專利名稱：一種柔印陶瓷網(wǎng)紋輥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于印刷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用等離子體電解氧化技術(shù)原位制備陶 瓷網(wǎng)紋滾筒的方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)紋輥是柔性版印刷機(jī)的心臟，目前主要有金屬網(wǎng)紋輥和陶瓷網(wǎng)紋輥兩種，他們 主要區(qū)別在于相同線數(shù)的陶瓷網(wǎng)紋輥載墨量比金屬網(wǎng)紋輥大；陶瓷網(wǎng)紋輥相對容易出現(xiàn) 網(wǎng)空阻塞；陶瓷網(wǎng)紋輥耐用性較好。目前，公知的陶瓷網(wǎng)紋輥是由等離子體熱噴涂方法制 造的，等離子體熱噴涂技術(shù)是一種將涂層材料(粉末或絲材)送入某種熱源(電弧、燃燒火 焰、等離子體等)中熔化、并利用高速氣流將其噴射到基體材料表面形成覆蓋層的工藝。然 而它的工藝和生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，陶瓷網(wǎng)紋輥生產(chǎn)成本高，而且涂層與基體間是機(jī)械結(jié)合，抗沖 擊性能差；也存在涂層組織不均勻，性能不穩(wěn)定，涂層孔隙率高，耐腐蝕和抗氧化性能差等 缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服等離子熱噴涂法制備陶瓷網(wǎng)紋輥的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高 等不足，而提供一種利用等離子體電解氧化技術(shù)在鋁合金表面原位生成陶瓷層制備陶瓷網(wǎng) 紋輥的方法。等離子體電解氧化是將工件放入電解質(zhì)溶液中，將工作電壓引到工件，在工件表 面產(chǎn)生等離子微弧放電，產(chǎn)生微區(qū)局部高溫，從而產(chǎn)生高溫氧化作用，在工件(Al，Mg，Ti及 其合金)表面原位生長性能優(yōu)異的陶瓷膜層。本發(fā)明所提供的一種柔印陶瓷網(wǎng)紋輥的制備方法，包括以下步驟1)配置電解溶液①將四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉溶于水中制備電解液，電 解液中四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉的濃度分別為1. 15-3. 00g/L、 1. 15-3. 00g/L、8. 50-17. 00g/L 和 2. 85-4. 00g/L ；②在電解液中加入添加劑和放電穩(wěn)定劑，攪拌并混合均勻制得電解溶液，其中，所 述的添加劑為氫氧化鉀、焦磷酸鈉和鎢酸鈉，溶液中三種化合物的濃度分別為1. 00-2. OOg/ LU. 00-2. 00g/L和1. 00-2. 00g/L ；所述的放電穩(wěn)定劑為Al2O3微粉，微粉顆粒尺寸在10-50 微米之間，溶液中放電穩(wěn)定劑的濃度為2. 00-4. 00g/L ；2)將Al合金輥筒打磨、拋光使表面粗糙度達(dá)到Ra6. 3以上，并清洗干凈；3)將步驟2)中清洗后的Al合金輥筒放入步驟1)中配置的電解溶液中，直流或 脈沖高壓電源陽極連接Al合金輥筒，陰極連接銅電極板，通電進(jìn)行電解氧化操作，同時(shí)打 開冷卻系統(tǒng)，使電解溶液溫度保持在40°C以下，通過在Al合金表面微放電氧化，在Al合 金輥筒表面制備致密的Al2O3陶瓷層，一般氧化電壓維持在200V-600V之間，電流密度在 10-30mA/cm2之間，反應(yīng)時(shí)間要大于30min ；
4)取出Al合金輥筒清洗、自然干燥，將氧化后的表面拋光使表面粗糙度達(dá)到Ra 3. 2以上，將拋光后的滾筒固定在激光或電子雕刻機(jī)上雕刻成網(wǎng)線后，便制得柔印陶瓷網(wǎng)紋
棍。 其中，步驟3)中所述的高壓電源為直流高壓或脈沖高壓電源；其中直流電源要求 輸出電壓100V-1000V連續(xù)可調(diào)節(jié)，脈沖電源的頻率為5KHZ-40KHZ，占空比10% -80%連續(xù) 可調(diào)節(jié)，輸出電壓一般為100V-1000V連續(xù)可調(diào)節(jié)；電源的功率要根據(jù)制備陶瓷滾筒表面積 的大小來決定，表面積乘以微弧氧化放電電流密度可以估算所需電源的功率。步驟3)中所述的陶瓷層的厚度為150-400 μ m。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果等離子體電解氧化制備陶瓷網(wǎng)紋輥不但能保證網(wǎng)紋輥陶瓷層的厚度、硬度、強(qiáng)度、 耐磨度，而且工藝簡單，環(huán)境污染少等特點(diǎn)。微弧氧化的設(shè)備和裝置簡單，電解液無污染，生 成成本低，且微弧氧化陶瓷膜在基體上原位生長與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)致密，具有良好的耐 磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等。


圖1、等離子體電解氧化裝置示意圖；其中，1為電解槽、2溫度計(jì)、3為陽極Al合金 輥筒、4為電源、5為攪拌器、6為陰極銅棒、7為冷卻系統(tǒng)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的等離子體電解氧化裝置如圖1所示。實(shí)施例11)配置電解溶液①采用四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉和水配置IOL電解液，電 解液中四種化合物的濃度分別為四硼酸鈉1. 15g/L、乙二胺四乙酸二鈉2. 15g/L、硅酸鈉 12. 00g/L 和氫氧化鈉 2. 85g/L ；②電解液中加入添加劑氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑Al2O3微粉，用 攪拌器4攪拌使電解溶液混合均勻，電解溶液中氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑 Al2O3 微粉的濃度分別為 1. 00g/L、2. 00g/L、2. 00g/L 和 2. 00g/L ；2)將Al合金輥筒用砂紙打磨后，用拋光機(jī)進(jìn)行拋光使表面粗糙度達(dá)到Ral. 6，再 用酒精或丙酮去除油污和雜質(zhì)，并用去離子水漂洗輥筒表面；3)將步驟2)中漂洗后的滾筒放入步驟1)中配置的電解溶液中，將直流電源4的 陽極接通滾筒3，陰極接輔助銅電極6，進(jìn)行微弧放電電解氧化，當(dāng)調(diào)節(jié)直流電源電壓達(dá)到 300V時(shí)，放電開始，在鋁合金表面形成無數(shù)微電弧，隨后放電電壓保持在400V，電流密度在 10mA/cm2,隨著電弧放電的進(jìn)行，鋁合金滾筒表面被氧化，生成Al2O3陶瓷層，控制放電電壓 使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)過程中的利用冷卻系統(tǒng)3使電解溶液溫度保持40°C以下；4)電解氧化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行120min后取出輥筒，用自來水清洗進(jìn)行冷卻，可以看 到在鋁合金表面形成一層厚度為200 μ m的致密陶瓷層，將陶瓷層表面拋光，利用激光雕刻 300線的網(wǎng)線后，即柔印陶瓷網(wǎng)紋輥，該網(wǎng)紋輥耐印率可達(dá)到1000萬印以上。
實(shí)施例21)配置電解溶液①采用四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉和水配置IOL電解液，電 解液中四種化合物的濃度分別為四硼酸鈉3. 00g/L、乙二胺四乙酸二鈉3. 00g/L、硅酸鈉 15. 00g/L 和氫氧化鈉 3. 00g/L ；②電解液中加入添加劑氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑Al2O3微粉，用 攪拌器4攪拌使電解溶液混合均勻，電解溶液中氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑 Al2O3 微粉的濃度分別為 2. 00g/L、2. 00g/L、2. 00g/L 和 3. 00g/L ；2)同實(shí)施例1步驟2)；3)將步驟2)中漂洗后的滾筒放入步驟1)中配置的電解溶液中，將脈沖電源4的 陽極接通滾筒3，陰極接輔助銅電極6，進(jìn)行微弧放電電解氧化，當(dāng)調(diào)節(jié)電源頻率20KHz，占 空比50%，電壓達(dá)到350V時(shí)，放電開始，在鋁合金表面形成無數(shù)微電弧，隨后放電電壓保 持在450V，電流密度在15mA/cm2，隨著電弧放電的進(jìn)行，鋁合金滾筒表面被氧化，生成Al2O3 陶瓷層，控制放電電壓使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)過程中利用冷卻系統(tǒng)3使電解溶液溫度保持 40°C以下；4)電解氧化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行ISOmin后取出輥筒，用自來水清洗進(jìn)行冷卻，可以看 到在鋁合金表面形成一層厚度為320μπι的致密陶瓷層，將陶瓷層表面拋光，利用激光雕刻 600線的網(wǎng)線，該紋輥，耐印率可達(dá)到1000萬印以上。實(shí)施例31)配置電解溶液①采用四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉和水配置10L電解液，電 解液中四種化合物的濃度分別為四硼酸鈉2. 00g/L、乙二胺四乙酸二鈉3. 00g/L、硅酸鈉 17. 00g/L 和氫氧化鈉 4. 00g/L ；②電解液中加入添加劑氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑Al2O3微粉，用 攪拌器4攪拌使電解溶液混合均勻，電解溶液中氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉和放電穩(wěn)定劑 Al2O3 微粉的濃度分別為 1. 50g/L、l. 50g/L、l. 50g/L 和 4. 00g/L ；2)同實(shí)施例1步驟2)；3)將步驟2)中漂洗后的滾筒放入步驟1)中配置的電解溶液中，將直流電源4的陽極接通滾筒3，陰極接輔助銅電極6，進(jìn)行微弧放電電解氧化，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓達(dá)到300V時(shí)，放 電開始，在鋁合金表面形成無數(shù)微電弧，隨后放電電壓保持在450V，電流密度在30mA/cm2， 隨著電弧放電的進(jìn)行，鋁合金滾筒表面被氧化，生成Al2O3陶瓷層，控制放電電壓使反應(yīng)持 續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)過程中的利用冷卻系統(tǒng)3使電解溶液溫度保持40°C以下；4)電解氧化反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行240min后取出輥筒，用自來水清洗進(jìn)行冷卻，可以看 到在鋁合金表面形成一層厚度為400 μ m的致密陶瓷層，將陶瓷層表面拋光，利用激光雕刻 600線的網(wǎng)線后，即柔印陶瓷網(wǎng)紋輥。該網(wǎng)紋輥耐印率可達(dá)到1000萬印以上。
權(quán)利要求
一種柔印陶瓷網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)配置電解溶液①將四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉溶于水中制備電解液，電解液中四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉的濃度分別為1.15-3.00g/L、1.15-3.00g/L、8.50-17.00g/L和2.85-4.00g/L；②在電解液中加入添加劑和放電穩(wěn)定劑，攪拌并混合均勻制得電解溶液，其中，所述的添加劑為氫氧化鉀、焦磷酸鈉和鎢酸鈉，溶液中三種化合物的濃度分別為1.00-2.00g/L、1.00-2.00g/L和1.00-2.00g/L；所述的放電穩(wěn)定劑為Al2O3微粉，微粉顆粒尺寸在10-50微米之間，溶液中放電穩(wěn)定劑的濃度為2.00-4.00g/L；2)將Al合金輥筒打磨、拋光并清洗干凈；3)將步驟2)中清洗后的Al合金輥筒放入步驟1)中配置的電解溶液中，直流或脈沖高壓電源陽極連接Al合金輥筒，陰極連接銅電極板，通電進(jìn)行電解氧化操作，同時(shí)打開冷卻系統(tǒng)，使電解溶液溫度保持在40℃以下，通過在Al合金表面微放電氧化，在Al合金輥筒表面制備致密的Al2O3陶瓷層，氧化電壓維持在200V-600V之間，電流密度在10-30mA/cm2之間，反應(yīng)時(shí)間大于30min；其中直流電源要求輸出電壓100V-1000V連續(xù)可調(diào)節(jié)，脈沖電源的頻率為5KHz-40KHz，占空比10％-80％連續(xù)可調(diào)節(jié)，輸出電壓為100V-1000V連續(xù)可調(diào)節(jié)；4)取出Al合金輥筒清洗、自然干燥，將氧化后的表面拋光，將拋光后的輥筒固定在激光或電子雕刻機(jī)上雕刻成網(wǎng)線后，便制得柔印陶瓷網(wǎng)紋輥。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種柔印陶瓷網(wǎng)紋輥的制備方法，包括以下步驟1)將四硼酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉溶于水中制備電解液，在電解液中加入添加劑和放電穩(wěn)定劑，混合均勻制得電解溶液；2)將Al合金輥筒打磨、拋光并清洗干凈；3)將中后的Al合金輥筒放入中配置的電解溶液中，直流或脈沖高壓電源陽極連接Al合金輥筒，陰極連接銅電極板，通電進(jìn)行電解氧化操作，使電解溶液溫度保持40℃以下，通過在Al合金表面微放電氧化，在Al合金輥筒表面制備致密的Al2O3陶瓷層；4)取出Al合金輥筒清洗、自然干燥，將氧化后的表面拋光，雕刻制得柔印陶瓷網(wǎng)紋輥。本發(fā)明不但能保證網(wǎng)紋輥陶瓷層的厚度、硬度、強(qiáng)度、耐磨度，而且工藝簡單，環(huán)境污染少。
文檔編號(hào)C25D11/04GK101838832SQ20101012337
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者張躍飛 申請人:北京工業(yè)大學(xué)