[发明专利]纪念币模具表面制备氮化钽涂层的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对纪念币模具的表面进行强化处理的工艺方法，尤其涉及一种纪念币模具表面制备氮化钽涂层的工艺方法，属于纪念币模具表面强化延寿技术。

背景技术

金银纪念币是一种特殊商品，其兼具艺术性和金银的保值性，具有很高的收藏价值。由于金银纪念币本身是一种艺术品，相对于普通流通币，纪念币对表面质量的要求很高。闪光线是金银纪念币最常见的一种表面缺陷，其特征是在纪念币边缘出现的一些沿着径向的细长的亮线，一般认为，闪光线的产生主要是由于压印过程中坯饼表面的一些硬质污染颗粒随金属流动对模具表面产生划伤，然后模具表面的划伤转移到纪念币表面。一副新的未经过表面强化处理的纪念币模具在少量的压印之后，纪念币表面就会出现闪光线，并且随着压印数量的增加，闪光线的密度快速增加，当闪光线密度达到一定程度后就必须更换新模具。频繁的更换压印模具不但极大的增加了生产成本，同时还降低生产效率。为了提高金银币模具的使用寿命，对模具表面进行强化处理是必须的选择。由于金银币对其表面质量，如亮度，反光度等，有着苛刻的要求，因此其对模具表面改性技术的选择有较多的限制，目前最常用的纪念币模具表面改性技术是电镀硬铬涂层，实际生产压印结果表明，电镀硬铬涂层较原始模具的使用寿命有大幅的提高。但是电镀硬铬技术一方面对模具使用寿命提高的幅度还没有达到理想程度，另一方面电镀技术由于其属于对环境污染较大的生产技术，随着国家对环境保护的逐渐重视，电镀技术将逐步被淘汰，因此开发一种无环境污染，能大幅度提高模具使用寿命的纪念币模具表面强化新技术是造币技术发展的一个趋势。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，利用离子注入沉积技术，开发出一种适合于纪念币模具表面强化的纪念币模具表面制备氮化钽涂层的工艺方法。解决了现有技术中纪念币模具使用寿命短，生产效率低的问题，而且无环境污染。

本发明的工艺方法包括下述步骤：

①对模具进行氮等离子体基离子注入表面处理，采用气体为纯度99.999％高纯氮气，用射频激发氮等离子体，注入电压为60kV，注入剂量为3×10¹⁷-5×10¹⁷离子/cm²；

②将上述表面处理过的模具进行加热，使模具温度升至200-300℃；

③对上述升温后的模具，采用磁控溅射在模具表面沉积一层厚度为30-100nm钽膜；

④对上述钽膜进行等离子体基离子注入处理，形成氮化钽层，注入电压为45-60kV，注入剂量为0.5×10¹⁷-1×10¹⁷离子/cm²；

⑤反复进行上述步骤③和步骤④，直至获得厚度为1-2μm的氮化钽涂层。

本发明的优点效果如下：

本发明通过采用离子注入沉积技术，与现有技术相比，其具有生产过程无污染排放，不改变模具表面光洁度、尺寸精度和可以低温沉积的优点。并且延长了模具的使用寿命，提高了模具的生产效率。

具体实施方式

本发明结合具体实施例，进行详细描述如下：

实施例1

①对模具进行氮等离子体基离子注入表面处理。采用气体为纯度99.999％高纯氮气，用射频激发氮等离子体，注入电压为60kV，注入剂量为3×10¹⁷离子/cm²②将上述表面处理过的模具进行加热，使模具温度升至200℃；③对上述升温后的模具，采用磁控溅射在模具表面沉积一层厚度为30nm钽膜；④对上述钽膜进行等离子体基离子注入处理，形成氮化钽层，注入电压为45kV，注入剂量为0.5×10¹⁷离子/cm²；⑤反复进行步骤③和④共40次，直至获得厚度为1.2μm的氮化钽涂层。实际银币压印结果表明，当压印银币枚数达600枚后，银币上闪光线数量较镀硬铬模具压印600枚后银币明显减少。银币表面质量达到生产要求。

实施例2