CN111347759A - 一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊及制作方法,包括内层的基础钢辊(1),及其表面依次电镀的打底层(2)、铜层(3),所述的铜层表面电镀镍钨磷层(4)。制作步骤包括:对钢坯辊进行机加工,得到钢辊(1);在钢辊(1)表面电镀打底层(2);在打底层(2)上电镀铜层(3),然后在铜层(3)上雕刻出图文部分;在铜层(3)表面电镀一层镍钨磷层(4),即得到含有镍钨磷层的凹印版辊。与现有技术相比,本发明高效节能、环保无污染具有等优点。
Description
技术领域
本发明涉及凹印版辊,尤其是涉及一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊及制作方法。
背景技术
凹版印刷是印刷工艺的一种方式,其印刷产品墨层厚实、色泽鲜艳明亮、能真实再现原稿效果、综合加工能力强等优点,加上其可采用水性油墨和醇溶性油墨,符合绿色环保印刷的要求,并能广泛适应薄膜、复合材料、纸张等多种承印物,因而在印刷领域占有重要地位。
凹印版辊是采用制版工艺将无缝钢管材料加工成为各种带有花纹、文字、图象的版辊。凹印版辊的结构通常为:内层的基础钢辊表面依次电镀镍打底层、铜层及铬层,铬层用于满足印刷的硬度要求。凹印版辊的制作方法通常为:先对钢坯辊进行机加工,得到用于内层的基础钢辊,之后在基础钢辊表面电镀镍层及铜层,再利用电子雕刻机或激光雕刻机雕刻出图文部分,最后电镀铬层即可。
目前现有辊胚的电镀铬层采用的六价铬电镀,存在以下缺陷:
1.六价铬有毒,电镀过程会产生废水及废气污染环境,后续需要投入大量的水处理设备,在现在国家严抓环保的大政策下,电镀六价铬急需被替代。
2.六价铬电镀制作辊胚,需要很高的电流密度,能耗很大,效率很低。
3.电镀铬层的晶体结构存在很多的微裂纹,后续防腐蚀需要涂有等一系列的保护,防腐存放比较难。
专利申请CN103347694A公开了一种网纹辊和制造该网纹辊的方法,网纹辊包括:基辊;镀铜层,被设置在所述基辊上,并且在表面上形成多个凹槽;以及,在所述镀铜层上的镍磷(Ni-P)合金层,Ni-P合金层可以除了Ni和P之外进一步包括钨(W),该网纹辊因为取代铬层而直接地形成Ni-P合金层,所以网纹辊没有毒性,因此,可以防止环境污染。但是与原来的电镀工艺相比,增加了冷水浴和热水浴,增加了设备投入。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊及制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊,包括内层的基础钢辊,及其表面依次电镀的打底层、铜层,其特征在于,所述的铜层表面电镀镍钨磷层。
所述的镀镍钨磷层的厚度为6~12μm,优选70μm,硬度为200HV~900HV。
进一步地,所述的打底层为电镀镍打底层或碱铜打底层,厚度为2μm。
所述的铜层厚度为80~100μm,铜层表面雕刻的图文部分的深度为5~60μm。
一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)对钢坯辊进行机加工,得到钢辊;
2)在钢辊表面电镀打底层;
3)在打底层上电镀铜层,然后在铜层上雕刻出图文部分;
4)在铜层表面电镀一层镍钨磷层,即得到含有镍钨磷层的凹印版辊。
5)步骤4所得含有镍钨磷层的凹印版辊在60~80℃进行热水浴10~20min,然后在0~5℃进行冷水浴10~20min,取出后抛光、打样即可发货。
步骤2)中电镀打底层之前先对钢辊表面进行打磨清洗或脱脂;
所述打底层为电镀镍打底层或碱铜打底层。
打底层、铜层的电镀方法为现有版辊打底层和铜层的电镀方法相同。
步骤4)在电镀镍钨磷层之前,将先工件进行清洗,清洗是先采用砂纸进行打磨,然后采用金属清洗剂进对铜面进行清洗,洗去表面的锈迹、油污等并用水冲洗干净,表面无划痕、磨床纹等缺陷,然后放置到60~80℃配好的电镀液中进行电镀处理,在电镀过程中保持pH稳定在7.8~8.4范围内,电流密度为4~9A/dm2。
所述的电镀液的配方如下:每升水溶液中含有硫酸镍20~40g、钨酸钠50~80g、柠檬酸铵80~120g、糖精0.1~3g、1,4-丁炔二醇0.1~1g。
进一步优选,所述的电镀液的配方优选为:每升水溶液中含有硫酸镍30g、钨酸钠650g、柠檬酸铵100g、糖精1g、1,4-丁炔二醇0.5g。
电镀液中采用硫酸镍、钨酸钠和柠檬酸铵作为主要镀层组分镍钨磷的主要来源,是因为硫酸镍在电镀中的使用已较为广泛,其工艺技术相对成熟,在实际生产过程中容易控制产品质量,在本工艺中使用硫酸镍,其补充来源可以选择碳酸镍,其最终的实际效果是碳酸镍的电解过程,最终镍元素全部进入镀层,产生的二氧化碳和氧气不会污染环境;选用钨元素作为镀层的一种,可以增加镀层的耐腐蚀性和耐磨性,该镀层经过适当的热处理后其耐磨性和耐腐蚀性要优于传统的镀铬层;柠檬酸铵作为一种配位剂,其很强的配位能力可以保证硫酸镍和钨酸钠在碱性条件下良好的溶解性,不致产生沉淀而污染电镀液。而且柠檬酸铵的最终反应产物是水和二氧化碳,不会对环境产生危害。另外使用这三种成分作为镍钨磷的主要成分,在电镀相同镀层厚度的情况下,与镀铬工艺相比,该工艺电流效率更高,更加节能,在生产过程中几乎不产生废液的排放;该混合镀层,呈现非晶态的结构,没有晶粒间隙和晶格缺陷等,可以提高镀层的耐腐蚀性和耐磨性能。添加糖精目的在于(糖精做为电镀镍镀层的一种添加剂,可以提高镀层的光亮度和韧性,添加1,4-丁炔二醇目的在于少量的1.4-丁炔二醇的使用,可以提高镍镀层的光亮度。
所述的电流密度为6A/dm2,电压稳定在10V以下,电流效率达到55%以上。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、高效节能。该技术工艺电流密度一般控制在6A/dm2,电压稳定在10V以下,电流效率达到55%以上,而传统的镀硬铬工艺对电流密度的要求为60A/dm2,电压为12V,电流效率仅为13%-18%。
2、环保无污染。传统镀六价铬的废水废气,需要后续的处理,并对环境有一定的污染,此新型电镀没有污水排放,所有环节都是循环利用。
3、镀层性能更优异。镀层呈银白色金属光泽,结晶细致均匀、孔隙率低。硬度在500-1100HV范围内可调,耐蚀性耐磨性大大优于镀硬铬。是目前最理想的代硬铬技术,中性盐雾实验240小时无锈点(镀层厚度7um)。
附图说明
图1为本发明版辊结构示意图;
图2为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2所示,一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,该方法包括以下步骤:
1)对钢坯辊进行机加工,得到钢辊1;
2)对钢辊1表面进行打磨、清洗或脱脂处理,然后在钢辊1表面电镀打底层2(打底层为电镀镍打底层或碱铜打底层);
3)在打底层2上电镀铜层3(可以采用硫酸铜溶液作为电镀液,或其他酸铜溶液为电镀液,采用现有方法电镀即可),然后在铜层3上雕刻出图文部分;
4)将工件进行清洗,清洗是先采用砂纸进行打磨,然后采用金属清洗剂进对铜面进行清洗,洗去表面的锈迹、油污等并用水冲洗干净,表面无划痕、磨床纹等缺陷,然后放置到60~80℃配好的电镀液中进行电镀,在电镀过程中保持pH稳定在7.8~8.4范围内,电流密度为4~9A/dm2。
电镀液的配方优选为:每升水溶液中含有硫酸镍30g、钨酸钠650g、柠檬酸铵100g、糖精1g、1,4-丁炔二醇0.5g。
在铜层3表面形成一层镍钨磷层4,即得到含有镍钨磷层的凹印版辊;
5)步骤4所得含有镍钨磷层的凹印版辊在60~80℃进行热水浴10~20min,然后在0~5℃进行冷水浴10~20min,取出后抛光、打样即可发货。
最终得到的结构如图1所示的含电镀镍钨磷层的凹印版辊,内层为基础钢辊1)其表面依次电镀的打底层2、铜层3,和电镀镍钨磷层4。其中:
所述的打底层厚度为80μm,所述的铜层厚度为80-100μm,铜层表面雕刻的图文部分的深度为5-60μm,所述的镀镍钨磷层4的厚度为6-12μm,硬度为200HV~900HV。
实施例2
一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,该方法包括以下步骤:
1)对钢坯辊进行机加工,得到钢辊;
2)对钢辊表面进行打磨、清洗或脱脂处理,然后在钢辊表面电镀打底层(打底层为电镀镍打底层或碱铜打底层);
3)在打底层上电镀铜层(可以采用硫酸铜溶液作为电镀液,或其他酸铜溶液为电镀液,采用现有方法电镀即可),然后在铜层上雕刻出图文部分;
4)将工件进行清洗,清洗是先采用砂纸进行打磨,然后采用金属清洗剂进对铜面进行清洗,洗去表面的锈迹、油污等并用水冲洗干净,表面无划痕、磨床纹等缺陷,然后放置到60℃配好的电镀液中进行电镀,在电镀过程中保持pH稳定在7.8~8.4范围内,电流密度为4A/dm2。
电镀液的配方优选为:每升水溶液中含有硫酸镍20g、钨酸钠50g、柠檬酸铵80g、糖精0.1g、1,4-丁炔二醇0.1g。
在铜层表面形成一层镍钨磷层,即得到含有镍钨磷层的凹印版辊;
5)步骤4所得含有镍钨磷层的凹印版辊在60℃进行热水浴10min,然后在0℃进行冷水浴10min,取出后抛光、打样即可发货。
最终得到含电镀镍钨磷层的凹印版辊,内层为基础钢辊其表面依次电镀的打底层、铜层,和电镀镍钨磷层。其中:
所述的打底层厚度为2μm,所述的铜层厚度为80-100μm,铜层表面雕刻的图文部分的深度为5-60μm,所述的镀镍钨磷层的厚度为6-12μm,硬度为200HV~900HV。
实施例3
一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,该方法包括以下步骤:
1)对钢坯辊进行机加工,得到钢辊;
2)对钢辊表面进行打磨、清洗或脱脂处理,然后在钢辊表面电镀打底层(打底层为电镀镍打底层或碱铜打底层);
3)在打底层上电镀铜层(可以采用硫酸铜溶液作为电镀液,或其他酸铜溶液为电镀液,采用现有方法电镀即可),然后在铜层上雕刻出图文部分;
4)将工件进行清洗,清洗是先采用砂纸进行打磨,然后采用金属清洗剂进对铜面进行清洗,洗去表面的锈迹、油污等并用水冲洗干净,表面无划痕、磨床纹等缺陷,然后放置到80℃配好的电镀液中进行电镀,在电镀过程中保持pH稳定在8.4范围内,电流密度为9A/dm2。
电镀液的配方优选为:每升水溶液中含有硫酸镍40g、钨酸钠80g、柠檬酸铵120g、糖精3g、1,4-丁炔二醇1g。
在铜层3表面形成一层镍钨磷层,即得到含有镍钨磷层的凹印版辊;
5)步骤4所得含有镍钨磷层的凹印版辊在80℃进行热水浴20min,然后在5℃进行冷水浴20min,取出后抛光、打样即可发货。
最终得到含电镀镍钨磷层的凹印版辊,内层为基础钢辊其表面依次电镀的打底层、铜层,和电镀镍钨磷层。其中:
所述的打底层厚度为2μm,所述的铜层厚度为80-100μm,铜层表面雕刻的图文部分的深度为5-60μm,所述的镀镍钨磷层的厚度为6-12μm,硬度为200HV~900HV。
Claims (8)
1.一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊,包括内层的基础钢辊(1),及其表面依次电镀的打底层(2)、铜层(3),其特征在于,所述的铜层表面电镀镍钨磷层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种含电镀镍钨磷层的凹印版辊,其特征在于,所述的镀镍钨磷层(4)的厚度为6~12μm,硬度为200HV~900HV。
3.一种如权利要求1所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)对钢坯辊进行机加工,得到钢辊(1);
2)在钢辊(1)表面电镀打底层(2);
3)在打底层(2)上电镀铜层(3),然后在铜层(3)上雕刻出图文部分;
4)在铜层(3)表面电镀一层镍钨磷层(4),即得到含有镍钨磷层的凹印版辊。
4.根据权利要求3所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,步骤2)中电镀打底层之前先对钢辊(1)表面进行打磨清洗或脱脂;
所述打底层(2)为电镀镍打底层或碱铜打底层。
5.根据权利要求3所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,步骤4)在电镀镍钨磷层(4)之前,将先工件进行清洗,然后放置到60~80℃配好的电镀液中进行电镀处理,在电镀过程中保持pH稳定在7.8~8.4范围内,电流密度为4~9A/dm2。
6.根据权利要求5所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,所述的电镀液的配方如下:每升水溶液中含有硫酸镍20~40g、钨酸钠50~80g、柠檬酸铵80~120g、糖精0.1~3g、1,4-丁炔二醇0.1~1g。
7.根据权利要求6所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,所述的电镀液的配方优选为:每升水溶液中含有硫酸镍30g、钨酸钠650g、柠檬酸铵100g、糖精1g、1,4-丁炔二醇0.5g。
8.根据权利要求5所述的含电镀镍钨磷层的凹印版辊的制作方法,其特征在于,所述的电流密度为6A/dm2,电压稳定在10V以下,电流效率达到55%以上。
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