專利名稱：一種柔印陶瓷網紋輥的制備方法
技術領域：
本發明屬于印刷技術領域，具體涉及一種利用等離子體電解氧化技術原位制備陶 瓷網紋滾筒的方法。
背景技術：
網紋輥是柔性版印刷機的心臟，目前主要有金屬網紋輥和陶瓷網紋輥兩種，他們 主要區別在于相同線數的陶瓷網紋輥載墨量比金屬網紋輥大；陶瓷網紋輥相對容易出現 網空阻塞；陶瓷網紋輥耐用性較好。目前，公知的陶瓷網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 而它的工藝和生產設備復雜，陶瓷網紋輥生產成本高，而且涂層與基體間是機械結合，抗沖 擊性能差；也存在涂層組織不均勻，性能不穩定，涂層孔隙率高，耐腐蝕和抗氧化性能差等 缺點。
發明內容
本發明的目的在于克服等離子熱噴涂法制備陶瓷網紋輥的生產工藝復雜，成本高 等不足，而提供一種利用等離子體電解氧化技術在鋁合金表面原位生成陶瓷層制備陶瓷網 紋輥的方法。等離子體電解氧化是將工件放入電解質溶液中，將工作電壓引到工件，在工件表 面產生等離子微弧放電，產生微區局部高溫，從而產生高溫氧化作用，在工件(Al，Mg，Ti及 其合金)表面原位生長性能優異的陶瓷膜層。本發明所提供的一種柔印陶瓷網紋輥的制備方法，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，通電進行電解氧化操作，同時打 開冷卻系統，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，反應時間要大于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到Ra 3. 2以上，將拋光后的滾筒固定在激光或電子雕刻機上雕刻成網線后，便制得柔印陶瓷網紋
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連續可調節，脈沖電源的頻率為5KHZ-40KHZ，占空比10% -80%連續 可調節，輸出電壓一般為100V-1000V連續可調節；電源的功率要根據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。與現有技術相比較，本發明具有以下有益效果等離子體電解氧化制備陶瓷網紋輥不但能保證網紋輥陶瓷層的厚度、硬度、強度、 耐磨度，而且工藝簡單，環境污染少等特點。微弧氧化的設備和裝置簡單，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合牢固，結構致密，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、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。以下結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
具體實施例方式下述實施例中所使用的等離子體電解氧化裝置如圖1所示。實施例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，用拋光機進行拋光使表面粗糙度達到Ral. 6，再 用酒精或丙酮去除油污和雜質，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，進行微弧放電電解氧化，當調節直流電源電壓達到 300V時，放電開始，在鋁合金表面形成無數微電弧，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 使反應持續進行，反應過程中的利用冷卻系統3使電解溶液溫度保持40°C以下；4)電解氧化反應穩定進行120min后取出輥筒，用自來水清洗進行冷卻，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線的網線后，即柔印陶瓷網紋輥，該網紋輥耐印率可達到1000萬印以上。
實施例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，進行微弧放電電解氧化，當調節電源頻率20KHz，占 空比50%，電壓達到350V時，放電開始，在鋁合金表面形成無數微電弧，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持續進行，反應過程中利用冷卻系統3使電解溶液溫度保持 40°C以下；4)電解氧化反應穩定進行ISOmin后取出輥筒，用自來水清洗進行冷卻，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線的網線，該紋輥，耐印率可達到1000萬印以上。實施例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，進行微弧放電電解氧化，當調節電壓達到300V時，放 電開始，在鋁合金表面形成無數微電弧，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持 續進行，反應過程中的利用冷卻系統3使電解溶液溫度保持40°C以下；4)電解氧化反應穩定進行240min后取出輥筒，用自來水清洗進行冷卻，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線的網線后，即柔印陶瓷網紋輥。該網紋輥耐印率可達到1000萬印以上。
權利要求
一種柔印陶瓷網紋輥的制備方法，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，通電進行電解氧化操作，同時打開冷卻系統，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，反應時間大于30min；其中直流電源要求輸出電壓100V-1000V連續可調節，脈沖電源的頻率為5KHz-40KHz，占空比10％-80％連續可調節，輸出電壓為100V-1000V連續可調節；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上雕刻成網線后，便制得柔印陶瓷網紋輥。
全文摘要
本發明提供的一種柔印陶瓷網紋輥的制備方法，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紋輥。本發明不但能保證網紋輥陶瓷層的厚度、硬度、強度、耐磨度，而且工藝簡單，環境污染少。
文檔編號C25D11/04GK101838832SQ20101012337
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者張躍飛 申請人:北京工業大學