一種激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥及其制備方法，包括輥基體、過渡層和工作層，所述過渡層為金屬結合底層，所述工作層為陶瓷涂層；所述過渡層固定在所述輥基體輥面上，所述陶瓷涂層固定在所述過渡層上。其制備方法依次包括以下步驟：清洗輥基體、對輥基體的表面預處理、噴涂金屬結合底層、噴涂陶瓷工作層、對噴涂后的陶瓷工作層磨削加工和陶瓷工作層上激光雕刻加工。本發(fā)明提供的激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥具有使用壽命長和印刷精度高的優(yōu)點；提供的制備方法工藝步驟少，制備條件不苛刻，不僅可以保障所述陶瓷網(wǎng)紋輥的技術效果，而且適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及印刷機械領域，具體涉及一種激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥，并且還涉及該激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥的制備方法。
【背景技術】
[0002]網(wǎng)紋輥源起于1938年左右，到現(xiàn)在已經(jīng)有了 70多年的歷史。它的發(fā)明純粹是為了給柔性版印刷機的誕生做配套，可以說，因為有了柔性版印刷機，才有了網(wǎng)紋輥。
[0003]最早的網(wǎng)紋輥是采用鐵質(zhì)輥筒，然后將網(wǎng)紋壓刻在輥輪表面，制作比較粗糙，使用中磨損也很大，印刷質(zhì)量和印刷成本都難以得到保證，制約了柔版印刷的推廣，當時主要應用于紙箱外包裝。
[0004]1939年柔印行業(yè)對網(wǎng)紋輥進行了改進，在壓刻的輥輪外表面再電鍍一層硬鉻，以此來增強網(wǎng)紋輥的表面硬度(通常在洛氏HRC55-HRC60，維氏HV600-750之間)，延長使用壽命，也就是我們現(xiàn)在所見到的電鍍鉻金屬網(wǎng)紋輥的雛形。但是這種工藝由于壓刻的網(wǎng)孔比較粗糙，網(wǎng)線數(shù)太低，依然無法滿足精細印刷要求，從而也制約了柔版印刷的進一步發(fā)展。電鍍金屬網(wǎng)紋輥發(fā)展到現(xiàn)在，隨著機械加工精度的提高，質(zhì)量也在不斷提高，目前依然在網(wǎng)紋輥的應用市場中占有很大份額，基本分為電子雕刻和機械擠壓兩種，網(wǎng)線數(shù)一般不超過300線/英寸。
[0005]目前對于高網(wǎng)線數(shù)的陶瓷網(wǎng)紋輥主要依賴國外進口，價格十分昂貴，因此，從產(chǎn)業(yè)自主的角度出發(fā)，有必要加予探索。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種陶瓷涂層與輥基體結合效果好、硬度高、耐磨損、耐腐蝕，藉以體現(xiàn)使用壽命長和印刷精度高的激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥。
[0007]在此基礎上，本發(fā)明的第二目的在于提供一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，該方法能保障陶瓷涂層的致密度高，易于激光雕刻、涂層厚度均勻且光潔度理想。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0009]一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥，包括輥基體、過渡層和工作層，所述過渡層為金屬結合底層，所述工作層為陶瓷涂層；所述過渡層固定在所述輥基體輥面上，所述陶瓷涂層固定在所述過渡層上。
[0010]優(yōu)選的，所述過渡層的厚度為0.05-0.15mm,其材料為FeCrAlY、NiCrAlY,CoCrAlY, MCrAlY, NiAl 或者 NiCr。
[0011]優(yōu)選的，所述陶瓷涂層的厚度為0.2-0.5mm，其材料為Cr2O3或10-20被％的八1203和80-90wt%的Cr2O3兩者的混合物。
[0012]一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，包括以下步驟:
[0013]第一步:清洗，將輥基體投入清洗裝置中清洗，得到清潔處理的輥基體；[0014]第二步:表面預處理，用噴砂裝置對輥基體的外表面噴砂，使輥基體I的外表面形成粗糙面，得到待噴涂的輥基體；
[0015]第三步:噴涂結合底層，用等離子體噴涂裝置將MCrAH (M指Fe、N1、Co等)或者NiAl或者NiCr;噴涂到待噴涂的輥基體的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工件的距離，得到輥基體的外表面噴涂了結合底層的待噴涂陶瓷陶瓷涂層3的網(wǎng)紋輥半成品；
[0016]第四步:噴涂陶瓷工作層，用等離子體噴涂裝置將Cr2O3或者10-20wt%Al203的和80-90wt%的Cr2O3兩者的混合物噴涂到待噴涂陶瓷工作層的輥基體的外表面噴涂了結合底層的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工件的距離，得到輥基體的外表面噴涂了結合底層再噴涂了陶瓷工作層的待磨削加工的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品;
[0017]第五步:磨削加工，用粗磨砂輪先對陶瓷介電體絕緣涂層的表面粗磨，再用拋光砂帶進行拋光，得到外表面的陶瓷工作層的厚度為0.2-0.5mm的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品；
[0018]第六步:激光雕刻加工，用激光雕刻機在光滑的陶瓷工作層上雕刻所需的網(wǎng)線，得到激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥成品。
[0019]優(yōu)選的，在第一步驟中所述的清洗裝置為超聲波清洗機，清洗劑為無水乙醇。
[0020]優(yōu)選的，在第二步驟中所述的噴砂所用的噴砂材料為20#白剛玉砂。
[0021]優(yōu)選的，在三步驟中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制為320-400A，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為150-200L/min和15-30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15_50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與工件的距離是將距離控制為15-25cm。
[0022]優(yōu)選的，在第四步驟中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制為350-450A，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為100-150L/min和15-30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15_50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與工件的距離是將距離控制為10-20cm。
[0023]優(yōu)選的，在第五步驟中所述的粗磨砂輪為800目金剛石砂輪，而所述的細磨砂帶為3M拋光帶。
[0024]優(yōu)選的，在第六步驟中所述的激光雕刻機為YAG激光雕刻器。
[0025]本發(fā)明提供的激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥與現(xiàn)有技術相比，陶瓷涂層與輥基體結合效果好(結合強度大于40MPa)、硬度高(Hvl200以上)、耐磨損耐腐蝕，藉以體現(xiàn)使用壽命長和印刷精度高(最高可達2000線/英寸)，激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥具有使用壽命長和印刷精度高的優(yōu)點；該激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法能保障陶瓷涂層的致密度高(孔隙率小于2%)、易于激光雕刻、涂層厚度均勻且光潔度理想，提供的制備方法工藝步驟少，制備條件不苛刻，不僅可以保障所述陶瓷網(wǎng)紋輥的技術效果，而且適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明實施例所公開的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的立體圖；
[0028]圖2為本發(fā)明實施例所公開的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥側視圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實施例所公開的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥制備方法的流程圖。
[0030]圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱:
[0031]1.輥基體2.金屬結合底層3.陶瓷涂層
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]下面結合實施例和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0034]實施例.[0035]如圖1和圖2所示，一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥，包括輥基體1、金屬結合底層2和陶瓷涂層3 ;所述金 屬結合底層2固定在所述輥基體I輥面上，所述陶瓷涂層3固定在所述金屬結合底層2上。
[0036]其中，所述金屬結合底層2的厚度設計在0.05-0.15_之間，其材料采用FeCrAH，在此也可以采用NiCrAH、CoCrAH、MCrAH、NiAl或者NiCr，在此不做限定，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍；所述陶瓷涂層的厚度設計為0.2-0.5_，其材料為Cr2O3，在此也可以采用10-20wt%的Al2O3和80-90wt%的Cr2O3兩者的混合物，在此也不做限定，這些同樣也屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0037]在此基礎上，本發(fā)明的還一任務是這樣來完成的，一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，它包括以下步驟:
[0038]A)清洗輥基體，將輥基體I投入清洗裝置中清洗，得到清潔處理的輥基體I ;
[0039]B)輥基體表面預處理，用噴砂裝置對輥基體I的外表面噴砂，使輥基體I的外表面形成粗糙面，得到待噴涂的輥基體I ;
[0040]C)噴涂結合底層，用等離子體噴涂裝置將MCrAlY (M指Fe、N1、Co等)或者NiAl或者NiCr。噴涂到待噴涂的輥基體I的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工件的距離，得到輥基體I的外表面噴涂了金屬結合底層2的待噴涂陶瓷涂層3的網(wǎng)紋輥半成品；
[0041]D)噴涂陶瓷涂層，用等離子體噴涂裝置將Cr2O3或者10_20wt%Al203的和80_90wt%的Cr2O3兩者的混合物噴涂到待噴涂陶瓷工作層的輥基體I的外表面噴涂了金屬結合底層2的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工件的距離，得到輥基體I的外表面噴涂了金屬結合底層2，再噴涂陶瓷涂層3的待磨削加工的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品；
[0042]E)磨削加工，用粗磨砂輪先對陶瓷介電體絕緣涂層的表面粗磨，再用拋光砂帶進行拋光，得到外表面的陶瓷涂層3的厚度為0.2-0.5mm的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品。
[0043]F)激光雕刻加工，用激光雕刻機在光滑的陶瓷涂層3上雕刻所需的網(wǎng)線，得到激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥成品。
[0044]其中，在本發(fā)明的上述實施例中，步驟A)中所述的清洗裝置為超聲波清洗機，清洗劑為無水乙醇；步驟B)中所述的噴砂所用的噴砂材料為20#白剛玉砂；步驟C)中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制為320-400A，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為150-200L/min和15_30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15-50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與輥基體I的距離是將距離控制為15_25cm。
[0045]另外，在本發(fā)明的上述實施例中，步驟D)中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制在350-450A之間，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為100-150L/min和15_30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15_50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與輥基體I的距離是將距離控制為10-20cm。
[0046]同時，在本發(fā)明又一個具體的實施中，步驟E)中所述的粗磨砂輪為800目金剛石砂輪，而所述的細磨砂帶為3M拋光帶；步驟F)中所述的激光雕刻機為YAG激光雕刻器。
[0047]再參閱圖1和圖2，下面以采用NiCr和Cr2O3為材料為例給出一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的具體的制備方法的步驟如下:
[0048]A)清洗，將輥基體I投入超聲波清洗機中清洗,清洗劑為無水乙醇，使輥基體I的外表面形成清潔的表面，得到清潔處理后的輥基體I ;
[0049]B)表面預處理，用噴砂裝置將規(guī)格為20#白剛玉砂噴向輥基體I的外表面即外圓表面，使輥基體I的外表面粗糙化，得到待噴涂的輥基體I;
[0050]C)噴涂結合底層，用等離子噴涂設備例如HPEJET-100等離子噴涂機(設備)將NiCr噴涂到輥基體I的外表面即輥基體I的外圓表面，等離子噴涂設備的電流控制為360A，用于將NiCr材料熔化的等離子氣體即氬氣的流量控制為180L/min以及氫氣的流量控制為20L/min，NiCr粉體的送入量控制為26g/min，等離子噴涂設備的噴槍的噴嘴與輥基體I即噴涂距離控制為15cm，得到輥基體I的外表面的金屬結合底層2為NiCr材質(zhì)的結合底層的待噴涂陶瓷工作層的網(wǎng)紋輥半成品；
[0051]D)噴涂陶瓷工作層，用等離子噴涂設備將Cr2O3涂層材料噴涂到待噴涂陶瓷工作層的輥基體I的外表面噴涂了金屬結合底層2的外表面上即金屬結合底層2的外圓表面，等離子噴涂設備的電流控制為400A，用于將Cr2O3材料熔化的等離子氣體即氬氣的流量控制為130L/min，以及氫氣的流量控制為21L/min，Cr2O3粉體的送入量控制為30g/min，等離子噴涂設備的噴槍的噴嘴與輥基體之間距離即噴涂距離控制為14cm，得到輥基體I的外表面噴涂了金屬結合底層2再噴涂了陶瓷涂層3的待磨削加工的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品；
[0052]E)磨削加工，用800目金剛石粗磨砂輪先對陶瓷介電體絕緣涂層的表面粗磨，再用3M拋光砂帶進行拋光，得到外表面的陶瓷涂層3的厚度為0.3mm的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品。
[0053]F)激光雕刻加工，用YAG激光雕刻器在光滑的陶瓷涂層3上雕刻所需的網(wǎng)線，得到激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥成品。
[0054]最后對激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥成品進行測試，Cr2O3涂層與輥基體I結合強度達到60MPa，顯微硬度達Hvl260，陶瓷涂層3孔隙率達1.2%,網(wǎng)孔雕刻精度達到1500線/英寸。
[0055]本發(fā)明提供的激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的陶瓷涂層與輥基體結合效果好、硬度高、耐磨損耐腐蝕，藉以體現(xiàn)使用壽命長和印刷精度高，激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥具有使用壽命長和印刷精度高的優(yōu)點；該激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法能保障陶瓷涂層的致密度高、易于激光雕刻、涂層厚度均勻且光潔度理想，提供的制備方法工藝步驟少，制備條件不苛刻，不僅可以保障所述陶瓷網(wǎng)紋輥的技術效果，而且適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
[0056]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥，其特征在于，包括輥基體、過渡層和工作層，所述過渡層為金屬結合底層，所述工作層為陶瓷涂層；所述過渡層固定在所述輥基體輥面上，所述陶瓷涂層固定在所述過渡層上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥，其特征在于，所述過渡層的厚度為 0.05-0.15mm，其材料為 FeCrAlY、NiCrAlY, CoCrAlY, MCrAlY, NiAl 或者 NiCr。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥，其特征在于，所述陶瓷涂層的厚度為0.2-0.5mm,其材料為Cr2O3或10_20wt%的Al2O3和80_90wt%的Cr2O3兩者的混合物。
4.一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，包括以下步驟: 第一步:清洗，將輥基體投入清洗裝置中清洗，得到清潔處理的輥基體； 第二步:表面預處理，用 噴砂裝置對輥基體的外表面噴砂，使輥基體的外表面形成粗糙面，得到待噴涂的輥基體； 第三步:噴涂結合底層，用等離子體噴涂裝置將FeCrAlY、NiCrAlY、CoCrAlY、NiAl或者NiCr噴涂到待噴涂的輥基體的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工件的距離，得到輥基體的外表面噴涂了結合底層的待噴涂陶瓷工作層的網(wǎng)紋輥半成品； 第四步:噴涂陶瓷工作層，用等離子體噴涂裝置將Cr2O3或者10-20wt%的Al2O3和80-90wt%的Cr2O3兩者的混合物噴涂到待噴涂陶瓷工作層的輥基體的外表面噴涂了結合底層的外表面上，所述的等離子體噴涂裝置所用的等離子氣體為氬氣和氫氣，控制等離子體噴涂裝置的電流、控制氬氣和氫氣的流量和送粉量以及控制噴槍的噴嘴與工作層的距離，得到輥基體的外表面噴涂了結合底層再噴涂了陶瓷工作層的待磨削加工的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品； 第五步:磨削加工，用粗磨砂輪先對陶瓷介電體絕緣涂層的表面粗磨，再用拋光砂帶進行拋光，得到外表面的陶瓷工作層的厚度為0.2-0.5mm的陶瓷網(wǎng)紋輥半成品； 第六步:激光雕刻加工，用激光雕刻機在光滑的陶瓷工作層上雕刻所需的網(wǎng)線，得到激光雕刻陶瓷網(wǎng)紋輥成品。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在第一步驟中所述的清洗裝置為超聲波清洗機，清洗劑為無水乙醇。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在第二步驟中所述的噴砂所用的噴砂材料為20#白剛玉砂。
7.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在三步驟中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制為320-400A，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為150-200L/min和15_30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15-50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與工件的距離是將距離控制為 15-25cm。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在第四步驟中所述的控制等離子體噴涂裝置的電流是將電流控制為350-450A，所述的控制氬氣和氫氣的流量是將氬氣和氫氣的流量分別控制為100-150L/min和15_30L/min，所述的控制送粉量是將送粉量控制為15-50g/min，所述的控制噴槍的噴嘴與工件的距離是將距離控制為10-20cm。
9.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在第五步驟中所述的粗磨砂輪為800目金剛石砂輪，而所述的細磨砂帶為3M拋光帶。
10.根據(jù)權利要求4所述的一種激光雕刻陶瓷涂層網(wǎng)紋輥的制備方法，其特征在于，在第六步驟中所述的激光 雕刻機為YAG激光雕刻器。
【文檔編號】B32B18/00GK104002552SQ201310057172
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權日:2013年2月22日
【發(fā)明者】張繼影 申請人:蘇州至順表面科技有限公司