一种铬基镀膜及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种铬基镀膜及其制备方法，其结构为Cr-Cr2N两相化合物层，有利于镀层内应力的释放，从而在减小内应力的同时降低镀层表面缺陷的产生，能够实现大面积范围内的厚度均匀性。采用本发明方法制备得到的所述铬基镀膜，表面缺陷少、没有微裂纹出现，能够实现镀层在超大面积范围内具有均匀的厚度，同时还具备高硬度、耐磨损、耐腐蚀的特性；此外，本发明所述铬基镀膜在后期需要清除时，可在较短时间内将金属底材表面以及金属底材图纹内部的镀层完全清除，操作简单易行。
【专利说明】一种铬基镀膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铬基镀膜及其制备方法，属于印刷版制作【技术领域】。
【背景技术】
[0002]相较于普通印刷工艺，凹版印刷由于能够使印刷品具有特殊的“凹凸触感”而被广泛地用于印制钞票、有价证券和防伪产品的制作中。为了增加凹印版的表面耐磨性、耐印率和使用寿命，通常需要在凹印版的基底材料表面电镀上厚度约ΙΟμπι的铬层。现有技术中通过在凹印金属底材底材料(例如镍、铜、铁等)上雕刻图纹后，再采用电镀工艺将铬镀覆于上述凹印金属底材底材料上，从而形成凹印版的表面耐磨铬层。目前广泛使用的凹印版电镀铬工艺，在经历长时间的发展后形成相对成熟的技术，工艺稳定，操作简单，然而，电镀过程中将产生大量废水、废气和废渣，尤其是废水中六价铬具有强致癌性且难以自然降解，从而对人类健康和生态环境都造成严重危害。此外，在电镀过程中，电镀液中的氢或反应生成的氢极易扩散到金属内部并残留在金属的晶体位错处，进而导致金属发生脆化。
[0003]磁控溅射技术是一种物理气相沉积技术，其通过在放电空间中产生等离子体，并利用电场加速正离子轰击靶材，靶材以原子的状态被溅射出来，从而在基底材料上沉积形成镀层。研究表明，磁控溅射技术制备的镀层与基底材料的附着力强、结合度好，镀层纯度高、致密性好、厚度均匀且可控制。此外，由于采用磁控溅射技术形成镀层的过程中，不需要使用化学溶剂，从而避免对环境造成污染。
[0004]中国专利文献CN101181848A公开一种凹印版及其制备方法，该凹印版是由凹印版金属基材(也称“金属底材”)和镀膜层构成，该镀膜层包括位于该金属基材上部的至少两层由金属层和金属碳化物或氮化物层交替构成的基础镀膜层，以及位于所述基础镀膜层上部的至少包含TiO2层的具有亲水性能的表面镀膜层，其中，所述基础镀膜层的金属为Cr或Ti。该凹印版采用以下步骤制备:(I)采用磁控溅射法，通入惰性工作气体，通过设置于镀膜室内的金属溅射靶向设置于工作辊筒上并随该工作辊筒一并旋转的凹印版的刻有图纹或待刻图纹的一面上镀制金属镀膜层；(2)通过向该镀膜室内充入碳源或氮源反应气体，采用反应溅射法，通过设置于镀膜室内的金属溅射靶向该凹印版上镀制金属碳化物或氮化物镀膜层，从而通过上述多次溅射镀膜在该凹印版上镀制形成至少两层由金属层和金属碳化物或氮化物层交替构成的基础镀膜层；(3)采用反应溅射和射频溅射结合的方法在该凹印版的基础镀膜层上镀制上述至少包含TiO2层的表面镀膜层。上述凹印版中的基础镀膜层结构中包括至少两层金属层和金属碳化物或氮化物层交替层，从而使上述基础镀膜层作为耐磨层具有一定的硬度和耐磨性，然而，在研究中发现，该基础镀膜层的表面存在较多缺陷且容易出现微裂纹，同时也难以实现大面积范围(500mmX500mm-1000mmX 1000mm)内的厚度均匀性。此外，当需要将凹印版清除耐磨层和表面镀层以实现重复利用时，上述基础镀膜层由于包括至少两层金 属层和金属碳化物或氮化物层交替层，清除需分步进行，操作复杂且费时。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是现有技术中采用磁控溅射法制备得到的凹印版耐磨层的表面缺陷多、表面容易出现微裂纹，难以实现大面积范围内的厚度均匀性，并在后期需要进行镀层清除时，操作复杂且费时，从而提供一种表面缺陷少且耐磨性能好的铬基镀膜及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明提供一种铬基镀膜，由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为1:3-17:1。 [0008]进一步， 本发明还提供一种制备所述铬基镀膜的方法，其包括如下步骤:
[0009](I)在镀膜室内，分别以30-120sccm、80-170sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为10-40min，镀制温度为25_200°C ；
[0010](2)以80_170sccm的流量通入惰性工作气体，采用反溅射法对步骤(1)形成的所述镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为5-20min ；
[0011](3)重复步骤(1) - (2)中的操作0-6遍,之后分别以30-120sccm、80-170sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，在25-200°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制10-40min，即得铬基镀膜。
[0012]步骤(1)中，镀膜室内的所述铬靶为3-6对孪生铬靶。
[0013]所述铬靶为平行设置。
[0014]所述铬靶的长度不小于1.2m。
[0015]所述铬基镀膜的厚度为2.5-10.0 μ m。
[0016]所述惰性工作气体为氩气。
[0017]一种包括所述铬基镀膜的耐磨层，还包括位于所述铬基镀膜和所述基材表面之间的Cr过渡层和/或位于所述铬基镀膜外侧的Cr平滑层，所述Cr过渡层和所述Cr平滑层的镀制方法为:以80-170sCCm的流量通入惰性工作气体，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶进行镀制形成镀层，镀制时间为10-40min ;镀制温度为25_200°C。
[0018]所述惰性工作气体为氩气。
[0019]所述Cr过渡层、铬基镀膜、Cr平滑层的厚度比为0.2-0.6:2.5-10.0:0.2-0.6。
[0020]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0021](I)本发明所述的铬基镀膜，其结构为Cr-Cr2N两相化合物层，有利于镀层内应力的释放，从而在减小内应力的同时降低镀层表面缺陷的产生，能够实现大面积范围内的厚度均匀性，较之现有技术中凹印版的耐磨层采用包括至少两层由金属层和金属碳化物或氮化物层交替构成的基础镀膜层，不仅镀层的表面缺陷多、表面容易出现微裂纹，还难以实现大面积范围内的厚度均匀性，后期进行镀层清除时，操作复杂且费时，本发明所述铬基镀膜，表面缺陷少、没有微裂纹出现，能够实现镀层在超大面积范围内具有均匀的厚度，同时还具备高硬度、耐磨损、耐腐蚀的特性；此外，本发明所述铬基镀膜在后期需要清除时，可在较短时间内将金属底材表面以及金属底材图纹内部的镀层完全清除，操作简单易行。
[0022](2)本发明所述的铬基镀膜，优选所述铬基镀膜的厚度为2.5-10.0 μ m，这是因为钞券印刷对凹印版的耐印力要求较高，其印量都要达到80万印以上，若铬基镀膜过薄，容易磨损，难以达到印量要求；若铬基镀膜过厚，镀层内应力积聚，易出现质量缺陷，导致凹印版的成品率较低。
[0023](3)本发明所述的铬基镀膜的制备方法，其通过先采用磁控溅射法在反应气体和惰性工作气体同时存在的条件下镀制镀层；之后停止磁控溅射，只通入惰性工作气体对采用磁控溅射形成的镀层表面进行反溅射，从而能够提升所述镀层的表面原子活性，优化镀层的组织结构；最后，再采用磁控溅射法在反应气体和惰性工作气体同时存在的条件下进行镀层的镀制，即得包括Cr-Cr2N两相化合物结构的所述铬基镀膜；较之现有技术中先采用磁控溅射法在惰性工作气体中镀制金属镀膜层，之后再通入碳源或氮源反应气体并采用反应溅射法镀制金属碳化物或氮化物镀膜层， 在镀制过程中使得镀层持续升温，而金属底材的温度甚至超过600°C，容易导致镀层表面出现微裂纹、针孔等缺陷，本发明方法通过上述步骤的设置和条件的控制，在进行镀层镀制的整个过程中，能够有效抑制镀层的持续升温，使得金属底材的温度始终保持在25-200°C范围内，较好实现了低温下无缺陷镀层的镀制。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
[0025]图1是本发明所述铬基镀膜的截面形貌图
[0026]图2是本发明所述铬基镀膜的表面形貌图；
[0027]图3是本发明所述铬基镀膜的X射线衍射图；
[0028]图4是本发明所述铬基镀膜的硬度随压入深度的变化曲线；
[0029]图5A是本发明所述铬基镀膜的摩擦系数随磨损时间的变化曲线；
[0030]图5B是本发明所述铬基镀膜的磨损深度随磨损时间的变化曲线；
[0031]图6是本发明采用现有技术制备得到铬基镀膜的表面形貌图；
[0032]图7是本发明对比例2制备得到铬基镀膜的表面形貌图；
【具体实施方式】
[0033]实施例1
[0034]本实施例提供一种凹印版铬基镀膜，其由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为16:3，其采用如下方法镀制形成:
[0035](I)在镀膜室内，分别以90SCCm、110SCCm的流量同时通入氮气和惰性工作气体氩气，采用磁控溅射法，通过呈柱状且彼此平行设置、长度都为1.5m的4对孪生铬靶向设置于冷却辊筒上并随所述冷却辊筒一并旋转的镍基凹印金属底材底材料上镀制镀层，镀制时间为30min，镀制温度为25-100°C (镀铬过程是铬升温的过程，因此镀铬温度不是一个恒定的值，而是一个范围)；其中所述镍基凹印金属底材底材料的面积为900*900mm2 ;所述磁控溅射的工艺参数为:每对铬靶的电源功率为llkW，偏压电源电压为150V，占空比为70% ；
[0036](2)以IlOsccm的流量通入氩气，采用反溅射法利用偏压电源对已镀制镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为IOmin ;所述反溅射的工艺条件为:偏压电源偏压为750V，占空比为60% ；
[0037](3)重复(I) - (2)的工艺步骤2遍，之后分别以90sccm、110sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，在150°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制30min，即得厚度为5.0 μ m所述铬基镀膜，其面积与基底材料的面积一致为900*900mm2。
[0038]进一步，对所述铬基镀膜的质量和性能进行评价和分析，结果如下:
[0039]采用AMB10SXP-1台阶仪测量所述铬基镀膜的平均厚度为5.0 μ m ;为验证镀层的厚度均匀性，采用相同的方法按照“田字格”测量了镀层的九个点，得出镀层的厚度范围为
4.88-5.13 μ m，进一步得出厚度 均匀度为4.87%，从而说明所述铬基镀膜能够在超大面积范围内具有均匀的厚度。
[0040]采用LE01530场发射扫描电子显微镜检测所述铬基镀膜的截面形貌，如图1所示，可以看出镀层生长为柱状晶结构。
[0041]采用3/5倍放大镜观察所述铬基镀膜的表面形貌，未发现明显的表面缺陷。进一步，采用LE01530场发射扫描电子显微镜检测所述铬基镀膜的微观表面形貌，如图2所示，可以看出所述铬基镀膜的晶粒致密均匀，无明显的孔洞或裂隙等缺陷，未出现电镀铬镀层中常见的微裂纹。
[0042]采用MITUT0Y0 SJ-210粗糙度测量仪测得所述铬基镀膜的表面粗糙度为0.024 μ m，从而说明镀层表面光滑，在印刷过程中易擦墨，印刷适性好。
[0043]采用日本理学D/max-rB转靶X射线衍射仪检测所述铬基镀膜的微结构，如图3所示，可以看出镀层的X射线衍射图显示出明显的Cr和Cr2N的衍射峰，表明镀层生长为Cr-Cr2N的两相化合物。进一步，经MTS-XP纳米压痕仪测量所述铬基镀膜Cr/N原子百分比为88/12，即Cr与Cr2N的摩尔比16:3。
[0044]采用HVS-1000型数显显微硬度计测量所述铬基镀膜的维氏硬度，结果表明镀层的显微硬度为864Hv ;同时为排除凹印金属底材底效应的影响，采用美国MTS XP纳米压痕仪检测所述铬基镀膜在连续动态载荷下的硬度，如图4所示，测得镀层的本征硬度为21.76GPa (IGPa ^ ΙΟΟΗν)。
[0045]采用UMT-3摩擦磨损测试仪测量所述铬基镀膜的耐磨性能，试验采用4轴承刚球作为配副，载荷为30N，频率为2.5Hz，试验时间为1800秒。如图5A所示为所述铬基镀膜的摩擦系数随磨损时间的变化曲线，测得镀层的摩擦系数为0.23，说明镀层表面较光滑，有利于保证凹印印刷时的擦墨性。此外，当磨损时间为1800s时，镀层被局部磨穿露出金属底材使得镀层的摩擦系数急剧增加，图5B所示为所述铬基镀膜的磨损深度随磨损时间的变化曲线，镀层的平均磨损深度为3.68 μ m，与传统镀铬层在相同条件下平均磨损深度为
4.93 μ m相比，本发明铬基镀膜的平均磨损深度较小，从而说明所述铬基镀膜具有优异的耐磨性能。
[0046]实施例2
[0047]本实施例提供一种凹印版耐磨层，其包括Cr过渡层、铬基镀膜和Cr平滑层，其中所述Cr过渡层位于所述铬基镀膜和所述基材表面之间，所述Cr平滑层位于所述铬基镀膜的外侧，即远离所述基材的一侧；所述Cr过渡层、铬基镀膜、Cr平滑层的厚度比为0.6:10:0.2。
[0048]其中，所述铬基镀膜由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为10:1，其采用如下方法镀制形成:[0049](I)在镀膜室内，分别以70SCCm、130SCCm的流量同时通入氮气和惰性工作气体氩气，采用磁控溅射法，通过呈柱状且彼此平行设置、长度都为1.2m的3对孪生铬靶向设置于冷却辊筒上并随所述冷却辊筒一并旋转的镍基凹印金属底材底材料上镀制镀层，镀制时间为40min，镀制温度为25-120°C ;其中所述镍基凹印金属底材底材料的面积为800*800mm ；所述磁控溅射的工艺条件为:每对铬靶的电源功率为IlkW;偏压电源电压为150V，占空比为 70% ；
[0050](2)以130sccm的流量通入氩气，采用反溅射法利用偏压电源对已镀制镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为20min，所述反溅射的工艺条件为:偏压电源偏压为750V，占空比为60% ；
[0051](3)重复步骤(1) - (2)的工艺步骤3遍,之后分别以70sccm、130sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，在120°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制40min，即得厚度为10.0 μ m所述铬基镀膜，其面积为800*800mm。
[0052]所述Cr过渡层的镀制方法为:以SOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为40min ;镀制温度为25 0C ；
[0053]所述Cr平滑层的镀制方法为:以llOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对铬基镀膜的表面进行镀制形成镀层，镀制时间为IOmin ;镀制温度为200°C。
[0054]实施例3
[0055]本实施例提供一种凹印版耐磨层，其包括Cr过渡层、铬基镀膜和Cr平滑层，其中所述Cr过渡层位于所述铬基镀膜和所述基材表面之间，所述Cr平滑层位于所述铬基镀膜的外侧，即远离所述基材的一侧；所述Cr过渡层、铬基镀膜、Cr平滑层的厚度比为0.2:5.3:0.6。
[0056]其中，所述铬基镀膜由Cr-Cr2N两相化合物层组成由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为17:1，采用如下方法镀制形成:
[0057](I)在镀膜室内，分别以30SCCm、170SCCm的流量同时通入氮气和惰性工作气体氩气，采用磁控溅射法，通过呈柱状且彼此平行设置、长度都为1.5m的4对孪生铬靶向设置于冷却辊筒上并随所述冷却辊筒一并旋转的镍基凹印金属底材底材料上镀制镀层，镀制时间为lOmin，镀制温度为25-80°C ;其中所述镍基凹印金属底材底材料的面积为1000*1000mm ；所述磁控溅射工艺条件为:每对铬靶的电源功率为IlkW ;偏压电源电压为150V，占空比为70% ；
[0058](2)以170SCCm的流量通入氩气，采用反溅射法利用偏压电源对已镀制镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为5min，所述反溅射工艺条件为:偏压电源偏压为750V，占空比为60% ；
[0059](3)重复步骤(1)- (2)的工艺步骤6遍,之后分别以30sccm、170sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，在200°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制lOmin，即得厚度为5.3 μ m所述铬基镀膜，其面积为1000*1000mm。所述Cr过渡层的镀制方法为:以170sCCm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为IOmin ;镀制温度为25°C ；[0060]所述Cr过渡层的镀制方法为:以llOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为IOmin ;镀制温度为25 0C ；
[0061]所述Cr平滑层的镀制方法为:以SOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对铬基镀膜的表面进行镀制形成镀层，镀制时间为40min ;镀制温度为200°C。
[0062]实施例4
[0063]本实施例提供一种凹印版耐磨层， 其包括Cr过渡层、铬基镀膜和Cr平滑层，其中所述Cr过渡层位于所述铬基镀膜和所述基材表面之间，所述Cr平滑层位于所述铬基镀膜的外侧，即远离所述基材的一侧；所述Cr过渡层、铬基镀膜、Cr平滑层的厚度比为0.6:2.5:0.6。
[0064]其中，所述铬基镀膜由Cr-Cr2N两相化合物层组成由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为1: 3，其采用如下方法镀制形成:
[0065](I)在镀膜室内，分别以120SCCm、80SCCm的流量同时通入氮气和惰性工作气体氩气，采用磁控溅射法，通过呈柱状且彼此平行设置、长度都为1.5m的6对孪生铬靶向设置于冷却辊筒上并随所述冷却辊筒一并旋转的镍基凹印金属底材底材料上镀制镀层，镀制时间为40min，镀制温度为25-150°C ;其中所述镍基凹印金属底材底材料的面积为500*500mm ；所述磁控溅射的工艺参数为:每对铬靶的电源功率为IlkW;偏压电源电压为150V，占空比为 70% ；
[0066](2)以80sccm的流量通入氩气，采用反溅射法利用偏压电源对已镀制镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为20min，所述反溅射的工艺条件为:偏压电源偏压为750V，占空比为60% ；
[0067](3)之后分别以120sccm、80sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体,采用磁控溅射法，在150°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制40min，即得厚度为
2.5 μ m所述铬基镀膜，其面积为500*500mm。
[0068]所述Cr过渡层的镀制方法为:以IlOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为30min ;镀制温度为120。。；
[0069]所述Cr平滑层的镀制方法为:以llOsccm的流量通入氩气，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对铬基镀膜的表面进行镀制形成镀层，镀制时间为30min ;镀制温度为120。。。
[0070]综上所述，本发明所述铬基镀膜，表面缺陷少、没有微裂纹出现，能够实现镀层在超大面积范围内具有均匀的厚度，同时还具备高硬度、耐磨损、耐腐蚀的特性，在凹印生产过程中耐磨性好、不易变形，可显著提高凹印版的耐印力，进一步，以本实施例所述铬基镀膜为表面镀层的凹印版经上机印刷测试，结果表明凹印版的版纹质量和版面质量符合印刷要求，印刷产品的一致性好，印刷适性优异，可应用于100万张印品以上的大规模凹印印刷。
[0071]此外，凹印版制备过程非常复杂，如因非可控原因导致镀层质量缺陷，凹印版将无法投入使用，造成巨大的经济损失，因此需要在不损伤金属底材表面的基础上能够通过简单的化学方法彻底清除表面镀层。本发明所述铬基镀膜在后期需要清除时，将其浸入稀盐酸溶液中，就可在IOmin内将金属底材表面以及金属底材图纹内部的镀层完全清除，而处理后的金属底材可按照需要再次镀制铬基镀膜之后投入生产使用。
[0072]对比例I
[0073]本对比例提供一种凹印版铬基镀膜，其采用现有技术方法制备得到，具体包括如下步骤:
[0074](I)向镀膜室内充入0.5Pa氮气，采用磁控溅射法，通过设置于的铬靶向设置于工作辊筒上并随该工作辊筒一并旋转的凹印版的刻有图纹或待刻图纹的一面上镀制铬金属层；其中，所述凹印金属底材底材料的面积为1000*1000mm2，铬靶的电源功率为llkW，偏压电源电压为150V，占空比为70%， 镀制时间为30min ；
[0075](2)通过向该镀膜室内充入0.2Pa氮气，采用反应溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶向该凹印版上镀制氮化铬层，从而通过上述多次溅射镀膜在该凹印版上镀制形成两层由金属铬层和氮化铬层交替构成的基础镀膜层；其中，偏压电源偏压为750V，占空比为60% ;溅射时间为IOmin ；
[0076](3)采用反应溅射和射频溅射结合的方法在该凹印版的基础镀膜层上镀制上述包含TiO2层的表面镀膜层。
[0077]结果显示，本对比例制备得到的上述铬基镀膜的在基底材料的面积范围内厚度极不均匀，进一步，采用蔡司Axiotech HAL100显微镜检测上述凹印版镀层的表面形貌(50倍)，如图6所示，上述凹印版镀层的表面存在大量孔洞缺陷。
[0078]对比例2
[0079]本对比例提供一种凹印版铬基镀膜，其采用如下步骤制备得到:
[0080]在镀膜室内，分别以90SCCm、I IOsccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体氩气，采用磁控溅射法，通过呈柱状且彼此平行设置、长度都为1.5m的4对孪生铬靶向设置于冷却辊筒上并随所述冷却辊筒一并旋转的镍基凹印金属底材底材料上镀制镀层，镀制时间为60min，镀制温度25-150°C，即得该铬基镀膜；其中所述镍基凹印金属底材底材料的面积为1000*1000mm ;所述磁控溅射的工艺参数为:每对铬靶的电源功率为llkW，偏压电源电压为150V，占空比为70%。
[0081]结果显示，本对比例制备得到的上述铬基镀膜的在基底材料的面积范围内厚度极不均匀，进一步，采用蔡司Axiotech HAL100显微镜检测上述铬基镀膜的表面形貌(200倍)，如图7所示，上述铬基镀膜的表面出现了针孔缺陷。
[0082]综上，采用上述对比例I和对比例2中的方法制备得到的铬基镀膜难以实现大面积范围内的厚度均匀性，容易出现表面缺陷，并且对于对比例I中的上述凹印版镀层由于表面TiO2的存在，镀层难以彻底清除，操作复杂且费时。
[0083]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种铬基镀膜，其特征在于，由Cr-Cr2N两相化合物层组成，所述两相化合物层中，Cr与Cr2N的摩尔比为1:3-17:1。
2.一种制备权利要求1所述铬基镀膜的方法，其包括如下步骤: Cl)在镀膜室内，分别以30-120sccm、80-170sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶对基材表面进行镀制形成镀层，镀制时间为10-40min，镀制温度为25_200°C ； (2)以80-170SCCm的流量通入惰性工作气体，采用反溅射法对步骤(1)形成的所述镀层的表面进行活化，所述反溅射时间为5-20min ； (3)重复步骤(1)- (2)中的操作0-6遍，之后分别以30-120sccm、80-170sccm的流量同时通入氮气和惰性工作气体，采用磁控溅射法，在25-200°C的条件下，通过设置于镀膜室内的铬靶继续镀制10-40min，即得所述铬基镀膜。
3.根据权利要求2所述的铬基镀膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，镀膜室内的所述铬靶为3-6对孪生铬靶。
4.根据权利要求2或3所述的铬基镀膜的制备方法，其特征在于，所述铬靶为平行设置。
5.根据权利要求2-4任一所述的铬基镀膜的制备方法，其特征在于，所述铬靶的长度不小于1.2mο
6.根据权利要求2-5任一所述的铬基镀膜的制备方法，其特征在于，所述铬基镀膜的厚度为 2.5-10.0 μ m0`
7.根据权利要求2-6任一所述的铬基镀膜的制备方法，其特征在于，所述惰性工作气体为氩气。
8.一种包括权利要求1-7任一所述铬基镀膜的耐磨层，其特征在于，还包括位于所述铬基镀膜和所述基材表面之间的Cr过渡层和/或位于所述铬基镀膜外侧的Cr平滑层，所述Cr过渡层和所述Cr平滑层的镀制方法为:以SO-llOsccm的流量通入惰性工作气体，采用磁控溅射法，通过设置于镀膜室内的铬靶进行镀制形成镀层，镀制时间为10-40min ;镀制温度为25-200°C。
9.根据权利要求8或9所述的耐磨层，其特征在于，所述惰性工作气体为氩气。
10.根据权利要求8或9或10所述的耐磨层，其特征在于，所述Cr过渡层、铬基镀膜、Cr 平滑层的厚度比为 0.2-0.6:2.5-10.0:0.2-0.6。
【文档编号】C23C14/06GK103741105SQ201310722606
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】刘永江, 刘雪敬, 李晓伟, 潘峰, 王雪 申请人:中国印钞造币总公司, 北京中钞钞券设计制版有限公司