | 2005-08-08 | 2006-02-08 | 西安交通大学 | 基于湿法刻蚀mems压印模板制造工艺 |
-
2008
- 2008-11-21 CN CN2008101978590A patent/CN101419402B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1138529A (zh) * | 1996-05-15 | 1996-12-25 | 付华明 | 一种荧光防伪印章的制作工艺 |
CN1556249A (zh) * | 2004-01-08 | 2004-12-22 | 中国印钞造币总公司 | 制作硬质合金冲压模具的方法 |
CN1710145A (zh) * | 2004-09-29 | 2005-12-21 | 李家顺 | 复蚀刻直接成形刀模的方法及其装置 |
CN1731280A (zh) * | 2005-08-08 | 2006-02-08 | 西安交通大学 | 基于湿法刻蚀mems压印模板制造工艺 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JP特开2004-286838A 2004.10.14 |
JP特开2006-76020A 2006.03.23 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101419402A (zh) | 2009-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101419402B (zh) | 一种硬质合金冲压模具的制作方法 | |
CN102910579A (zh) | 一种可提高图形深宽比的纳米压印方法及其产品 | |
CN110712443B (zh) | 一种凹凸纹理模具及其制作方法、应用 | |
CN102555659B (zh) | 金属材料的双重表面处理方法 | |
DE102007001280B4 (de) | Verfahren zum Bilden eines feinen Prägemusters auf einer Oberfläche eines Kunststoff-Druckgusselements | |
CN102707567A (zh) | 一种基于柔性基底复制纳米压印模板的方法 | |
TWI303180B (zh) | ||
EP0287746B1 (en) | A method for producing a decorative surface structure with holographic or diffraction pattern | |
CN108032661A (zh) | 一种全息幻彩贵金属工艺品及其制造方法 | |
CN108048841A (zh) | 一种铭牌加工方法 | |
JP2005508269A5 (zh) | ||
CN1597238A (zh) | 一种钢板表面制作凹凸图案的方法 | |
JP2021096249A (ja) | 計時器構成要素を製作する方法およびこの方法から得られる構成要素 | |
US5843250A (en) | Method of forming an image pattern on a die plate | |
CN1280449C (zh) | 制作硬质合金冲压模具的方法 | |
TW201102240A (en) | Method for directly forming knife mold through one-time etching and knife mold formed by such a method | |
CN105015144A (zh) | 一种多层压纹模版的激光制版工艺 | |
TWI233423B (en) | Method of fabricating a stamper with microstructure patterns | |
WO1998053719A2 (de) | Verfahren zum einprägen von mikrostrukturen in metalle oder andere hartstoffe, prägewerkzeug sowie münze | |
CN105887086A (zh) | 锚型三维立体蚀刻方法 | |
KR20090058697A (ko) | 귀금속 또는 액세서리에 사용하는금,은,동,석류,광물(鑛物)류 및 크리스탈,유리 등의가공방법 | |
KR100330737B1 (ko) | 장식용 몰딩제품의 성형방법 | |
CN1047051A (zh) | 烫凸图纹一次印刷 | |
JPH0350719B2 (zh) | ||
US2373060A (en) | Die stamping |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110629 Termination date: 20141121 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |