[印刷]电镀工艺规范化管理

    滚筒施镀是凹版基材处理方法，也是提高凹版使用寿命的重要手段。但由于电镀工艺理论与实践相互关联的特殊性，各制版公司都以自己的经验为主，出了问题“头痛医头，脚痛医脚”，因而产生了形形色色的控制方法，没有形成一套比较科学的、具有指导性的工艺规范，致使生产中问题百出，造成许多版滚筒要返修。
    电镀返修量约占版滚筒产量的3%，管理较好的制版公司约为2%。返修的原因多种多样，涉及到人、机、料、液、法、环六大因素。因此，在生产过程中，一定要把返修作为一项重要工作来抓，强化基础管理，建立各道工序标准化文件，结合ISO9002质量体系认证，实施规范化、数据化作业，严格要求员工一丝不苟地按规范的数据操作，保证电镀质量的稳定和提高。
    本文是在帮助一些制版公司实施电镀工艺规范化管理时所做的一个总结，试图从中摸索出一套比较符合实际控制的方法，从而有效地、稳定地提高电镀质量。在此刊出，仅供同行们参考，如有不妥之处，敬请指正。
    精加工的精度一定要高，要做到版辊同心度正、动平衡不跳动、光洁度好。在实际生产中，由于有些版辊同心度加工左右上下深浅不正，不在一条线上，造成网变、颜色不均匀和印刷中套印不 准。因此，许多制版公司都下功夫抓金加工的精度，规范金加工的质量标准。主要措施有如下几点。
      (1) 焊接是非常关键的一步，在此阶段，把下好的铜管与加工好的闷盖装配在一起，要保证二者以90°角进行焊接，不允许有断焊、气孔、焊偏等问题出现。
      (2) 铜管上要无裂缝、无砂眼或盲孔。如果发现有以上问题，应用直径2mm的铜丝补上后再镀。
      (3) 金工版辊精度误差规范为：轴向尺寸误差不得超过0.03mm；在直径误差上，研磨版应控制在0.02mm以内,车磨版应控制在0.05mm以内；版辊的锥度（椭圆度）误差不得大于0.02mm。
      (4) 版滚筒两端锥孔的不同心度不能超过0.05mm，有的公司规范为0.02mm,生产中难以做到。造成同心度不正的主要原因，一是操作时中心架没有架正，对此，采取粗修孔、粗磨（精车），然后再精修孔、精磨的方法，效果很好，在同一斜度上，同心度基本能达到100%。二是由于设备问题，造成顶点不在一条线上。因此，一定要认真细致地操作和改善设备。
      (5) 倒角一定要圆滑、过渡自然，要用铁砂纸打磨。
      (6) 滚筒光洁度要达到8。
      (7) 动平衡方面不能出现上下跳动现象，误差不得超过50～100克，否则会影响印刷的套印精度，尤其是在高速印刷时有可能会出现大的偏差。
      (8) 由于目前金加工的钢坯质量不稳定，因此应规范例行检查制度。方法是：把钢坯装在打样机上用黑墨打样。钢坯若有明显规律的纹路（如斜纹、马赛克、横纹等），会对镀铜产生影响，铜结晶时会沿纹路的不同方向进行结晶，导致镀铜层结合力不均匀。最好采用无规律纹路、表面光洁均匀的钢坯，但并不一定越亮越好。
      (9) 在生产中，采用旧料旧版时，由于其版壁不均匀，闷盖焊接过又不好测量，因此比较麻烦。一些师傅的经验是选重一点的版辊，因为重的版辊版壁厚，便于加工。
    金加工后，还需要对凹版滚筒进行镀镍和镀铜处理，才能进行电子雕刻。镀镍主要是使铜层能够与辊芯结合牢固，这是一个重要环节，应该认真对待。
      （一）滚筒安装
    滚筒装卡要平稳，导电要好，轴端密封要好，不得流液。要用1～2m的铁丝缠绕在装卡好的滚筒两边，使滚筒两边倒角不出毛刺。
      （二）清洁处理
    在电镀之前，首先要对滚筒进行清洗处理，如果滚筒表面有油污，则电镀镍层不粘、起皮。步骤如下。
       （1） 采用专用金属清洗剂去除油污等杂物。现在大多数公司都采用运城市银湖化工厂生产的“银湖金属净洗剂”，它由表面活性剂等高效洗涤原料配置而成，去油效果好，净洗力强，防腐、防锈性能好。使用时将净洗剂配制成2%～５％的水溶液，在常温下浸泡刷洗，加温使用效果更好。一般用600#水砂纸放上净洗剂均匀用力打磨滚筒。
       （2） 用清水冲洗版辊及防护套，镀小版时接头也要清洗，再用3％～5%的稀硫酸(H2SO4)活性表面。
       （3） 用蒸馏水认真冲洗版辊及防护套。以版面上不悬挂水珠、被水完全浸润为清洗干净的标准。清洗不干净会造成镀镍层鼓泡、起皮。清洗完后就可以放入镀镍槽中进行电镀了。
      （三）镀镍
    镍是铁族金属之一，其镀液在电镀过程中具有较大的阴极极化和阳极极化作用，在不加络合剂的情况下，就能获得结晶细小而致密的镀镍层。
    镀镍的目的主要是防止铁置换铜（溶液是硫酸镍），使铜层能够与辊芯结合牢固。因为在不通电流的情况下，版滚筒的铁辊芯接触到酸性镀铜液时会发生置换反应，而且这层铜属于化学反应置换铜，与铁芯结合不牢固。因此，清洗后的滚筒不能直接放入酸性镀铜液中进行电镀，而必须先镀镍再镀铜。
       1. 镀镍溶液的主要成分
      (1) 硫酸镍(NiSO4·7H2O),在镀液中的含量，有的公司规范为180～220g/L，有的公司定得较高，为250～320g/L。若硫酸镍含量在300g/L左右，则镀层色泽均匀，并允许采用较高的电流密度，沉积速度快。
      (2) 氯化镍(NiCl2·6H2O)在镀液中的含量，有的公司规范为30～50g/L，有的定为55～60g/L，还有的定为40～50g/L。
    氯化镍是阳极活化剂，一方面氯离子可以活化阳极，另一方面，镍离子可以补充溶液中镍离子的浓度，两者都是有效成分。
     (3) 硼酸(H3BO3 )是缓冲剂，可游离出氢离子（H+）和硼酸根(H2BO32-)。其在镀液中的含量，有的公司规范为40～55g/L，有的为35～50g/L，有的为30～45g/L。硼酸在镀镍溶液中具有稳定pH值的作用。在镀镍过程中，镀液的pH值必须保持在一定范围内，实际生产中一般规范为4.0～4.6，常定为4.2。pH值过低，H+易于放电，降低镀镍的电流效率，镀层容易产生针孔；pH值过高，镀液混浊，阴极周围的金属离子会以金属氢氧化物的形式夹入镀层中，使镀层的机械性能劣化，外观粗糙。因此，在生产中必须严格控制pH值。
    硼酸除了具有稳定pH值的作用外，还能使镀层结晶细致，不易烧焦。当采用高电流密度时，应该采用硼酸含量较高(40g/L)的镀液。
       2. 镀液的配制方法
    根据容积计算出所需要的化学药品量，分别用热水溶解，混合在一个容器中，加蒸馏水稀释到所需要的体积，静置澄清，用过滤法把镀液引入镀槽，再加入已经溶解的十二烷基硫酸钠溶液，搅拌均匀，取样分析，经调整试镀合格后，即可用于生产。
       3. 工艺条件
      (1) 镍镀液的温度
    镍镀液的温度一般控制在40℃±1℃。升高镀液温度，可提高镀液中盐类的溶解度和导电性，加速镍离子向阴极的扩散速度，减少镀层的内应力，使镀层柔韧而富有延展性，同时还可以借助较高的阴极电流密度加快沉积、增加阴阳极电流效率。但提高温度，镀液蒸发量增加，镍盐也容易水解，生成氢氧化镍沉淀，特别是镀液中铁杂质水解后，产生氢氧化铁沉淀，会使镀层针孔、毛刺增多。因此使用高温、高电流密度的镀液，硼酸的量应增高一些。
       (2) 阴极电流密度
    在镀镍过程中，阴极电流密度与温度、镍离子浓度、pH值及搅拌程度等均有密切关系。一般来说，镀液浓度较高，pH值较低，且伴随着加温及搅拌时，允许使用较高的阴极电流密度。而在温度和镀液浓度都较低的情况下，只能采用较小的阴极电流密度。实际生产中，施镀电流密度为3～4A/dm2。
      (3) 波美度(Be°)
    对于波美度，有的公司规范为17～20，有的为20～22。注意，波美度高容易起麻点，实际生产中要将其严格控制在最佳范围。
     （4）施镀时间
    施镀时间一般为15～20分钟。
     （5）镀镍槽中的阳极
    镀镍槽中的阳极为电解镍板。
       4. 工艺维护
      (1) 做到溶液配比精确，并能根据不同的设备对溶液做适当调整。如果溶液有效成分含量低，电流会过低。因此，每天要检查pH值和Be°值，缺什么补什么。交换班时要做记录，液位要够，pH值要达到标准（不小于3.8）。每周要对镀镍液进行两次化验。
      (2) 镍缸要加过滤泵，对镍溶液进行过滤，以保证其干净清洁。
      (3) 有些公司硫酸镍等成分配比较高，这样新配槽液容易导致镀层起鼓，因此槽液应稍稀一点。镀完镍后要用1000#细砂纸打光滑，绝不能碰上手印。
      (4) 镀好镍之后，必须用纯净水冲洗干净。若用清水冲洗，由于水质不好，会影响镍和铜的结合力。
      (5) 锌和铁是镀镍最大的危害，因此吊装时铜液绝不允许进入镀镍槽。
      (6) 镀好镍后禁止长时间放置（不能超过40分钟），要用水浸润，防止镍在空气中钝化。
      (7) 发现镀镍层针孔较多时，可以采用防针孔剂双氧水。将30%的双氧水稀释至1～3ml/L，缓慢倒入镀液中，不断进行搅拌，可去除镀液中的杂质。之后要对镀液进行过滤。
      5. 镀镍层的质量标准
     (1) 镍层单面厚度为8～10μm。
     (2) 镍层为略带黄色的全覆盖镀层，不允许有毛刺等缺陷。
      （四）镀铜
      铜既要掩盖钢辊的缺陷，又要为下道工序——电雕展示最好的工作面。镀铜是一个极为复杂的过程，对其控制应极为严密，稍有马虎，就需要耗费大量的时间、人力、物力来纠正所出现的问题。
       1. 镀铜工艺流程
    金工滚筒→检验→发配滚筒→滚筒前处理→预镀镍→打磨清洗→镀铜→卸滚筒→交车磨
       2. 滚筒镀铜原理
    镀铜层呈粉红色，质柔软，具有良好的延展性。
    镀铜槽中电解溶液的主要成分是硫酸（H2SO4）和硫酸铜（CuSO4·5H2O）。铜在这种溶液中以铜离子（Cu2+）形式存在。电解铜作为阳极，按半圆弧分布于电解溶液中，并与电源阳极相接。滚筒横放在电解槽中，其表面有的是全部浸入电解溶液中，有的是半浸或1/3浸入电解溶液中，它与阴极相接，并以一定转速旋转。通电后，阴阳两极发生化学反应，铜离子带有正电荷，被阴极吸引，在阴极获得电子而形成铜原子，并附着在滚筒上，完成电镀。但事实上，由于某些原因会干扰这种反应过程，正负离子始终不会平衡，所以在实际生产中不容易制得很满意的电镀滚筒。针对这种情况，只能尽力做到减少干扰因素，根据本公司的条件，进行各种器材、工艺的匹配，以制得满意的电镀滚筒。
       3. 加强导电性管理
    提高铜层质量，重要的是控制好电流差，保证导电部位干净和接触良好，使电流值分布均匀，使滚筒两端和中间的铜层硬度一致。       4. 镀铜液的主要成分
    凹版电镀采用硫酸盐镀铜，镀液的基础成分是硫酸铜和硫酸。硫酸铜用来供给镀液中的铜离子，硫酸则能起到防止铜盐水解、提高镀液导电能力和阴极极化的作用。由于镀液的电流效率高（近于100%），可镀得较厚的镀层。当然，要保证各种化学品的纯度与稳定。镀铜液的主要成分如下：
      (1) 硫酸铜(CuSO4·5H2O)，是蓝色晶体，颗粒大小如玉米粒，应尽量无黄色，工业级可用。根据生产条件和不同要求，硫酸铜的含量有的公司规范为200～250g/L，有的为210～230g/L，有的为180～220g/L。硫酸铜含量低，允许的工作电流密度低，阴极电流效率低。硫酸铜含量的提高受到其溶解度的限制，并且电镀中随硫酸含量的增高，硫酸铜的溶解度相应降低。所以硫酸铜含量必须低于其溶解度，以防止其析出。
      (2) 硫酸(H2SO4)，在镀液中能显著降低镀液电阻，防止硫酸铜水解沉淀。其化学反应式如下：
    CuSO4+2H2O Cu(OH)2 +H2SO4
    若发出像氨水一样的气味，则有问题。若槽液浓度不合适，会产生Cu2+，使镀铜面出现麻点和针眼。
    硫酸含量低时，镀层粗糙，阳极钝化。增加硫酸含量，能提高均镀能力，但有些光亮剂易于分解。其含量有的公司规范为40～60g/L，有的为55～65g/，有的为60～70g/L。
    有的公司把硫酸铜含量控制在180～270g/L，硫酸含量控制在55～65g/L，取得了很好的效果，使铜层达到最佳硬度，并延长了存放期。
    在温度为15℃条件下，硫酸铜+硫酸含量与波美度的对应关系如表2所示。
      (3) 氯离子(Cl-)，通过加入少许盐酸获得。氯离子是酸性光亮镀铜中不可缺少的一种无极阴离子。没有氯离子便不能获得理想的光亮铜层，但氯离子含量过高会使镀铜层产生麻点，并影响光亮度和平整性。应根据添加剂的要求使用，如：美吉诺添加剂为50～60ppm，Hard为50ppm左右，大和G为80～120ppm。
       5. 镀液配制方法
    先将计算量的硫酸铜溶解在2/3配制体积的温水中，当硫酸铜完全溶解和冷却后，在不断搅拌下慢慢地加入硫酸(加入硫酸为放热反应)，静止镀液并过滤，再加入规定的添加剂后，试镀合格即可投入生产。
       6. 工艺条件
      (1) 电流密度（DK）
    电流密度在滚筒全浸时为15～18A/dm2，半浸时为20～30A/m2。电流密度能否提高，取决于镀液成分和其他条件，如：提高镀液温度、加强搅拌、镀液浓度高等都能提高工作电流密度。
      (2) 温度
    镀液温度在全浸时为42±1℃，半浸时为38±1℃较适宜。如果镀液温度过低，不但允许的工作电流密度低，而且硫酸铜容易结晶析出；镀液温度高，则能增强镀液导电性，但会使镀层结晶粗糙；若镀液温度超过45℃，铜层会变软，版面发白。
      (3) 镀铜时间
    镀铜时间应根据所要求的铜层硬度而定，一般为1～1.5小时一槽。
      (4) 镀铜槽中的阳极
    阳极为电解铜球，直径为40mm。电解铜球在硫酸盐镀铜镀液中往往会产生铜粉，导致镀层产生毛刺、粗糙。铜球含磷量越少越好，这样可以减少铜粉，避免出现砂眼。如果铜球含磷量过高，则其表面会产生一层较厚的膜，使得阳极不易溶解，导致镀液中铜离子含量下降。铜球的含磷量以0.035％～0.05%为宜，目前国产铜球含磷量都大于0.05%，而进口的含磷量只有0.038%，但价格太贵。
      (5) 阳极距离
    阳极距离为50～80mm。
      (6) 版辊转速
    版辊转速根据版辊直径而改变。
      (7) 硬度剂的选择与使用
    根据本公司的设备条件，选择电镀性能最佳的硬度剂是一个重要环节，因为控制铜层硬度主要是靠调整镀液中的添加剂用量。目前硬度剂种类较多，现介绍如下。
      (a) MDC硬度剂，是固体，配缸为6mg/L，应做到少加勤加，它对氯离子(Cl-)非常敏感，使用温度为25～30℃。它不太适合我国国情，目前很少有公司在使用。
      (b) 美国美吉诺硬度添加剂，其性能偏脆，较难控制，补加量为10ml/100Ah(以本公司的镀铜硬度为标准)，使用温度为40～52℃。
      (c) 日本大和硬度添加剂，常用的有二种：一种是Hard，其电镀性能最好，硬度、光洁度都很理想，其最大的缺点是硬度存放期短，只有3～7天，所以用的公司逐渐减少。另一种是COMSG，其电镀性能虽然不如Hard，但硬度、光洁度也都很好，其性能偏柔韧，最大的优点是存放期长，可达3～6个月，而且不受环境污染，非常适合国内制版厂的设备情况，所以备受制版公司的青睐。生产实践证明：实际用量比其推荐的比例稍少一些为佳。如：硫酸铜200～250g/L，硬度添加剂为80～100ml/Ah,使用温度40～45℃，不能超过45℃。
      (d) 镀铜液配比与硬度添加剂的用量一定要达到最佳。保证镀铜层的脆性和柔韧性达到平衡是关键，这样既可以使镀铜层达到最佳硬度，又利于延长保存时间、减少用量。若用量过多，镀铜层太硬太脆，容易磨损和打雕针；柔韧性强，以30°或38°雕刻容易出现毛刺，雕刻时要用刮刀。判断韧性的方法是：铜皮对折一次不断，反复折一次，即正反两折后折断为佳。
      (e) 实际生产中经常出现的问题是铜层硬度不是太高就是太软，不稳定。如：硫酸根离子偏低，电流较大，导致硬度高、太脆、韧性差，造成版滚筒存放时间一长就会出现龟裂现象；铜层太软，造成网点变形。因此，必须做到诸种元素的最佳匹配，使铜层脆性与柔韧性达到平衡，并能保持稳定，这就要依靠严格精心的管理。
       7. 工艺维护
      (1) 阳极框套阳极袋可以防止砂眼。阳极袋脏后应及时更换。
      (2) 定期更换镀铜液的过滤芯，保证溶液干净。
      (3) 经常查看镀液液位，若不足，应补充软化水至规定液位。镀铜液化验规范为两天一次。
      (4) 镀铜液要搅拌充分。
      (5) 经常清洗缸底杂质，一般为3个月一次，而上槽杂质必须一星期清理一次。
      (6) 每天检查镀液温度，最好在槽内悬挂温度计，严格控制温度。
      (7) 严格控制波美度。
      (8) 每天检查添加剂，保持添加剂量稳定。
      (9) 镀液槽最好加盖密封，减少空气污染。
      (10) 每天补充铜球，铜球应先用稀硫酸浸泡，且每天都要将其冲洗干净。应把铜球表面的黑铜粉等氧化物冲刷掉，或用1∶15的稀氧化水冲洗。
       8. 送电
      (1) 计算电流：浸入面积×18A/dm2=总电流。
      (2) 镀铜时间(安培小时)：Ah=面积×厚度／K。其中，K为理论常数，须测试，有的公司规定K=0.8，面积单位为平方分米，厚度单位为微米。铜层厚度范围为90～200微米。厚度如果小了也要调整K值，因为安培小时是恒定的。
      (3) 送电方法
      (a) 电流从小到大逐渐送，一分钟送1/3，3分钟送到规定值。
      (b) 以100～200A小电流施镀50Ah后，再慢慢将电流升至计算值。
      (4) 注意事项
      (a) 镀铜过程中要经常观察电流、温度、电压的稳定性。
      (b) 在设备导电良好的情况下，槽压应小于12V。电压偏大说明硫酸少，导电性能差。
       9. 影响镀层质量的因素
    在实际生产中，大家总结的影响镀层质量的因素主要有以下几个方面，应注意分析研究，加以控制。
      (1)电解液的成分
    电解液由单纯盐类组成，通常会形成粗糙的电镀层，因为结晶核的形成慢于结晶体的成长。为了得到细密的电镀层，可以增加电解液中盐类(CuSO4)浓度，提高电流密度。
      (2)阳极金属的纯度
    含有杂质的金属在电解过程中，会离析出许多残渣，这些残渣黏附在阳极金属的表面，会使电解速度减慢。因此，溶解性良好的阳极金属（电解铜球），其结构应是细密的，并且尽可能不含杂质。
      (3)镀液温度
    提高电镀液温度就能提高盐类（Cu2+·SO42-）离解程度，提高电解液的导电率，并且会促使形成镀层结构粗糙的电镀层。而在提高溶液温度的同时也提高电流密度，就会形成结构细密的电镀层。
    温度过低，容易出砂眼，版滚筒两端易出毛刺；温度过高，铜层变软，影响电雕。因此，在生产中必须严格将温度控制在最佳范围（40±1℃）。
      (4)电流密度
    提高电流密度可以改善金属的沉积，但也会消耗靠近阴极板(版辊)的溶液，使靠近阴极板的金属离子浓度变得不足。金属离子浓度的减少，会促使镀层的结构变得细密，但是在提高电流密度时，如果溶液搅拌不充分或温度过低，则又会造成镀层高低不平或粗糙。电流密度过高，则所形成的镀层含氢量增多，呈现脆性或过硬。
      (5)氢离子的浓度和阴极性质
    在电镀过程中，酸根离子不断消耗，加上版辊直径的不同，会或多或少发生氢的离析，离析出的氢就会附着在铜层上，使铜层变脆。而在正常工艺规范的数值内，提高溶液的pH值、温度和电流密度，就会减少氢的离析和它对镀层质量的负面影响。
    另外，镀层质量还受到其他因素如：溶液容量、循环速率、过滤、阳极/阴极距离等的影响。在镀铜过程中，只有对各种化学因素、物理因素进行准确的分析，并做好记录，做好诸种元素的最佳匹配，才可能制作出优质的凹印版滚筒。
       10.规范研磨、抛光工艺
     为了得到最佳的光洁度, 必须对版滚筒进行精细的研磨和抛光。因此，规范研磨和抛光工艺是非常重要的。
      (1) 规范研磨工艺
    应根据本公司的设备条件进行规范。如：
      (a) 一些大制版公司，产品档次高，都采用瑞士产的MDC polishmaster车磨联合机。其加工后的版滚筒，一是同心度特别精确，几何精度误差小于0.005mm；二是版滚筒的光洁度达到镜面光亮；三是完全符合印刷适性。
    为了获得高质量的版滚筒，应根据车磨联合机的新旧情况，规范4种工艺流程。
       ① 新车磨机：滚筒铜层→车磨加工→电雕。
       ② 用了几年后的车磨机：滚筒铜层→车磨加工→抛光→电雕。
       ③ 再用了几年后的车磨机：滚筒铜层→车磨加工→3000#精磨→抛光→电雕。
       ④ 旧车磨机：滚筒铜层→800#研磨→3000#精磨→抛光→电雕。
      (b) 有些制版公司电雕机多，产品档次较高，采用MDC车磨抛光机进行车磨抛光→电雕，速度特别快。
      (c) 有些制版公司电雕机较少，一般采用研磨机＋抛光机，如日本、上海、石家庄产的研磨机。工艺流程规范为：180#或280#或320#粗磨→800#研磨→3000#精磨→抛光→电雕。
      (d) 有些制版公司，电雕机较多，但产品档次较低，为了减少设备投资，工艺流程规范为：滚筒铜层→外圆磨床→800#粗磨→3000#精磨→抛光→电雕。
      (e) 有些制版公司为了得到好的研磨质量，工艺规范为：先采用320#粗磨，留磨量为0.03mm，然后换用800#砂轮磨掉0.02mm，再换2000#砂轮，最后换用3000#砂轮精磨，磨3个来回。这种工艺的不足之处是研磨时间较长。
    另外，有些制版公司总结出一个经验，即重视一个技术细节，如：用800#砂轮研磨到最后两遍就减慢磨石速度、降低磨石压力、加快版滚筒转速，以减少800#砂轮的表面残留物，并增加表面光洁度，效果不错。
      (f) 规范研磨粗加工
       ① 粗研磨用800#砂轮，应研磨两个来回。
       ② 粗研磨时砂轮不能振动，且之后务必进行精研磨。
      (g) 规范研磨精加工
       ① 研磨精度很重要，最关键的是3000#砂轮的选用，最好选用进口砂轮，规范为0.5(5kg/cm2)个压力，研磨一个来回。
       ② 精研磨时务必仔细认真，防止出现研磨道、横纹、毛刺等弊病，避免打针。
      （8） 规范研磨版滚筒转速为1000转/分钟(以水甩不出来为标准)；磨石转速为750～1200转/分钟；磨石的移动速度为4.88毫米/秒。
       (h) 规范版滚筒的递增量：根据印刷色序及承印物的不同，规范参数如下：
       ① 小直径版滚筒递增量为0.02mm；
       ② 印纸张用的版滚筒递增量为0.02mm；
       ③ 印OPP膜、PE膜等薄膜用的版滚筒递增量为0.03～0.05mm。
    确保不能出现反递增，以保证印刷套印精确。
      (2)规范抛光工艺
    通过抛光机进行抛光，有的公司采用石家庄燕山机械公司生产的抛光机。
      (a) 不抛光时电流在10A左右。
      (b) 抛光膏的选用最重要，多数公司采用硅碳材料为主的油性抛光膏，实际生产证明效果很好。
      (c) 抛光时抛光膏务必涂抹均匀，压力均匀，抛力不能太大。
      (d) 抛一个来回，特别注意两端要抛光亮，抛光完后即可进行电子雕刻。
       11.铜层质量标准
      (1) 版面要求
      ① 无划伤、碰伤、斜道、砂眼、较大的研磨纹路痕迹。
      ② 铜层表面光洁，无氧化，无腐蚀点、手印、斜纹、横纹，无修痕、凹痕。
      (2)端面要求
      ① 倒角圆弧光滑，过渡自然，光亮。
      ② 端面平整，镀层结合力好，无端面起皮现象。
      ③ 堵孔光滑，无锈蚀，无碰伤，无腐蚀。
      (3)尺寸要求
      ① 成套版滚筒误差不能超过0.03mm。
      ② 锥度、销度、椭圆度不能大于0.02mm，大版的大小头相差不超过0.03mm，小版的大小头相差不超过0.01mm。
      (4)厚度要求
    铜层厚度要求达到最佳，而且均匀一致。铜层太厚，铜料消耗大；铜层太薄，雕针容易刻到钢上，易磨损雕刻针或打针。一般质量标准为：
      ① 软包装版单面厚度为100μm，最低为80μm以上；
      ② 铝箔版单面厚度为150μm，最低为100μm以上；
      ③ 纸张版单面厚度为250μm，最低为150μm以上。
      (5) 硬度要求
    雕刻铜层应具有一定的硬度，但硬度太高，会出现打针、铜层爆皮现象，并增加成本；而硬度太低，网穴又容易变形。CY/T9～94规定，镀铜层硬度应为180～210HV。实践经验证明，镀铜层硬度在190～220HV为宜，最佳硬度为210HV。硬度在230HV以上，会造成严重打针现象。同时要做到铜层硬度分布均匀，这是最难的，必须建立镀铜工艺的标准参数，严格做到导电良好，保证铜层硬度均匀一致。 
（五）镀铬
    铬面是凹版制版公司的一张脸面，可以直接为公司赢得客户的信赖。光洁的铬面，超凡的耐印力，令人满意的刮刀消耗，无不对客户产生着巨大的吸引力。镀铬层印刷时直接与承印材料接触，要能有效地保护铜层不被刮伤、刮坏，因此，要求铬层要达到一定的硬度。
    铬层的高硬度和表面硬度均匀是提高凹版滚筒耐印力的关键，如果印数达到50万印，则铬层硬度在HV750～HV950、耐印力在80万～100万次为佳。目前业内普遍采用镀硬铬工艺，有的公司还采用瑞士镀铬工艺，以保证铬层有很高的硬度、很好的耐磨性及化学稳定性，从而提高印版滚筒的耐印力，使其能够承受刮墨刀及油墨中颜料的频繁摩擦。
    当前全国各地凹版制版公司都深深感受到镀铬质量是个永远的问题，是造成返工的一个主要因素。影响镀铬质量的因素很多，也很复杂，铬层硬度与温度、电流密度、铬酐及硫酸的含量有着密切关系。归纳一下，笔者认为主要有三大影响因素：一是导电性不良，二是镀铬液不稳定，三是清洗不干净，还有些公司虽然制定了质量标准和控制数据，但员工在执行时不认真，不严格，造成返工。因此，必须强化管理，严格管理。
       1. 镀铬工艺流程
      雕刻好滚筒→检查(合格)→装配→滚筒清洗→镀铬→抛光→自检(合格)→交总检(不合格退铬)。
       2. 镀铬的基本原理
    镀铬液中铬酸一般以重铬酸形式存在(H2Cr2O7)，在浓度很高的镀铬液中可以三铬酸(H2Cr3O10)和四铬酸(H2Cr4O13)的形式存在。当镀液中只有铬酸而无硫酸等催化剂存在时，通入直流电，阴极上只有氢气析出，没有铬层沉积，相当于电解水。
    加入适当的硫酸催化剂后(CrO3∶H2SO4=100∶1)，在阴极上依次发生下列反应：
      Cr2O72-＋8H+ +6e → Cr2O3+4H2O ①
      2H＋＋2e → H2↑ ②
      Cr2O72-+ H2O2CrO42-+2H+ ③
      CrO42-+ 8H+ +6e → Cr↓+4H2O ④
    由以上反应可知，镀铬的阴极反应是很复杂的。现利用胶体膜理论和镀铬阴极极化曲线简述一下镀铬的机理。通电伊始，首先发生的是六价铬还原成三价铬的反应(反应式①)，如图1极化曲线的ab段。随着电位负移，电流密度剧增，反应①产生三价铬的速度很快，电位负移到b点，电流达到最大值。b点之后，达到了氢离子的析出电位，于是反应式①、②同时进行。看极化曲线的bcd段，随着电位负移，电流密度逐渐下降，这表明电极表面状态发生了变化。因反应①、②消耗了大量的氢离子，电极界面上pH值升高，生成了一层碱式铬酸铬胶体膜(Cr(OH)3·Cr(OH)CrO4)，覆盖在电极表面，电阻增加，故电流密度下降。阴极表面附近pH值的升高，为Cr2O72-离子转化为CrO42-离子创造了条件，于是反应③向右方进行，CrO42-浓度迅速增加。电位负移到d点时，该点对应的电位ψ就是铬离子还原析出电位，反应④开始。de段是镀铬的真实极化曲线，反应①、②、③、④同时进行，随电位负移，反应④迅速加快。            
                这种溶解首先发生在局部，然后逐渐蚕食展开，由此露出的基体面积小，真实电流密度很高，极化作用大，铬的还原才能以一定速度进行。在新生的铬层表面上又会生成胶体膜，胶体膜的溶解和生成循环往复进行下去，起了重要的调节作用。
    镀液中的SO42-和阴极生成的三价铬虽不直接参与电极反应，但它们的存在和含量对镀铬层质量至关重要。三价铬是胶膜的重要组分，若其含量低，胶体膜难以形成或者形成后薄而多孔，易被硫酸溶解，此时露出的基体面积大，电流密度较低的部位就达不到铬的析出电位，故三价铬少，覆盖能力差；若三价铬浓度高，胶体膜厚而致密，难以被硫酸溶解，铬层只能在原晶粒上长大，导致结晶粗糙，镀层暗而无光泽。硫酸含量高，容易溶解胶膜，低电流密度区无铬层，同三价铬低时的情况相同；硫酸不足，则同三价铬高的情况一样，铬层粗糙。所以镀铬中一定要严格控制它们的含量，特别是铬酐与硫酸的比值。
       3. 强化清洗管理
    在镀铬之前应将滚筒清洗干净，清洗一定要彻底，把铜表面的氧化杂质清洗掉，不能有锈斑痕迹，这是保证镀铬质量的重要一环。若清洗不彻底，易导致掉铬故障。对滚筒的手工清洗分为以下几个步骤。
      (1) 在碳酸镁膏(MgCO3)中加入酒精、温水融化的洗衣粉和洗洁精，调成糊状，用海绵（5～10cm厚）擦洗。
      (2) 用自来水冲洗。
      (3) 用3％～5％的硫酸（H2SO4)中和，增加活性。
      (4) 用蒸馏水冲洗干净。
      (5) 电解除油，即阴阳极联合除油，这是重要的环节。阳极电流密度为1～５A/dm2,阴极电流密度为5～7A/dm2。其脱脂液有3种成分，一是氢氧化钠（NaOH)7g/L;二是碳酸钠（Na2CO3)20g/L;三是磷酸三钠（Na3PO4)20g/L。时间为：阳极1分钟，阴极6分钟，阳极1分钟，共为8分钟。规范每周换一次槽液。
      (6)最后用3％～５％的稀硫酸（H2SO4)中和后，再用蒸馏水冲洗干净，然后进行镀铬。
       4. 强化导电性管理
    当前许多镀铬质量问题，都源于对电流控制不好，电流值分布不均匀，滚筒两端高、中间低，造成局部结合力差，铬层硬度低且不稳定。因此，必须控制好电流差。因为滚筒两端电流差值的大小是版滚筒在电镀过程中导电性的综合体现，导电部位是否干净、接触是否良好，都表现在电流差值的大小上。电流差对铬层的整体质量，如左右均匀性、局部结合力、耐磨性和耐腐蚀性都有极大的影响，所以要把它作为控制镀铬质量的主要参数之一。部分操作人员虽然对导电性已经有了一定的认识，但对滚筒两端电流差与导电性的关系尚认识不足，因此必须强化这方面的管理。
      (1) 导电轴与碳刷和滚筒接触要良好，能做到面接触的应尽量做到面接触。否则在生产中易出现整流器交流电变为直流电时不稳定或阳极局部钝化。
      (2) 保持导电部位干净整洁，应常做清洁。
      (3) 电流密度控制在60A/dm2，电压控制在10±2V。
      (4) 装卡要坚固，导电性能一定要好。
      (5) 送电方法：采用冲击电流送电法。版滚筒入槽后，在不通电流的情况下，转动1～2分钟预热，然后先快速送大电流，再降至正常电流。注意：一定要重视镀铬前的预热，如果预热不够，冷滚筒热镀容易爆皮，印刷时出现脱铬。
       5. 强化铬液管理
    保证铬槽溶液配比浓度正确、稳定一致，是获得结构紧凑的镀铬层、提高铬层质量的重要环节。因此，首先要做到铬液的各种化学成分纯，且配比要精确。
      (1) 镀铬溶液的成分
      镀铬溶液的基本成分是铬酐和硫酸，按铬酐浓度可分为低、中、高浓度3种，凹版镀铬采用的都是中浓度镀铬液，即铬酐浓度为180～250g/L的镀液。铬酐含量为250g/L、硫酸根含量为2.5g/L的镀液称为标准镀铬液，多用于镀硬铬。多数制版公司的镀铬液组成成分如下：
      (a) 铬酐(CrO3)，含量为190～250g/L。
      (b) 硫酸(H2SO4)，含量为1.9～2.5g／L。
    铬酐与硫酸的比值为：CrO3∶H2SO4=100∶1，实际生产条件不同，比值会在100∶(0.8～1.2)波动。
      (2) 镀铬溶液的配制
      (a) 将计算量的铬酐放入槽中，加入总体积三分之二的去离子水，加热至50～60℃，边加热边搅拌溶液，然后稀释至总体积。
    因工业用铬酐含有0.4%左右的硫酸根，应取样分析后，再添加化学纯硫酸至工艺规范，搅拌均匀。
      (b) 在镀铬过程中，阴极反应如下：
      2H++2e→H2↑
      Cr2O7-2 +8H++6e→Cr2O3+4H2O
      (c) 配置镀铬液所用的铬酐等原材料一定要纯，每批材料要稳定。有些公司由于原材料不纯、不稳定，出了问题很难找出原因。有的公司选用俄罗斯的铬酐，纯度较高；有的公司选用新疆产的铬酐，质量也不错。
    铬酐含硫酸量不同，会使硫酸的用量配比有出入，应掌握其规律。
      (3) 生产注意事项
      (a) 注意铬酐浓度的影响
    一般镀液的铬酐浓度在190～250g/L范围内变化，随着铬酐浓度升高，镀液导电率提高，覆盖能力亦有提高，而阴极电流效率降低。加入某些添加剂后，浓度影响降到次要位置。
    通常镀液浓度可由比重法测定，铬酐含量与波美度的关系如表3所示。
      (b) 注意硫酸浓度的影响
    在镀铬过程中，硫酸起着催化剂的作用，溶解碱式铬酸盐胶膜，使铬能顺利析出。硫酸浓度对铬层质量影响很大，重要的是铬酐和硫酸的比值，而不是硫酸的绝对含量。当Cro3/SO42-=100时，电流效率最高；当Cro3/SO42-=95(即H2SO4 含量略高)时，铬层的光洁度和致密性好，但电流效率和覆盖能力下降，版滚筒两边会发白；当Cro3/SO42->100(即H2SO4略少)时，覆盖能力较好，但铬层的光洁度降低，出现发花、粗糙的现象。
    硫酸对阴极反应的影响如表4所示。
    如果镀液中硫酸含量过高，可用碳酸钡(BaCO3)沉淀过多的硫酸,其反应如下：
    H2SO4 + BaCO3 →BaCO4↓＋CO2↑＋H2O
    2克BaCO3 可沉淀1克H2SO4。
      (c) 注意三价铬的影响
    镀铬溶液中除必须含有铬酐和硫酸外，还应含有一定量的三价铬。
    镀液要先通电处理产生一定量的三价铬。一般制版公司阴极采用碳刷，阳极采用铅锑合金条，有的采用钛铂合金，其铬层结合力好。生产中，阳极与阴极面积比控制在2∶1或3∶2，可以保持三价铬的稳定。三价铬含量低，采用大阴极小阳极电解；三价铬含量高，则应增大阳极面积，减少阴极面积进行电解。在温度为50～60℃时，用电流密度为5～10A/dm2的电流通电2～4小时，直至三价铬达到工艺要求为止。在中浓度镀液中，有的公司将三价铬的含量规范为1～5g/L，有的为2～5g/L。
    实践表明，三价铬含量低，铬沉积速度慢，镀层软，覆盖能力差；三价铬含量高，镀层发乌粗糙，光亮度差，光亮电流密度范围变小。当三价铬含量过高时，用细铁棒做阴极，使阳极面积约为阴极面积的10～30倍，阳极电流密度为1.5～2A/dm2，直到三价铬含量降低到规定范围为止。
      (d) 产生三价铬的两种方法
      ①电解处理法：在温度为50～60℃时，用小电流（7～10A/dm2）装废版滚筒一根，镀30小时，产生三价铬离子。
      ②化学处理法：有的公司是在温度为50～60℃时，在1000L的主槽内加入适量甲醛(分析级、3000g)，循环半小时；有的公司是在1000L的主槽内加入适量过氧化氢（1000～1500g)。
      (4) 工艺条件
      (a) 阳极选择
    镀槽内的阳极最好采用钛网镀铂金，铬层结合力好，不容易脱落。也有些公司采用铅锑合金条做阳极，但往往导致镀层分布不均匀，容易造成铬层结合力不一致，产生掉铬。
      (b) 镀铬温度
    镀铬温度应控制在50～60℃，最佳为52～55℃。
    镀铬温度高，铬层软，温度每降低1℃,硬度会提高HV60。
    由于氢气析出，阴极区内的pH值上升，发生如下的转化：
    Cr2O72++H2O →2CrO42- +2H+
    CrO2-4+8H++6e →Cr+4H2O
      (c) 采用标准化镀铬工艺
    有的制版公司规范了镀铬工艺，采用日本式全浸，在50℃、40A/dm2条件下进行，由此可获得HV820的铬层硬度。实践证明，该工艺条件成熟，只要溶液稳定，就是一个好的选择。
      (d) 采用硬铬镀液DIL
    目前国内许多制版厂家都在硬铬镀液中加入适量的添加剂。据报道,加入一种稀土添加剂的低铬镀液为解决铬酸镀铬中铬的沉积速度过低等不足之处起到很大作用，将普通高铬镀液的电流效率由6%～15%提高到20%～31%、沉积速度提高60%～110%、硬度提高30%～60%，适用于耐磨镀硬铬。但生产中也存在着质量的稳定性和可靠性问题。
    因此，选择添加剂时要以先进性、稳定性、经济性为原则。有的制版公司选用智立化工有限公司生产的新产品—硬铬镀液DIL，效果不错。硬铬镀液DIL是将铬酐、硫酸、新型混合催化剂、蒸馏水等按一定比例配制好，再精制而成的成品镀液，分为开缸液和补加液两种，一般采用补加液，按一定比例直接加入镀槽中维持生产。实践证明，配比为10千克铬酸加2000ml补加液，能提高电流效率(阴极电流效率为20％～27%)、加快沉积速度(一般当DK=50～80A/dm2时，单边沉积速度可达到50～100μm/s、提高镀液的均镀能力(正常情况下，硬铬镀液DIL的分散能力是普通电镀液的1.5倍左右)和镀层硬度(硬度≥HV950)，耐磨性能也比普通工艺提高了20%左右，而且镀层结合力好；当前处理为喷沙时，不需反向刻蚀即可得到结合力牢固的铬层，避免了镀液中铁、铜等杂质离子的积累。
      (e) 掌握铜滚筒浸入面积
    阴阳极的面积比，即铜滚筒浸入镀铬液内的面积与钛网面积比，应至少为1∶2～2∶3。
      (f) 版滚筒转速
    版滚筒转速要根据版滚筒直径而改变。
      (g) 镀铬时间
    传统镀铬时间为40分钟，镀硬铬为30分钟。
      (5) 工艺维护
      (a) 要保证铬液浓度一致。每天定时测量波美度，一般标准为17～20Be°，有的公司为20～22Be°，达不到标准要及时补充新液，规范3天就要补充一次铬酐。
      (b) 采用硬铬镀液DIL，应做到以下几点：
       ①槽液工作温度最好控制在60℃左右。
       ②溶液中金属离子的含量不要超过12g/L。
       ③槽液中SO42-的含量过高时，需要用BaCO3沉淀，且应充分搅拌溶液半小时以上。
       ④当槽液蒸发过多时，应注意适当补充些蒸馏水或去离子水。
      (c) 注意去除硬铬镀液中的杂质。影响铬层质量的杂质主要为铜离子和氯离子。铜的来源主要是挂具及滚筒表面铜的溶入，如果铜超标(>8g/L)，滚筒中间部位铬层就会发黑，滚筒将无法使用。超标的氯会使滚筒发灰。除去硬铬镀液槽中杂质的方法有电解法，一是在开缸时提升三价铬，用大电流电解法；二是在生产中去杂质，采用小电流电解法。也有的采用DJ001大孔树脂逆流方式进行离子交换而除去杂质。
       6. 重视镀铬的后处理
    镀完铬之后，还需要进行后处理抛光，以进一步提高印版表面的光洁度，增加耐印力。抛光也应加以规范，以保证网点变化稳定。
      (1) 抛光方法
    目前制版公司的铬抛光有两种方法，一种是采用MDC和国产的铬抛光机进行抛光，有些公司采用国产抛光机，规范为：压力2kg，层次版抛一个半来回，文字、线条版抛2个来回，选用3M公司的9目、12目、15目砂带。实践中体会到，用9目砂带有切削力，效果较好。二是采用手工抛光，材料用的是上海钻石牌500#砂纸，抛光2分钟，然后改用600#砂纸再抛光1分钟。
      (2) 规范技术指标
    铬抛光工艺要规范两项技术指标：
      (a) 镀铬表面的粗糙度
    实践证明，并不是镀层越光洁，印版就越好，而是镀层应具有一定的粗糙度，且应根据不同的承印物，规范不同的镀层光洁度。有些公司规范为：进行OPP膜印刷，镀层光洁度为5～6μm，纸张印刷时为8μm，这样可避免版滚筒在印刷过程中出现带墨或刀丝现象。有些制版公司没有测量仪，仅凭经验，往往控制不稳定，造成印刷中出现带墨或刀丝现象。
      (b) 抛光后的网点大小变化
    实践证明，抛光会使网点变小。采用机器抛光，由于砂带的压力、震荡较大，因此比手工抛光容易抛浅；对小版滚筒抛光，由于其承受的压力较大，因此比大版滚筒容易抛浅；不同色版的网线角度不同，导致抛浅程度也不一样，如：黄版容易抛浅。黑版网点有些毛刺，应多抛些。有些公司通过实验规范为：90%～100%的深暗调区域，镀层光洁度为3～5μm，80%～90%的深调区域为2～3μm，有的公司规范为3～4μm；0～70%的高光至中间调区域，规范为1～2μm，同时做到网点变化稳定。
    另外，实际生产中还存在着一些问题，一是有些制版公司从手工抛光改为机器抛光后，没有注意到两者网点变化不一样，致使抛浅过多而返工；二是操作不规范，致使网点抛浅程度不稳定；三是在调整电雕曲线和参数设置时，没有考虑抛光后的网点变化因素而加以补偿，致使打出凹印样后图色变浅而返工。
       (3) 经验介绍
    有些制版公司在生产中总结出一个经验，在镀完铬、卸完版后，采用高温除氢(H2)法，即用100℃开水烧烫版滚筒。其原理是在镀铬之后，会有残留的氢离子，通过高温可把它冲洗掉，使铬层更加光亮平滑，发青呈银白色，效果极为理想。如果冲洗不干净，残留的氢离子会腐蚀铬，也是导致掉铬的一个因素。
       (4) 注意事项
    装卸活支撑件上会存有铬液，若擦洗不干净，容易附着在镀好的滚筒上，因此要注意清洁。
       7. 铬层质量标准
      (1) 版滚筒表面光洁，不能有脱铬、露铜、斑点、刮伤等弊病。铬层应无毛刺、凹点、凸粒，侧圆处光滑。
      (2) 铬层单面厚度为10～5μm，铬层太薄，影响铬层各项保护性能；铬层太厚，由于尖端效应，影响小网点转移性能。如图2所示。
      (3) 铬层硬度：CY/T9～94规定为HV800～HV1000,生产实践证明最佳为850HV。硬度太低会影响印版耐印力，太高又会引起印刷中的“打刀”现象。铬层硬度与印版耐印力的关系如图3所示。
      (4) 铬层硬度要达到均匀一致。
       8. 电镀课题
    笔者在一家制版公司时听到德国专家建议，在研磨之后、电雕之前，采用一种特殊的处理方法，即：对铜层表面进行处理，突破常规的镜面要求，不要求太光，甚至不要抛光，有意识地把表面处理成“sss”形，使其具有一定的粗糙度，这样不但使铜和铬的结合力增强，而且也使铬的耐用力提高，更能使用户的刮刀损耗大大降低。
    根据这一观点，该公司在雕刻前采用1000#细砂纸的背面在滚筒表面打磨一下，使铜面具有一定的粗糙度，然后进行雕刻和镀铬，经过印刷实验，耐印力提高了，掉铬现象减少了。另外，在制作腐蚀版过程中，通过长期采用砂纸打磨表面的工艺，从未发生过掉铬现象。当然他们也长期采用镀铬后高温除氢法，即用开水浇烫的方法达到上述效果。这一课题有待进一步研究和实验。
    值得注意的是：把铜面处理成具有一定粗糙度，若掌握不好，印刷时会挂墨。
       9. 退铬重镀工艺
    凹版滚筒制作完成后，铬层不符合质量标准，或印刷时版面磨损(但未伤及铜层)而导致版滚筒不能继续使用的故障时有发生，这就需要退铬重镀，常用的退镀工艺方法有以下3种。
      (1) 氢氧化钠法
    配制浓度为80g/L的氢氧化钠电解溶液，把版滚筒浸入溶液中，慢慢旋转滚筒并通电，电流密度为10～13A/dm2，电压为4～5V。这样退去铬层一般需要30分钟。
      (2) 盐酸法 
      (a) 先用蒸气或电流使体积比为1∶1的盐酸溶液升温，然后再放入版滚筒，浸10多分钟后就可退去铬层。速度快是这种方法的优点。
      (b) 简易法：先用开水浇滚筒5分钟，然后将开水和盐酸各一半兑成2千克溶液，再慢慢浇滚筒，即可退铬。
      (3) 稀硫酸与添加剂法
    国外出现了一种以稀硫酸与添加剂协同作用的退铬工艺，其退铬时间只需4分钟，而且无过腐蚀，适应高效率生产的需要，但添加剂较贵。广东南海市制版中心曾宪雄先生根据电化学原理研制出与其功能相当的添加剂。用赫尔槽实验表明，试片厚度为0.01mm的硬铬层在2～4分钟内即可退除干净，且铜层光亮，用TLD-D4数显式深度计检测，试片网值在退铬前后无变化，值得推广使用。

摘自 《科印网》

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