CN1907736A - 金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，包括电脑图案设计、电脑制作光学隐形图案、输出菲林、金属表面抛光、金属表面曝光腐蚀、金属成型加工和金属表面保护、成品。本方法实现了在金属材料表面制作出同位异像隐形图案，具有极高的艺术欣赏价值和防伪功能。

Description

金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法

技术领域

本发明涉及在金属表面制作图案的方法，主要是指一种在金属材料表面制作同位异像隐形图案的方法。

背景技术

已知，腐蚀曝光法被广泛用于电子线路板生产。但使用的原材料不是全金属，主要使用碱性药水腐蚀，如胺水，与本方法不同。

已知，激光隐形防伪商标已广泛使用。但其主要制作原理是全息法，主要利用色彩的变化来实现同位异像的隐形效果。与本方法相比，制作原理和方法不同，并且也不能制作在金属上。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有极高的艺术欣赏价值和防伪功能的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，通过电脑图案设计、图案隐形效果制作、输出菲林、金属表面腐蚀等步骤，实现了在金属材料表面制作出同位异像隐形图案。

实现本发明的技术方案是：这种方法包括如下步骤：

设计用于同一区域内的两种图案，并将该图案存储在电脑中；

将设定的区域设置为黑白相间的线条，其中将黑色线条部分分为左、右边条和中间条或左右两部分；

将两种图案分别与左、右边条相交，得到两个线条图形，将两个线条图形填充成白色，并在其上填入黑色线条，黑色线条之间留有间隙，其中一个线条图形的黑色线条旋转一个正角度，与其对应，另一个线条图形的黑色线条旋转一个负角度；

将两个线条图形相互叠加，并制成黑白菲林片；

将金属材料平整，表面抛光；

将感光油墨丝印在金属材料表面，丝印好后，将油墨烘干；

将菲林片附在印好感光油墨的金属材料表面，贴紧，放置在紫外灯上，经紫外灯曝光后，将菲林片取下；

将经过曝光的金属材料浸泡于显影药水中，使没有曝光固化的感光油墨从金属表面上脱落，并用水冲洗干净；

将显影后的金属材料浸泡在腐蚀药水中，经3-5分钟后，将金属材料从腐蚀药水中取出，用自来水冲洗干净；

将金属材料浸泡在去膜药水中，待感光油墨脱落后，将金属材料从药水中取出，用自来水冲洗干净，然后擦干水；

将金属表面抛光和防氧化处理；

成品。

该技术方案还包括：

将所述图案分为黑色线条图形，黑色线条的宽度为0.05-0.20mm，黑色线条之间的间隙为0.05-0.25mm，然后在两个线条图案中分别填充黑白相间的线条，线条的宽度为0.05-0.20mm，线条的间隙为0.05-0.25mm，并分别旋转正、负角度，角度变化范围为圆周角。

通过一次或多次在两个图案中填充不同角度的黑白相间的线条来实现同位异像隐形图案效果的原理。

所述丝印的网版目数为250-300目，所述油墨烘干温度为90±5度。

所述紫外灯与金属材料表面的曝光距离为60-80cm，曝光时间为5-60秒。

所述显影药水为碳酸钠溶液，其按百分比浓度配比，碳酸钠占3-7％，余量为水。

所述腐蚀药水，按百分比浓度配比，三氯化铁占20-40％，工业盐酸占0.5-1％，余量为水，配好的药水波美度为23-27。

所述去膜药水，按百分比浓度配比，氢氧化钠占3-7％，余量为水，其加热温度为45-55℃。

所述金属材料经腐蚀后，其裸露部分凹下去0.05-0.1mm。

所述方法包括激光雕刻、烫压等。

本发明具有的有益效果：在金属表面的同一区域通过腐蚀凹凸的两种图案，会随观察角度的变化而相互替换，即在不同的观测角度下，只能清晰地看到一种图案，另一种图案则呈不可见状态；具有极高的艺术欣赏价值和防伪功能，同时制作方法简单、成本低、用途广。

附图说明

图1-2是本发明的工艺框图，其中图1是整个制作工艺流程，图2是表面曝光腐蚀工艺流程。

图3是电脑图案设计示意图，其中1汉字“五十”，2数字“50”。

图4是填充黑白相间的竖纹图案示意图。

图5是黑色线条结构示意图。

图6是图形合成示意图。

图7-8是图形分解示意图。

图9是隐形图案示意图。

图10是图9的A部放大示意图。

图11是二次线条角度变化示意图。

图12-17是光线照射效果示意图，白色部分腐蚀凹下，黑色线条凸起来。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

本发明的同位异像隐形图案是指在金属表面的同一区域通过腐蚀凹凸的两种图案，会随观察角度的变化而相互替换；即在不同的观测角度下，只能清晰地看到一种图案，另一种图案则呈不可见状态。

本方法中的“不同的观测角度”，指物体摆放位置角度不变，人眼的视线不变，光源方向变化；也指光源方向不变，人眼的视线不变，但物体摆放的位置角度变化；也指光源方向不变，物体摆放位置不变，但人眼的视线变化。本方法中所讲述的两种图案可以是三种图案，但效果不如两种图案效果好。所讲述的两种图案可以是叠加的，也可以是不叠加的。

在金属表面形成同位异像隐形图案的主要方法是曝光腐蚀法，但同位异像隐形图案必须在电脑软件中设计好，并以菲林为载体，将同位异像隐形图案转移到金属表面。

本方法的光学折射原理和制作方法，用其它方法在金属表面制作出凹凸效果，也可呈现出同位异像隐形效果，如激光雕刻。

本方法所使用的材料主要是金属材料，所使用的方法和工艺依次为电脑平面设计，电脑制作同位异像隐形光学信息，菲林输出，金属面板抛光，金属表面曝光腐蚀(图案在金属表面形成)，金属表面保护。

用本方法在金属表面制作好同位异像隐形图案效果以后，也可以也此为母板，用有反光效果的纸或金泊等轻薄材料，采用烫压法，也可以将同位异像隐形效果转移到纸或金泊上。

实施例

本方法举实例一：制作“50”与“五十”的同位异像隐形效果

本实例所说到的电脑设计，均以在coreldraw9.0软件中制作。但可以使用相同的制作方法与原理在其它电脑平面图形设计软件中完成。

制作工艺流程如下(参见附图1、2)

一、电脑平面设计

此项工作是电脑平面设计的公知技术，任何电脑平面设计制作人员均可完成该项工作。

该项工作的主要目的是设计好需要在金属表面形成的图案。

设计好的图案根据不同的设计软件存成不同的图片格式，以备下一步操作需要使用。

实例：设计一个圆，圆中有一个数字“50”，另有一个汉字“五十”，两个数字有交错的地方，(如图3所示)

文档储存成“实例1.cdr”文档。(附电子文档)图案实际尺寸为直径12mm。

二、电脑制作光学效果

电脑制作光学效果主要分为两步，一是设计底层的光栅，二是设计两种不同图案光学反光信息。在这一过程中，我们主要发现了在金属上腐蚀不同角度的直线，在不同的光线照射角度下，会形成不同的反光效果，并以180度转角而形成对称变化。而这种不同角度的直线根据前面的图案作合理的安排，金属上的图案便会呈现不同的反光效果。(如图12-17所示)

如图12、13，如果两种图案使用两种不同角度的直线来表现，这两种图案在不同的角度下，受光照方向的影响，就会呈现亮和暗的效果。如果底层上也有腐蚀的直线或底纹，暗的图案在视觉上就会隐藏在其中，不可见，而亮的图案就会很清晰，其中图12为线条反光-亮，图13为线条不反光-暗。

如图14-17：图14使用旋转负15度的线条，图15使用旋转正15度的线条，当主光源从左边照射过来时，图14中凸起来的线条反光，使图案发亮，而图15中凸起来的线条不反光，使图案显得暗。当光源从右边照射过来时，图14中凸起来的线条不反光，使图案发暗，而图15中凸起来的线条反光，使图案显得亮。

如果金属底层上也腐蚀有凹凸的线条或底纹，暗的图案在视觉上就会隐藏其中，不可见，而亮的图案就会很清晰，形成同位异像隐形图案效果。

具体操作方法结合实例来讲述。

2.1、在实例设计图中，先在圆环中填充黑白相间的竖纹图案。其中黑色线条宽0.12mm，白色间隙宽0.16mm。本方法实例操作中，黑色线条均代表腐蚀以后凸起来的线条，白色部分均代表腐蚀凹下去的部分。(如图4所示)

注：图片实际尺寸直径12mm。

相关要求：填充的线条在0.2-0.05mm之间，间隙在0.25-0.05mm之间。

2.2、将黑色线条分为三部分，分别为0.03mm、0.06mm、0.03mm宽，(如图5所示)

相关要求：将黑色线条分为三部分，三部分的宽度可以自订，但一般要求左右两块一样宽，也可平均分为两块。

2.3、将数字“50”的图案与右边0.03mm的线条框相交，将汉字“五十”与左边的0.03mm的线条相交，分别得到一个线条“50”图形框和线条汉字“五十”图形框。(如图6、7、8所示)

注：左边(图6)为与圆形竖条图案合成的效果，右边(图7、8)为单独的线框效果图。

2.4、将圆形图案中线条“50”图形填充成白色，并在其中填入黑色线条。黑色线宽度为0.084mm，线条之间的空隙为0.1mm，线条全部旋转正45度。将圆形图案中线条“五十”图形填充成白色，并在其中填入黑色线条。黑色线宽度为0.084mm，线条之间的空隙为0.1mm，线条全部旋转负45度(黑色线条与图形成一定的角度)。(如图9、10所示)

相关要求：线条旋转的角度以图案角度为参照物。线条旋转的角度可以选择360度变化中任意的角度，实例中是效果最好的一种。填充的线条在0.2-0.05mm之间，间隙在0.25-0.05mm之间。

上述实例中讲到的线条宽度可以根据实际要求来调节，但一般不宜超过0.15mm粗，过粗肉眼便看清结构变化，失去隐形效果。最细一般不宜超过0.05mm，受生产工艺的限制，细于0.05mm后，不利于量化生产。

在实际操作其它实例中，可以用其它方式来交错图案，也可选择二次以上的线条角度变化。(如图11所示)

三、输出菲林

此项为公知技术，主要是将电脑文件输出到菲林上。

输出菲林要选用进口菲林和进口激光照排光机。

实例菲林文件输出要求为：阴片，药膜向下，175网线。

输出的菲林，文件中黑色的线条为白色透明，文件中白色部分为黑色药膜。

四、金属表面抛光

将需要制作同位异像隐形图案的金属材料整平，表面抛光，以利于丝印油墨。

在实例中，使用0.36mm厚的铜材，裁成长305mm宽200mm的片材，使用四刷磨板机磨板。

五、表面曝光腐蚀

表面曝光腐蚀主要是指使用紫外感光油墨来保护金属材料，将紫外感光油墨丝印于金属材料的表面，经过紫外曝光的感光油墨不溶于显影药水，抗蚀刻，能保护金属材料不被腐蚀，而没有经过紫外曝光的感光油墨溶于显影药水，使金属材料裸露而被腐蚀。控制感光油墨受不受紫外曝光的主要对象是菲林，在紫外灯照射时，菲林的黑色药膜能阻挡住紫外光线，使感光油墨不能被紫外灯照射而固化。

此过程主要是使用曝光工艺和腐蚀工艺，在金属表面腐蚀出凹凸效果，形成同位异像隐形图案。

此过程中涉及到化学药水的配方，是以公用参考书籍中的配方经过改良过的，是经过实际生产实践校验过的。

5.1、丝印感光油墨

此过程主要是将液态感光油墨丝印在金属材料表面。

此过程必须在使用黄光管的暗光房间进行。(没有紫外光线和日常光的照射)

这里所使用的是液态感光线路油墨，油墨是通用的，现有的电子线路板生产厂家均有用到，市面上也可买到。我们在油墨中添加了防白水，(防白水的多少根据油墨浓度而定)。

将调好的感光油墨丝印在金属材料表面，满版印刷，即将金属材料表面全部丝印好感光油墨。所使用的网版目数在250-300目。丝印好的油墨涂层要均匀，表层不能有杂点。实例中所使用的是300目网版，手工丝印。

丝印好后，使用带有鼓风功能的烘箱将油墨烘干，烘烤温度为摄氏90度，正负不超过摄氏5度，烘烤15分钟。

5.2、紫外曝光

此过程主要是对丝印好的感光油墨曝光，将菲林上的图案信息转移到感光油墨上。其主要原理是感光油墨部分经过紫外光照射后固化，不溶于显影药水(碳酸钠溶液)，而没有经过紫外光照射后固化的，溶于显影药水，从而显现出感光油墨下面的金属材料，形成裸露的金属图案。用来阻挡紫外光线的是菲林的黑色药膜。

此过程必须在使用黄光管的暗光房间进行。

具体操作方法为：将菲林附在印好感光油墨的金属材料表面，贴紧，放置在紫外灯上，金属材料与紫外灯之间的距离为60~80cm。开启紫外灯照射数秒钟后关闭紫外灯，将菲林从金属油墨表面撕落下来。

紫外灯照射时间的长短与紫外灯管的能量成反比关系。但不能使用功率过大的紫外灯管，一般不能超过5000瓦。不同的灯管和曝光机对曝光时间的要求不一样，以实际使用的光管说明书为参考作实际调节。实例中使用的曝光机，灯管功率3000瓦，曝光时间为12秒。

5.3、显影

此过程主要是将没有曝光固化的感光油墨从金属表面上脱落下来，显现出裸露的金属图案。

此过程必须在使用黄光管的暗光房间进行。

所使用的方法是将经过曝光的金属材料浸泡于显影药水中，使没有曝光固化的感光油墨从金属表面上脱落，并用自来水冲洗干净。

这里所使用的显影药水为碳酸钠溶液，具体配方为5％的碳酸钠加95％的水。

显影时，将显影药水加热至摄氏35-40度，将经过曝光处理后的金属材料浸泡1-2分钟。浸泡后，将金属材料从显影药水中取出来，用自来水将金属材料表面冲洗干净(要使菲林上黑色的部分完合显现出来，即菲林上的黑色部分，在显影后的金属材料上要完全显现出金属材料的本色)。

实例使用显影机显影，整道工序均在机器中完成，但使用药水配方与温度要求与手工显影完全一致。

5.4、腐蚀

此过程将显影后的金属材料裸露部分腐蚀凹下去0.05mm-0.1mm。

其原理主要是用腐蚀药水将裸露的金属部分腐蚀。

腐蚀药水配方为(实例，铜)：无水三氯化铁(粉状)25％，水74.5％，工业盐酸0.5％。配好的药水波美度为25。

将显影后的金属材料浸泡在腐蚀药水中，并作小幅摆动。浸泡时间为3-5分钟，视药水腐蚀金属材料的次数和具体腐蚀效果而定。

腐蚀好后，将金属材料从腐蚀液中取出来，用自来水冲洗干净。

实例使用腐蚀机腐蚀，整道工序均在机器中完成，但使用药水配方与手工腐蚀完全一致，时间要短一些，1-2分钟。

5.5、褪膜

此过程主要是将腐蚀后的金属材料上的感光油墨从金属材料上褪去。

其原理主要是用去膜药水将金属材料上的感光油墨去掉。

去膜药水配方：氢氧化钠5％加95％的水。

褪膜时，需要将去膜药水加热至摄氏45-55度。然后金属材料浸泡在去膜药水中2-3分钟。待感光油墨脱落后，将金属材料从去膜药水中取出来，用自来水冲洗干净(不能有感光油墨)，然后擦干水。

实例所使用是褪膜机，整道工序均在机器中完成，使用药水配方与手工褪膜完全一致，但时间要短一些，1-2分钟。

至此，同位异像隐形图案完全呈现于金属表面。

六、金属成型加工和金属表面保护

此项均有成熟技术。

成型加工一般有三种方法：一、裁剪，将有同位异像隐形图案的金属材料裁剪成需要的形状和尺寸；二、冲压、利用模具将有同位异像隐形图案的金属材料冲压成成品。三、腐蚀法，再次利用上述第五项技术，将金属材料腐蚀成需要的形状和尺寸。

金属表面保护主要指电镀和表面喷漆保护。可根据最终的防腐，耐磨要求及成品颜色要求来选择表面加工方法。

附：名词解释：

菲林：胶卷，摄影用的感光片和胶卷，电影用软片。在本说明书中，特指激光照排机输出的印刷用胶片。

Claims (10)

1.一种金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述方法包括如下步骤：

a.设计用于同一区域内的两种图案，并将该图案存储在电脑中；

b.将设定的区域设置为黑白相间的线条，其中将黑色线条部分分为左、右边条和中间条或左右两部分；

c.将两种图案分别与左、右边条相交，得到两个线条图形，将两个线条图形填充成白色，并在其上填入黑色线条，黑色线条之间留有间隙，其中一个线条图形的黑色线条旋转一个正角度，与其对应，另一个线条图形的黑色线条旋转一个负角度；

d.将两个线条图形相互叠加，并制成黑白菲林片；

e.将金属材料平整，表面抛光；

f.将感光油墨丝印在金属材料表面，丝印好后，将油墨烘干；

g.将菲林片附在印好感光油墨的金属材料表面，贴紧，放置在紫外灯上，经紫外灯曝光后，将菲林片取下；

h.将经过曝光的金属材料浸泡于显影药水中，使没有曝光固化的感光油墨从金属表面上脱落，并用水冲洗干净；

i.将显影后的金属材料浸泡在腐蚀药水中，经3-5分钟后，将金属材料从腐蚀药水中取出，用自来水冲洗干净；

j.将金属材料浸泡在去膜药水中，待感光油墨脱落后，将金属材料从药水中取出，用自来水冲洗干净，然后擦干水；

k.将金属表面抛光和防氧化处理；

l.成品。

2.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是将所述图案分为黑色线条图形，黑色线条的宽度为0.05-0.20mm，黑色线条之间的间隙为0.05-0.25mm，然后在两个线条图案中分别填充黑白相间的线条，线条的宽度为0.05-0.20mm，线条的间隙为0.05-0.25mm，并分别旋转正、负角度，角度变化范围为圆周角。

3.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是通过一次或多次在两个图案中填充不同角度的黑白相间的线条来实现同位异像隐形图案效果。

4.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述丝印的网版目数为250-300目，所述油墨烘干温度为90±5度。

5.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述紫外灯与金属材料表面的曝光距离为60-80cm，曝光时间为5-60秒。

6.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述显影药水为碳酸钠溶液，其按百分比浓度配比，碳酸钠占3-7％，余量为水。

7.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述腐蚀药水，按百分比浓度配比，三氯化铁占20-40％，工业盐酸占0.5-1％，余量为水，配好的药水波美度为23-27。

8.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述去膜药水，按百分比浓度配比，氢氧化钠占3-7％，余量为水，其加热温度为45-55℃。

9.如权利要求1或7所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述金属材料经腐蚀后，其裸露部分凹下去0.05-0.1mm。

10.如权利要求1所述的金属材料表面同位异像隐形图案的制作方法，其特征是所述方法包括激光雕刻或烫压。

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