專利名稱：銀幣表面不可見抗變色保護層及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種銀幣表面形成的保護層及制備方法，尤其涉及一種銀幣表面不可見抗變色保護層及制備方法，屬于銀幣抗變色技術。
背景技術：
銀及銀合金在大氣環(huán)境中使用時，由于大氣腐蝕在其表面會產(chǎn)生暗色的附著膜。所謂大氣腐蝕是由于金屬材料表面附著的薄層腐蝕性電解液引起的現(xiàn)象。
該電解液主要由空氣的相對濕度和含有的ppb級的H2S、 N02、 HC1、 S02、 03、 Cl2、氨和其他有機氣體所組成。通常金屬在自然大氣條件下的變色是由于上述介質的浸蝕造成的。
銀及銀合金的變色嚴重影響了銀制品使用、流通、收藏。這種現(xiàn)象不但在我國存在，而其他國家亦面臨同樣的困擾。銀紀念幣作為以觀賞和收藏為目的的貴重工藝品，表面的外觀和色澤對其價值有重大影響。目前不論在我國還是世界其他國家的造幣廠都面臨銀幣的變色問題。
世界各國造幣廠及銀制品生產(chǎn)廠家為提高銀制品的抗變色能力進行研究，現(xiàn)已取得很大進展，但至今仍沒有完全解決。因此，研究銀幣發(fā)生變色的原因和機理，相應的防護措施，不僅有利于新的銀幣的開發(fā)生產(chǎn)，而對于現(xiàn)存的古代銀幣的保存、展覽具有重大意義。
銀幣一般用純銀制成，即使精心處理，存放在封閉的環(huán)境中，幾天之后仍會產(chǎn)生硫化物或其它腐蝕產(chǎn)物。由于銀幣表面暴露環(huán)境條件不同，腐蝕產(chǎn)物也有異。綜合上述分析結果和文獻，按其表面腐蝕產(chǎn)物色澤不同，可分歸納下列(1) 薄的淡褐色銹斑層，不影響銀幣表面的光澤。 一般鑄造時間不長，或保存環(huán)境較好的銀幣多為此種狀態(tài)。
(2) 銹層較厚，色彩明顯區(qū)別于基體，嚴重影響銀幣表面的光澤。在潮濕和懸浮顆粒較多的環(huán)境中多發(fā)生此類腐蝕。
(3) 銀幣長白斑，在顯微鏡下觀察為白色的晶體顆粒。銀幣表面呈褐色的銹蝕主要是硫化銀，有時還有硫化鴇、氯化物、氧化物、
碳化物、 一氧化碳、碳酸鹽和碳?；衔锏雀街?。通常由銀與周圍空氣或汗水中有效成分發(fā)生硫化反應，生成硫化銀。同時，環(huán)境中的沉積顆粒能導致在銹蝕層中生成鈉、鉀、硅等的化合物。此外，產(chǎn)生這些化合物后，表面形成多個微小的電化學原電池，銀幣變色更為嚴重。
銀幣產(chǎn)生白斑的原因較多。材質本身的缺陷(如金屬夾雜等)，銀幣的包裝材料分解產(chǎn)物、生產(chǎn)工藝、水質、空氣中腐蝕介質的存在及空氣濕度、電磁輻射等原因造成了銀幣表面鈍化膜破壞，形成活化/鈍化腐蝕電池，產(chǎn)生了含氯及鈉元素的腐蝕產(chǎn)物,使銀幣表面失去了原有的光澤，出現(xiàn)了肉眼可見的白斑。
現(xiàn)有技術中的銀制品尤其是銀幣表面的抗變色保護層容易改變銀幣的金屬質感并存在可見性，因此導致銀幣外觀質量不理想并且防護時間短。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，進行大量的摸索和試驗總結，研制了一種銀幣表面不可見抗變色保護層，解決了現(xiàn)有技術中的抗變色保護層改變銀幣的金屬質感或并非完全不可見，導致銀幣外觀質量不理想并防護時間短的問題，而且本發(fā)明操作簡單易行，降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一個目的在于提供了一種銀幣表面不可見抗變色保護層的制備方法。
本發(fā)明的技術方案如下-
銀幣的外表面設置氧化鋁保護層。
本發(fā)明的制備方法包括如下步驟
銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗1-3次，每次 2-10min，第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；
抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;
鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99 。/。的高純Ar氣，使氣壓在0.2-0.5 Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵磁電流按500， 400， 300mA依次變化，濺射電流為300-500 mA，每個勵磁電流清洗10-30 min，保 證鋁靶表面的自然氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過 程中鋁靶前方l-5cm處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清 洗結束后，再將背底真空抽致0.005 Pa;
不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到300-400 °C,移開鋁靶前方的 擋板，向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1-20:1，使真 空室氣壓在0.2-0.5 Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵 磁電流調至300-500 mA，濺射電流為300-500 mA，沉積時間為1-3 min，在沉 積過程中銀幣上施加一個50-100 V的負偏壓；
鋁靶后處理鋁靶使用l-5次以后，將鋁靶卸下，用1000-3000 #水砂紙在 金相預磨機上拋光5-10 min，去除鋁靶表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清 洗l-3次，每次2-10min，第二次清洗完成后將鋁靶用熱風吹干。
本發(fā)明的優(yōu)點效果如下
本發(fā)明通過上述步驟在銀制品尤其是銀幣的表面形成了氧化鋁保護層，保 持了銀幣的金屬質感并且銀幣表面抗變色、保護層不可見，有效保證了銀幣的外觀質量并且防護時間長。本發(fā)明的工藝操作簡單易行，成本低，適合推廣應 用。
另外，對空白銀幣和處理過的銀幣依據(jù)標準BSENISO 4538:1995。Metallic coatings —Thioacetamide corrosion test (TAA test)，進行了力卩速變色試驗。
試驗進行15h后，空白銀幣表面變?yōu)榻瘘S色，失去原有金屬銀的光澤，經(jīng) 本發(fā)明方法處理后的銀幣沒有明顯變化。試驗進行到120h后，空白銀幣變?yōu)?紅褐色，經(jīng)本發(fā)明處理后的銀幣表面有輕微的失澤。因此說明經(jīng)本發(fā)明方法處 理過的銀幣具有優(yōu)異的抗變色性能。
具體實施例方式
實施例1
銀幣表面氧化鋁不可見抗變色保護層的制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一 ) 銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗2次，每次5min， 第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；(二)將銀幣放入真空室中，背底真空抽 致0.005 Pa;(三)鋁耙的清洗向真空室通入純度為99.99 y。的高純Ar氣， 使氣壓為0.4Pa，在磁控濺射靶上施加一個700伏負偏壓，勵磁電流按500, 400， 300 mA依次變化，濺射電流為400 mA，每個勵磁電流清洗20 min，保證 鋁靶表面的自然氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過程 中鋁耙前方2cm處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結 束后，再將背底真空抽致0.005 Pa;(四)不可見氧化鋁保護層的沉積將銀 幣加熱到400 。C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體， 氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 3 Pa，在磁控濺射靶上施加一個600 伏負偏壓，勵磁電流調至500 mA，濺射電流為400 mA，沉積時間為lmin，在 沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓；(五)鋁靶后處理鋁靶使用3次以后，要將鋁靶卸下，用2000 #水砂紙在金相預磨機上拋光5 min，去除鋁耙 表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗2次，每次5 min，第二次清洗完成 后將鋁靶用熱風吹干。 實施例2
本實施步驟與實施例1的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到300 °C，移開鋁耙前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 3 Pa，在磁控濺射靶 上施加一個300伏負偏壓，勵磁電流調至500mA，濺射電流為400mA，沉積時 間為lmin，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓。其它步驟與實施例1 相同。
實施例3
本實施步驟與實施例1的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到400 。C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 3 Pa，在磁控濺射靶 上施加一個1000伏負偏壓，勵磁電流調至500 mA，濺射電流為400 mA，沉積 時間為3min，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓。其它步驟與實施 例1相同。
實施例4
本實施步驟與實施例1的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到400 °C，移開鋁耙前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 3 Pa，在磁控濺射靶 上施加一個500伏負偏壓，勵磁電流調至500mA，濺射電流為400mA，沉積時間為2min，在沉積過程中銀幣上施加一個100V的負偏壓。其它步驟與具體實 施例1相同。 實施例5
本實施步驟與實施例1的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到400 °C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為2(hl，使真空室氣壓為0. 3 Pa，在磁控濺射靶 上施加一個800伏負偏壓，勵磁電流調至500 mA,濺射電流為400 mA,沉積時 間為2min，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓。其它步驟與具體實 施例l相同。
實施例6
本實施步驟與實施例一的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到400 °C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 2 Pa，在磁控濺射靶 上施加一個400伏負偏壓，勵磁電流調至500mA，濺射電流為400 mA,沉積時 間為lmin，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓。其它步驟與具體實 施例一相同。
實施例7
本實施步驟與實施例1的不同點在于實施步驟(四)不可見氧化鋁保護層 的沉積將銀幣加熱到300 。C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和 02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為0. 2Pa，在磁控濺射靶 上施加一個900伏負偏壓，勵磁電流調至500mA，濺射電流為400mA，沉積時 間為lmin，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓。其它步驟與具體實 施例1相同。 '實施例8
銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗1次，每次
10min，第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；
抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;
鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99 。/。的高純Ar氣，使氣壓在0.2 Pa， 在磁控濺射靶上施加一個300伏負偏壓，勵磁電流按500， 400， 300 mA依次 變化，濺射電流為300 mA，每個勵磁電流清洗30 min，保證鋁靶表面的自然 氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過程中鋁靶前方1 cm 處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結束后，再將背底 真空抽致0.005 Pa;
不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到300。C，移開鋁靶前方的擋板， 向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓在 0.2Pa，在磁控濺射耙上施加一個300伏負偏壓，勵磁電流調至300mA，濺射電 流為300mA，沉積時間為3 min，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏壓；
鋁靶后處理鋁耙使用l次以后，將鋁靶卸下，用3000#水砂紙在金相預 磨機上拋光10min，去除鋁靶表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗1次， 每次10min，第二次清洗完成后將鋁靶用熱風吹干。
實施例9
銀幣的清洗:在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗3次，每次2min， 第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；
抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;
鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99 y。的高純Ar氣，使氣壓在0.5 Pa， 在磁控濺射靶上施加一個1000伏負偏壓，勵磁電流按500， 400， 300mA依次 變化，濺射電流為500 mA，每個勵磁電流清洗30 min，保證鋁靶表面的自然氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過程中鋁耙前方5 cm 處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結束后，再將背底 真空抽致0.005 Pa;
不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到400。C，移開鋁靶前方的擋板， 向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為20:1，使真空室氣壓在 0.5 Pa，在磁控濺射靶上施加一個1000伏負偏壓，勵磁電流調至500mA，濺射 電流為500 mA，沉積時間為1 min，在沉積過程中銀幣上施加一個100 V的負 偏壓；
鋁靶后處理鋁靶使用5次以后，將鋁靶卸下，用1000#水砂紙在金相預 磨機上拋光5min，去除鋁靶表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗3次， 每次2min，第二次清洗完成后將鋁耙用熱風吹干。
1權利要求
1、一種銀幣表面不可見抗變色保護層，其特征在于銀幣的外表面設置氧化鋁保護層。
2、 一種銀幣表面不可見抗變色保護層的制備方法，其特征在于包括下述步驟銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗1-3次，每次2-10min，第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99 。/。的高純Ar氣，使氣壓在0.2-0.5Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵磁電流按500， 400，300mA依次變化，濺射電流為300-500 mA，每個勵磁電流清洗10-30 min，保證鋁靶表面的自然氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過程中鋁靶前方1-5 cm處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結束后，再將背底真空抽致0.005 Pa;不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到300-400 °C，移開鋁靶前方的擋板，向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1-20:1，使真空室氣壓在0.2-0.5 Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵磁電流調至300-500 mA，濺射電流為300-500 mA，沉積時間為l-3min，在沉積過程中銀幣上施加一個50-100 V的負偏壓；鋁靶后處理鋁靶使用l-5次以后，將鋁靶卸下，用1000-3000#水砂紙在金相預磨機上拋光5-10 min，去除鋁靶表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗l-3次，每次2-10min，第二次清洗完成后將鋁靶用熱風吹干。
3、 根據(jù)權利要求2所述的銀幣表面不可見抗變色保護層的制備方法，其特征在于包括下述步驟銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗2次，每次5 min，第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99 M的高純Ar氣，使氣壓在0.2-0.5 Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵磁電流按500， 400， 300mA依次變化，濺射電流為400mA，每個勵磁電流清洗10-30 min,保證鋁 靶表面的自然氧化膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99.99 %，在清洗過程中 鋁靶前方2cm處放置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結束 后，再將背底真空抽致0.005 Pa;不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到300-400 °C，移開鋁靶前方的 擋板，向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1-20:1,使真 空室氣壓在0.2-0.5 Pa之間，在磁控濺射靶上施加一個300-1000伏負偏壓，勵 磁電流調至500mA，濺射電流為400mA，沉積時間為1-3 min,在沉積過程中 銀幣上施加一個50-100 V的負偏壓；鋁靶后處理鋁靶使用3次以后，將鋁靶卸下，用2000 #水砂紙在金相預 磨機上拋光5-10min，去除鋁耙表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗2次， 每次5min，第二次清洗完成后將鋁靶用熱風吹干。
4、根據(jù)權利要求2所述的銀幣表面不可見抗變色保護層的制備方法，其特 征在于包括下述步驟銀幣的清洗在室溫條件下，將銀幣在無水乙醇中超聲清洗2次，每次5 min，第二次清洗完成后將銀幣用熱風吹干；抽真空將銀幣放入真空室中，背底真空抽致0.005 Pa;鋁靶的清洗向真空室通入純度為99.99。/。的高纟^Ar氣，使氣壓為0. 4 Pa，在磁控濺射靶上施加一個700伏負偏壓，勵磁電流按500， 400， 300mA依次變 化，濺射電流為400mA，每個勵磁電流清洗20min，保證鋁耙表面的自然氧化 膜被濺射清洗去掉，鋁靶的純度為99. 99 %，在清洗過程中鋁耙前方2 cm處放 置一個擋板，阻止濺射產(chǎn)生的鋁沉積到銀幣表面，清洗結束后，再將背底真空 抽致0.005 Pa;不可見氧化鋁保護層的沉積將銀幣加熱到40(TC，移開鋁耙前方的擋板， 向真空室通入Ar氣和02氣混合氣體，氣體流量比例為10:1，使真空室氣壓為 0.3Pa，在磁控濺射靶上施加一個600伏負偏壓，勵磁電流調至500 mA，濺射 電流為400 mA，沉積時間為lmin，在沉積過程中銀幣上施加一個50 V的負偏 壓；鋁靶后處理鋁靶使用3次以后，要將鋁靶卸下，用2000#水砂紙在金相 預磨機上拋光5min，去除鋁靶表面的氧化鋁層，再用無水乙醇超聲清洗2次， 每次5min，第二次清洗完成后將鋁靶用熱風吹干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種銀幣表面不可見抗變色保護層及制備方法。解決了銀幣表面在長時間放置中變色的問題。其制備方法通過以下步驟實現(xiàn)(一)銀幣預處理；(二)抽真空；(三)鋁靶清洗；(四)反應磁控濺射制備氧化鋁保護層。(五)鋁靶后處理。本發(fā)明制備的不可見氧化鋁保護層具有良好的抗變色效果，保證了銀幣的外觀質量并且防護時間長。
文檔編號C23C14/08GK101463462SQ20071015906
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2007年12月20日
發(fā)明者孫志國, 孫立軍, 張吉剛, 程 畢, 江 董, 賴茂明 申請人:(沈陽)中國印鈔造幣總公司沈陽造幣技術研究所