硫酸銅電鍍工藝介紹

1、硫酸銅電鍍工藝介紹現(xiàn)代電鍍網(wǎng)6月17日訊：（每日電鍍行業(yè)最新資訊推送請關注微信公眾號：現(xiàn)代電鍍網(wǎng)）銅既要掩蓋鋼輥的缺陷，又要為下道工序一一電雕展示最好的工作面。鍍銅是一個極為 復雜的過程，對其控制應極為嚴密，稍有馬虎，就需要耗費大量的時間、人力、物力來糾正 所出現(xiàn)的問題。（一）鍍銅工藝流程金工滾筒一檢驗一發(fā)配滾筒一滾筒前處理一預鍍鎳一打磨清洗一鍍銅一卸滾筒一交車 磨（二）滾筒鍍銅原理鍍銅層呈粉紅色，質(zhì)柔軟，具有良好的延展性。鍍銅槽中電解溶液的主要成分是硫酸（H2SO4）和硫酸銅（CuSO45H2O）。銅在這種溶 液中以銅離子（Cu2+）形式存在。電解銅作為陽極，按半圓弧分布于電解溶液中，并與電

2、源 陽極相接。滾筒橫放在電解槽中，其表面有的是全部浸入電解溶液中，有的是半浸或1/3 浸入電解溶液中，它與陰極相接，并以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。通電后，陰陽兩極發(fā)生化學反應，銅 離子帶有正電荷，被陰極吸引，在陰極獲得電子而形成銅原子，并附著在滾筒上，完成電鍍。 但事實上，由于某些原因會干擾這種反應過程，正負離子始終不會平衡，所以在實際生產(chǎn)中 不容易制得很滿意的電鍍滾筒。針對這種情況，只能盡力做到減少干擾因素，根據(jù)本公司的 條件，進行各種器材、工藝的匹配，以制得滿意的電鍍滾筒。（三）加強導電性管理提高銅層質(zhì)量，重要的是控制好電流差，保證導電部位干凈和接觸良好，使電流值分布 均勻，使?jié)L筒兩端和中間的銅層硬度

3、一致。（四）鍍銅液的主要成分凹版電鍍采用硫酸鹽鍍銅，鍍液的基礎成分是硫酸銅和硫酸。硫酸銅用來供給鍍液中的 銅離子，硫酸則能起到防止銅鹽水解、提高鍍液導電能力和陰極極化的作用。由于鍍液的電 流效率高（近于100%），可鍍得較厚的鍍層。當然，要保證各種化學品的純度與穩(wěn)定。鍍 銅液的主要成分如下：硫酸銅（CuSO4 - 5H2O），是藍色晶體，顆粒大小如玉米粒，應盡量無黃色，工業(yè)級可 用。根據(jù)生產(chǎn)條件和不同要求，硫酸銅的含量有的公司規(guī)范為200250g/L，有的為210 230g/L，有的為180220g/L。硫酸銅含量低，允許的工作電流密度低，陰極電流效率低。 硫酸銅含量的提高受到其溶解度的限制，

4、并且電鍍中隨硫酸含量的增高，硫酸銅的溶解度相 應降低。所以硫酸銅含量必須低于其溶解度，以防止其析出。硫酸（H2SO4），在鍍液中能顯著降低鍍液電阻，防止硫酸銅水解沉淀。其化學反應式 如下：CuSO4+2H2OCu（OH）2+H2SO4若發(fā)出像氨水一樣的氣味，則有問題。若槽液濃度不合適，會產(chǎn)生Cu2+，使鍍銅面出 現(xiàn)麻點和針眼。硫酸含量低時，鍍層粗糙，陽極鈍化。增加硫酸含量，能提高均鍍能力，但有些光亮劑 易于分解。其含量有的公司規(guī)范為4060g/L，有的為5565g/，有的為6070g/L。有的公司把硫酸銅含量控制在180270g/L，硫酸含量控制在5565g/L，取得了很好 的效果，使銅層達到

5、最佳硬度，并延長了存放期。在溫度為15C條件下，硫酸銅+硫酸含量與波美度的對應關系如表2所示。氯離子（Cl-），通過加入少許鹽酸獲得。氯離子是酸性光亮鍍銅中不可缺少的一種無 極陰離子。沒有氯離子便不能獲得理想的光亮銅層，但氯離子含量過高會使鍍銅層產(chǎn)生麻點， 并影響光亮度和平整性。應根據(jù)添加劑的要求使用，如：美吉諾添加劑為5060ppm，Hard 為50ppm左右，大和G為80120ppm。（五）鍍液配制方法先將計算量的硫酸銅溶解在2/3配制體積的溫水中，當硫酸銅完全溶解和冷卻后，在不 斷攪拌下慢慢地加入硫酸（加入硫酸為放熱反應），靜止鍍液并過濾，再加入規(guī)定的添加劑后， 試鍍合格即可投入生產(chǎn)。（

6、六）工藝條件電流密度（DK）電流密度在滾筒全浸時為1518A/dm2,半浸時為2030A/m2。電流密度能否提高，取 決于鍍液成分和其他條件，如：提高鍍液溫度、加強攪拌、鍍液濃度高等都能提高工作電流 密度。溫度鍍液溫度在全浸時為421C，半浸時為381C較適宜。如果鍍液溫度過低，不但允 許的工作電流密度低，而且硫酸銅容易結(jié)晶析出；鍍液溫度高，則能增強鍍液導電性，但會 使鍍層結(jié)晶粗糙；若鍍液溫度超過45C，銅層會變軟，版面發(fā)白。#p#分頁標題#e#鍍銅時間鍍銅時間應根據(jù)所要求的銅層硬度而定，一般為11.5小時一槽。鍍銅槽中的陽極陽極為電解銅球，直徑為40mm。電解銅球在硫酸鹽鍍銅鍍液中往往會產(chǎn)生

7、銅粉，導致 鍍層產(chǎn)生毛刺、粗糙。銅球含磷量越少越好，這樣可以減少銅粉，避免出現(xiàn)砂眼。如果銅球 含磷量過高，則其表面會產(chǎn)生一層較厚的膜，使得陽極不易溶解，導致鍍液中銅離子含量下 降。銅球的含磷量以0.035%0.05%為宜，目前國產(chǎn)銅球含磷量都大于0.05%，而進口的含 磷量只有0.038%，但價格太貴。陽極距離陽極距離為5080mm。版輥轉(zhuǎn)速版輥轉(zhuǎn)速根據(jù)版輥直徑而改變。硬度劑的選擇與使用根據(jù)本公司的設備條件，選擇電鍍性能最佳的硬度劑是一個重要環(huán)節(jié)，因為控制銅層硬 度主要是靠調(diào)整鍍液中的添加劑用量。目前硬度劑種類較多，現(xiàn)介紹如下。MDC硬度劑，是固體，配缸為6mg/L，應做到少加勤加，它對氯離子

8、(Cl-)非常敏感， 使用溫度為2530C。它不太適合我國國情，目前很少有公司在使用。(2 )美國美吉諾硬度添加劑，其性能偏脆，較難控制，補加量為10ml/100Ah(以本公司 的鍍銅硬度為標準)，使用溫度為4052C。日本大和硬度添加劑，常用的有二種：一種是Hard，其電鍍性能最好，硬度、光潔 度都很理想，其最大的缺點是硬度存放期短，只有37天，所以用的公司逐漸減少。另一 種是COMSG，其電鍍性能雖然不如Hard，但硬度、光潔度也都很好，其性能偏柔韌，最大的 優(yōu)點是存放期長，可達36個月，而且不受環(huán)境污染，非常適合國內(nèi)制版廠的設備情況， 所以備受制版公司的青睞。生產(chǎn)實踐證明：實際用量比其推

9、薦的比例稍少一些為佳。如：硫 酸銅200250g/L，硬度添加劑為80100ml/Ah，使用溫度4045C，不能超過45C。鍍銅液配比與硬度添加劑的用量一定要達到最佳。保證鍍銅層的脆性和柔韌性達到 平衡是關鍵，這樣既可以使鍍銅層達到最佳硬度，又利于延長保存時間、減少用量。若用量 過多，鍍銅層太硬太脆，容易磨損和打雕針；柔韌性強，以30?；?8雕刻容易出現(xiàn)毛刺， 雕刻時要用刮刀。判斷韌性的方法是：銅皮對折一次不斷，反復折一次，即正反兩折后折斷 為佳。實際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題是銅層硬度不是太高就是太軟，不穩(wěn)定。如：硫酸根離 子偏低，電流較大，導致硬度高、太脆、韌性差，造成版滾筒存放時間一長就會出現(xiàn)

10、龜裂現(xiàn) 象；銅層太軟，造成網(wǎng)點變形。因此，必須做到諸種元素的最佳匹配，使銅層脆性與柔韌性 達到平衡，并能保持穩(wěn)定，這就要依靠嚴格精心的管理。工藝維護陽極框套陽極袋可以防止砂眼。陽極袋臟后應及時更換。定期更換鍍銅液的過濾芯，保證溶液干凈。經(jīng)常查看鍍液液位，若不足，應補充軟化水至規(guī)定液位。鍍銅液化驗規(guī)范為兩天一次。鍍銅液要攪拌充分。經(jīng)常清洗缸底雜質(zhì)，一般為3個月一次，而上槽雜質(zhì)必須一星期清理一次。每天檢查鍍液溫度，最好在槽內(nèi)懸掛溫度計，嚴格控制溫度。嚴格控制波美度。每天檢查添加劑，保持添加劑量穩(wěn)定。鍍液槽最好加蓋密封，減少空氣污染。每天補充銅球，銅球應先用稀硫酸浸泡，且每天都要將其沖洗干凈。應把銅

11、球表面 的黑銅粉等氧化物沖刷掉，或用1 ：15的稀氧化水沖洗。送電計算電流：浸入面積X18A/dm2=總電流。鍍銅時間(安培小時)：Ah=面積X厚度/K。其中，K為理論常數(shù)，須測試，有的公司 規(guī)定K=0.8，面積單位為平方分米，厚度單位為微米。銅層厚度范圍為90200微米。厚度 如果小了也要調(diào)整K值，因為安培小時是恒定的。送電方法電流從小到大逐漸送，一分鐘送1/3, 3分鐘送到規(guī)定值。以100200A小電流施鍍50Ah后，再慢慢將電流升至計算值。注意事項鍍銅過程中要經(jīng)常觀察電流、溫度、電壓的穩(wěn)定性。在設備導電良好的情況下，槽壓應小于12V。電壓偏大說明硫酸少，導電性能差。影響鍍層質(zhì)量的因素在實

12、際生產(chǎn)中，大家總結(jié)的影響鍍層質(zhì)量的因素主要有以下幾個方面，應注意分析研究， 加以控制。電解液的成分電解液由單純鹽類組成，通常會形成粗糙的電鍍層，因為結(jié)晶核的形成慢于結(jié)晶體的成 長。為了得到細密的電鍍層，可以增加電解液中鹽類(CuSO4)濃度，提高電流密度。陽極金屬的純度含有雜質(zhì)的金屬在電解過程中，會離析出許多殘渣，這些殘渣黏附在陽極金屬的表面， 會使電解速度減慢。因此，溶解性良好的陽極金屬(電解銅球)，其結(jié)構(gòu)應是細密的，并且 盡可能不含雜質(zhì)。鍍液溫度提高電鍍液溫度就能提高鹽類(Cu2+ - SO42-)離解程度，提高電解液的導電率，并且 會促使形成鍍層結(jié)構(gòu)粗糙的電鍍層。而在提高溶液溫度的同時也

13、提高電流密度，就會形成結(jié) 構(gòu)細密的電鍍層。溫度過低，容易出砂眼，版滾筒兩端易出毛刺；溫度過高，銅層變軟，影響電雕。因此， 在生產(chǎn)中必須嚴格將溫度控制在最佳范圍(401。0。電流密度提高電流密度可以改善金屬的沉積，但也會消耗靠近陰極板(版輥)的溶液，使靠近陰極 板的金屬離子濃度變得不足。金屬離子濃度的減少，會促使鍍層的結(jié)構(gòu)變得細密，但是在提 高電流密度時，如果溶液攪拌不充分或溫度過低，則又會造成鍍層高低不平或粗糙。電流密 度過高，則所形成的鍍層含氫量增多，呈現(xiàn)脆性或過硬。氫離子的濃度和陰極性質(zhì)在電鍍過程中，酸根離子不斷消耗，加上版輥直徑的不同，會或多或少發(fā)生氫的離析， 離析出的氫就會附著在銅層上

14、，使銅層變脆。而在正常工藝規(guī)范的數(shù)值內(nèi)，提高溶液的pH 值、溫度和電流密度，就會減少氫的離析和它對鍍層質(zhì)量的負面影響。另外，鍍層質(zhì)量還受到其他因素如：溶液容量、循環(huán)速率、過濾、陽極/陰極距離等的 影響。在鍍銅過程中，只有對各種化學因素、物理因素進行準確的分析，并做好記錄，做好 諸種元素的最佳匹配，才可能制作出優(yōu)質(zhì)的凹印版滾筒。(十)規(guī)范研磨、拋光工藝為了得到最佳的光潔度，必須對版滾筒進行精細的研磨和拋光。因此，規(guī)范研磨和拋光 工藝是非常重要的。規(guī)范研磨工藝應根據(jù)本公司的設備條件進行規(guī)范。如：一些大制版公司，產(chǎn)品檔次高，都采用瑞士產(chǎn)的MDCpolishmaster車磨聯(lián)合機。其 加工后的版滾筒，

15、一是同心度特別精確，幾何精度誤差小于0.005mm；二是版滾筒的光潔度 達到鏡面光亮；三是完全符合印刷適性。為了獲得高質(zhì)量的版滾筒，應根據(jù)車磨聯(lián)合機的新舊情況，規(guī)范4種工藝流程。新車磨機：滾筒銅層一車磨加工一電雕。用了幾年后的車磨機：滾筒銅層一車磨加工一拋光一電雕。再用了幾年后的車磨機：滾筒銅層一車磨加工一3000#精磨一拋光一電雕。舊車磨機：滾筒銅層一800#研磨一3000#精磨一拋光一電雕。有些制版公司電雕機多，產(chǎn)品檔次較高，采用MDC車磨拋光機進行車磨拋光一電雕， 速度特別快。有些制版公司電雕機較少，一般采用研磨機+拋光機，如日本、上海、石家莊產(chǎn)的 研磨機。工藝流程規(guī)范為：180#或28

16、0#或320#粗磨一800#研磨一3000#精磨一拋光一電雕。 #p#分頁標題#e#有些制版公司，電雕機較多，但產(chǎn)品檔次較低，為了減少設備投資，工藝流程規(guī)范 為：滾筒銅層一外圓磨床一800#粗磨一3000#精磨一拋光一電雕。有些制版公司為了得到好的研磨質(zhì)量，工藝規(guī)范為：先采用320#粗磨，留磨量為 0.03mm，然后換用800#砂輪磨掉0.02mm，再換2000#砂輪，最后換用3000#砂輪精磨，磨3 個來回。這種工藝的不足之處是研磨時間較長。另外，有些制版公司總結(jié)出一個經(jīng)驗，即重視一個技術細節(jié)，如：用800#砂輪研磨到 最后兩遍就減慢磨石速度、降低磨石壓力、加快版滾筒轉(zhuǎn)速，以減少800#砂輪

17、的表面殘留 物，并增加表面光潔度，效果不錯。規(guī)范研磨粗加工粗研磨用800#砂輪，應研磨兩個來回。粗研磨時砂輪不能振動，且之后務必進行精研磨。規(guī)范研磨精加工研磨精度很重要，最關鍵的是3000#砂輪的選用，最好選用進口砂輪，規(guī)范為 0.5(5kg/cm2)個壓力，研磨一個來回。精研磨時務必仔細認真，防止出現(xiàn)研磨道、橫紋、毛刺等弊病，避免打針。規(guī)范研磨版滾筒轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘(以水甩不出來為標準)；磨石轉(zhuǎn)速為750 1200轉(zhuǎn)/分鐘；磨石的移動速度為4.88毫米/秒。規(guī)范版滾筒的遞增量：根據(jù)印刷色序及承印物的不同，規(guī)范參數(shù)如下：小直徑版滾筒遞增量為0.02mm；印紙張用的版滾筒遞增量為0.02m

18、m；印OPP膜、PE膜等薄膜用的版滾筒遞增量為0.030.05mm。確保不能出現(xiàn)反遞增，以保證印刷套印精確。規(guī)范拋光工藝通過拋光機進行拋光，有的公司采用石家莊燕山機械公司生產(chǎn)的拋光機。不拋光時電流在10A左右。拋光膏的選用最重要，多數(shù)公司采用硅碳材料為主的油性拋光膏，實際生產(chǎn)證明效 果很好。拋光時拋光膏務必涂抹均勻，壓力均勻，拋力不能太大。拋一個來回，特別注意兩端要拋光亮，拋光完后即可進行電子雕刻。（十一）銅層質(zhì)量標準版面要求無劃傷、碰傷、斜道、砂眼、較大的研磨紋路痕跡。銅層表面光潔，無氧化，無腐蝕點、手印、斜紋、橫紋，無修痕、凹痕。端面要求倒角圓弧光滑，過渡自然， 光亮。端面平整，鍍層結(jié)合力好，無端面起皮現(xiàn)象。堵孔光滑，無銹蝕，無碰傷，無腐蝕。尺寸要求成套版滾筒誤差不能超過0.03mm。錐度、銷度、橢圓度不能大于0.02mm，大版的大小頭相差不超過0.03mm，小版的大 小頭相差不超過0.01mm。厚度要求銅層厚度要求達到最佳，而且均勻一致。銅層太厚，銅料消耗大；銅層太薄，雕針容易 刻到