一种金属表面可控灰度连续阶调工艺

1.一种金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，首先选取金属板材，单面或双面均匀涂覆感光胶后烘干，接着根据目标图形的要求，通过软件处理，控制输出目标图形的像素单元尺寸大小，并输出目标图形的菲林负片，将该菲林负片在涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影后实现图形转移，然后采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩膜进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，利用不同尺寸大小像素点的掩膜单元在金属板材表面停留时间的差异，在金属表面获得蚀刻深度受控的加工点或加工面组成的图案，最后除去金属板材表面的感光胶；所述光刻掩膜的掩膜单元尺寸的范围是0.02～
1.00mm。
2.根据权利要求1所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)选取金属板材，在板材单面或双面辊涂感光胶后烘干，在金属表面获得均匀一致的抗蚀刻掩膜；
(2)根据金属材料的特性，采用图形处理软件对目标图形处理，控制表达图形的掩膜单元尺寸范围，建立矢量图形模型，输出曝光用菲林负片；
(3)将菲林负片在已涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影处理，然后烘干，在金属表面形成目标图形的光刻胶图形；
(4)采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩膜进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，利用不同尺寸大小像素点的掩膜单元在金属板材表面停留时间差异，控制反应时间，在金属板材表面蚀刻出深度受控的加工点或加工面组成的图案；所述光刻掩膜的掩膜单元尺寸的范围是0.02～1.00mm；
(5)除去金属板材表面的抗蚀刻掩膜。
3.根据权利要求1所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)选取金属板材，在板材单面或双面辊涂感光胶后烘干，在金属表面获得均匀一致的抗蚀刻掩膜；
(2)根据金属材料的特性，采用图形处理软件对目标图形处理，控制表达图形的掩膜单元尺寸范围，建立矢量图形模型，输出曝光用菲林负片；
(3)将菲林负片在已涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影处理，然后烘干，在金属表面形成目标图形的光刻胶图形；
(4)采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩膜进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，利用不同尺寸大小像素点的掩膜单元在金属板材表面停留时间差异，控制反应时间，在金属板材表面蚀刻出深度受控的加工点或加工面组成的图案；所述光刻掩膜的掩膜单元尺寸的范围是0.02～1.00mm；
(5)除去金属板材表面的抗蚀刻掩膜；
(6)进行整体反复拉丝打磨；
(7)进行整体着色的表面精饰工序。
4.根据权利要求2或3所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，步骤(1)中所述的金属板材辊涂感光胶前需经预处理，所述的预处理包括去毛刺、除油、清洁及干燥工序。
5.根据权利要求2或3所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，步骤(3)
2
中所述的曝光的能量为100～180毫焦耳/cm。
6.根据权利要求2或3所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，步骤(4)中所述的光化学铣切采用双面喷淋方式。
7.根据权利要求6所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，在双面喷淋过程中，喷淋压力为0.1～0.30MPa，铣切液为12～15Be°的FeCl3溶液，铣切液的温度为
45～55℃。
8.根据权利要求3所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，步骤(7)中所述的整体着色包括阳极氧化着色、电解着色、真空磁控镀膜着色或真空溅射镀膜着色。
9.根据权利要求3所述的金属表面可控灰度连续阶调工艺，其特征在于，完成步骤(1)-(7)后，反复重复步骤(1)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(7)和步骤(5)，在金属表面获得两种以上颜色的图案。

一种金属表面可控灰度连续阶调工艺\n技术领域\n[0001] 本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面可控灰度连续阶调工艺。\n背景技术\n[0002] 光化学銑切技术利用在材料表面形成光刻胶图形，用干法或湿法，刻出高精度、复杂图形零件的技术。数字图形处理技术是指通过图形处理软件(AutoCAD、CorelDRAW、Photoshop等)对图片进行编辑、修复、加工、处理等，使其满足视觉、心理以及其他要求的技术。\n[0003] 公开号为CN1200412A的专利申请运用光化学蚀刻制作金属照片技术，其采用碳素纸制作金属表面感光图案，在实际使用及批量生产上局限性很大，难以规模化生产。公开号为CN101125509A的专利申请提出一种金属表面影蚀工艺，其采用丝网印刷抗蚀涂料，图形精度差，远不如光化学銑切技术的尺寸精确；且需要通过多次蚀刻才能得到表现力一般的肌理图形。另外，采用原有工艺生产，无法一步获取几种深度，且多采用实线条方式，无法表现连续阶调变化。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供一种金属表面可控灰度连续阶调工艺，该工艺过程可控，批量生产中质量稳定可靠，适合大规模生产，通过在金属表面一步法实现不同的蚀刻深度，使得蚀刻深度受控、平面尺寸受控、公差受控、金属去除深度连续可调，所获得的图形清晰度高、层次丰富、高仿真。\n[0005] 为达到上述目的，本发明提供的金属表面可控灰度连续阶调工艺是：首先选取金属板材，单面或双面均匀涂覆感光胶后烘干，接着根据目标图形的要求，通过软件处理，控制输出目标图形的像素单元尺寸大小，并输出目标图形的菲林负片，将该菲林负片在涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影后实现图形转移，然后采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩模进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，在金属表面获得蚀刻深度受控的加工点或加工面组成的图案，最后除去金属板材表面的感光胶。\n[0006] 本发明可做如下改进，本发明提供的金属表面可控灰度连续阶调工艺，包括以下具体步骤：\n[0007] (1)选取金属板材，在板材单面或双面辊涂感光胶后烘干，在金属表面获得均匀一致的抗蚀刻掩模；\n[0008] (2)根据金属材料的特性，采用图形处理软件对目标图形处理，控制表达图形的掩模单元尺寸范围，建立矢量图形模型，输出曝光用菲林负片；\n[0009] (3)将菲林负片在已涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影处理，然后烘干，在金属表面形成目标图形的光刻胶图形；\n[0010] (4)采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩模进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，利用不同尺寸大小像素点的掩膜在金属板材表面停留时间差异，控制反应时间，在金属板材表面蚀刻出深度受控的加工点或加工面组成的图案；\n[0011] (5)除去金属板材表面的抗蚀刻掩模。\n[0012] 本发明还可做如下改进：本发明提供的金属表面可控灰度连续阶调工艺，包括以下具体步骤：\n[0013] (1)选取金属板材，在板材单面或双面辊涂感光胶后烘干，在金属表面获得均匀一致的抗蚀刻掩模；\n[0014] (2)根据金属材料的特性，采用图形处理软件对目标图形处理，控制表达图形的掩模单元尺寸范围，建立矢量图形模型，输出曝光用菲林负片；\n[0015] (3)将菲林负片在已涂覆感光胶的金属板材上实施曝光、显影处理，然后烘干，在金属表面形成目标图形的光刻胶图形；\n[0016] (4)采用光化学铣切技术对特定尺寸光刻掩模进行选择性去除，对载有感光胶图案的金属板材进行湿法蚀刻，利用不同尺寸大小像素点的掩膜在金属板材表面停留时间差异，控制反应时间，在金属板材表面蚀刻出深度受控的加工点或加工面组成的图案；\n[0017] (5)除去金属板材表面的抗蚀刻掩模；\n[0018] (6)进行整体反复拉丝打磨；\n[0019] (7)进行整体着色的表面精饰工序。\n[0020] 在上述步骤中：\n[0021] 步骤(1)中所述的金属板材辊涂感光胶前需经预处理，所述的预处理包括去毛刺、除油、清洁及干燥工序。\n[0022] 步骤(2)中所述的掩模单元尺寸的范围是0.02～1.00mm。\n[0023] 步骤(3)中所述的曝光的能量为100～180毫焦耳/cm2。\n[0024] 步骤(4)中所述的光化学铣切采用双面喷淋方式。\n[0025] 在双面喷淋过程中，喷淋压力为0.1～0.30MPa，铣切液为12～15Be°的FeCl3溶液，铣切液的温度为45～55℃。\n[0026] 步骤(7)中所述的整体着色包括阳极氧化着色、电解着色、真空磁控镀膜着色或真空溅射镀膜着色。\n[0027] 完成步骤(1)-(7)后，反复重复步骤(1)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(7)和步骤(5)，在金属表面获得两种以上颜色的图案，且对比度与层次感较上一次更丰富。\n[0028] 本发明的原理如下所述：\n[0029] 如附图1和图2所示，光化学銑切过程中，当侧蚀2X大于单元掩膜尺寸Φ后，掩膜1就会从金属表面脱除；随光化学銑切过程不断进行，侧蚀X会不断变化，能够在金属基体2上继续停留的单元掩膜尺寸Φ会相应变化，其对应关系可表示为：\n[0030] Φ＝G(X)*f(t)\n[0031] 而光化学銑切深度D与光化学銑切速度v、銑切时间t之间关系可表示为：\n[0032] D＝H(v)*f(t)\n[0033] 从而通过銑切时间f(t)的因素，可以有效的将能够在金属基体上继续停留的掩膜单元的尺寸Φ与銑切深度D关联起来。\n[0034] Φ/D＝G(X)/H(v)\n[0035] 因此，当其他影响因素保持恒定时，不同单元掩膜尺寸在铣切过程中在金属表面停留时间不同；而在相同时间内，通过控制掩膜单元尺寸Φ的变化，就可以对銑切深度实施有效控制。\n[0036] 本发明的有益效果是：本发明在激光光绘与光化学蚀刻技术基础上，根据不同的金属材料特性，构建其相应的光化学铣切过程关系模型，将掩膜单元尺寸大小与在金属基体表面上停留时间的差异创造性引入到光化学銑切的图形处理过程中，并结合图形处理、感光材料、表面处理等领域技术，通过获取像素单元大小不一的光刻掩膜，在金属表面一步实现深浅不一且可控的蚀刻深度；同时利用光线反射，在金属工件表面获得灰度可控的连续阶调蚀刻效果。且该发明工艺过程可控，批量生产中质量稳定可靠，适合大规模工业化生产。\n附图说明\n[0037] 图1是本发明所述的侧蚀示意图；\n[0038] 图2是本发明所述的掩模脱除示意图。\n具体实施方式\n[0039] 实施例1\n[0040] 本实施例制备的金属铝板的金属表面为古铜色的连续阶调图案铝板，其制备过程主要包含以下步骤：\n[0041] (1)选取要求规格的金属铝板，型号为5052H24，经去毛刺及除油、清洁、干燥等前处理工序后、调整涂布机参数后在板材单面辊涂感光胶，预烘干，在金属表面获得厚度为\n0.03mm均匀一致的抗蚀掩膜；\n[0042] (2)根据铝材(型号为5052H24)特性，按掩膜像素单元最小线宽0.08mm，范围在\n0.08～1.00mm之间的要求，使用软件对目标图形处理，建立矢量图形模型，通过激光光绘机输出曝光用菲林负片；\n[0043] (3)将曝光菲林负片按指定曝光能量在已涂覆规定0.03mm厚光刻胶铝板实施曝\n2\n光、显影处理，曝光能量为130～150毫焦耳/cm，然后烘干，从而在工件表面获得掩膜像素单元尺寸变化符合批量生产工艺要求的连续阶调变化的抗蚀刻掩膜；\n[0044] (4)对载有掩膜图案的铝板进行湿法蚀刻，铣切液为12～15Be°FeCl3溶液，喷淋压力为0.1～0.25MPa，溶液温度45～55℃，利用不同尺寸大小像素点的掩膜单元在工件表面停留时间差异，蚀刻15min，从而在铝板表面蚀刻出深度连续变化的、满足要求的图案；\n[0045] (5)清洗脱除铝板表面的抗蚀刻掩膜；\n[0046] (6)整体反复拉丝打磨，获取拉丝效果的工艺表面；\n[0047] (7)处理好的铝板表面经过整体阳极氧化着古铜色。\n[0048] 经过上述步骤，即可在铝板表面获得古铜色的连续阶调精美图案。\n[0049] 实施例2\n[0050] 本实施例制备的金属表面为多色的连续阶调图案的镂空铜板，其制备过程主要包含以下步骤：\n[0051] (1)选取要求规格的金属铜板，金属板材的厚度为0.6mm，型号为H65，经去毛刺及除油、清洁、干燥等前处理工序后、调整涂布机参数后在板材双面辊涂感光胶，预烘干，在铜版双面获得厚度为0.10mm均匀一致的抗蚀掩膜；\n[0052] (2)根据金属铜板的特性，按掩膜像素单元最小线宽0.10mm，范围在0.10～\n1.00mm之间的要求，使用软件对目标图形处理，建立矢量图形模型，通过激光光绘机输出曝光用菲林负片；\n[0053] (3)将曝光菲林负片按指定曝光能量在已涂覆规定0.10mm厚光刻胶铜板实施双\n2\n面曝光、显影处理，曝光能量为140～180毫焦耳/cm，然后烘干，从而在工件表面获得掩膜像素单元尺寸变化符合批量生产工艺要求的连续阶调变化的抗蚀刻掩膜；\n[0054] (4)对载有掩膜图案的铜板进行双面湿法蚀刻，铣切液为35～45Be°FeCl3溶液，下喷压力压力0.21～0.26MPa，上喷压力压力0.25～0.30MPa，溶液温度为45～55℃，利用不同尺寸大小像素点的掩膜单元在工件表面停留时间差异，蚀刻20Min，从而在铜板表面蚀刻出深度连续变化的、满足要求的图案；\n[0055] (5)清洗脱除铜板表面的抗蚀刻掩膜；\n[0056] (6)整体反复抛光打磨，获取6K效果的光洁工艺表面；\n[0057] (7)处理好的铜板表面经过整体真空多弧溅射镀金色TiN膜；\n[0058] (8)重复步骤(1)、(3)后，并将双面操作改为单面操作，脱除无掩膜保护的金色表面，实施磁控溅射镀黑色膜层即步骤(7)，随后执行步骤(5)。\n[0059] 经过上述步骤，即可获得正面为黑色与金色两种颜色、具备连续阶调精美图案的镂空铜质工艺品。\n[0060] 实施例3\n[0061] 本实施例制备的金属表面为LED灯用电极基板材料，其制备过程主要包含以下步骤：\n[0062] (1)选取要求规格的不锈钢板，型号为sus304，厚度为0.25mm，经去毛刺及除油、清洁、干燥等前处理工序后、调整涂布机参数后在板材双面辊涂感光胶，预烘干，在金属表面获得厚度为0.05mm均匀一致的抗蚀掩膜；\n[0063] (2)根据不锈钢板特性，按掩膜像素单元最小线宽0.05mm，范围在0.05～0.10mm之间的要求，使用软件对目标图形处理，建立矢量图形模型，通过激光光绘机输出曝光用菲林负片；\n[0064] (3)将曝光菲林负片按指定曝光能量在已涂覆规定0.05mm厚光刻胶不锈钢板实\n2\n施曝光、显影处理，曝光能量为160～180毫焦耳/cm，然后烘干，从而在工件两面面获得像素单元大小不一而满足工艺要求的抗蚀刻掩膜；\n[0065] (4)对载有掩膜图案的不锈钢板进行湿法蚀刻，铣切液为40～45Be°FeCl3溶液，下喷压力压力0.25～0.30MPa，上喷压力压力0.30～0.35MPa，溶液的温度为45～48℃，利用不同尺寸大小像素单元的抗蚀刻掩膜在工件表面停留时间差异，从而在金属工件两面一次蚀刻出三种深度、满足工差要求的加工面以及零件外形；\n[0066] (5)清洗脱除金属表面的抗蚀刻掩膜后烘干。\n[0067] 经过上述步骤，即可制造出待切割与待填发光稀土材料的LED灯用电极基板材料。\n[0068] 以上列举的具体实施例是对本发明进行的说明。需要指出的是，以上实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。