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旧 2017-12-13, 10:30     #1
jerry.yang jerry.yang 当前离线
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对眼 凹版电雕针打针因素控制   



1.影响电雕打针的因素
1.铁辊因素
1.1铁辊同心度超标
在制版行业,铁辊的同心度一般控制在0.03mm以内,铁辊同心度超标会影响车、研磨加工后的铜层厚度,现在各家制版厂的铜层厚度余量一般都在0.06—0.08mm(普通包装版),版辊同心度稍有不好,就会使铜层厚度低于雕刻深度;同时,同心度超标也会影响雕刻精度,特别是高速机,会使雕刻头在工作过程中严重跳动,造成打针;
1.2铁辊版壁过薄或局部过薄
起初国内制版厂家,铁辊都采用无缝钢管进行制作,随着产品利润的降低,所有厂家为了降低成本,目前除了一些高端版辊以外,大部分使用3-4.5mm厚钢板卷制而成,薄壁版辊已经成为发展趋势,同时由于卷制版的加工余量较大,版壁局部过薄的现象更是常见。过薄的版壁一方面会影响机械加工精度,同时会引起版辊在雕刻过程产生共振现象,造成打针;
1.3版辊动平衡超标
要求版辊动平衡的目的,无非是提高版辊在雕刻、印刷过程中的平稳度。一般高速电雕机和印刷机对版辊的动平衡要求比较严格,如果版辊动平衡超标过大,高速电雕过程中造成打针的几率就会比较大;
1.4焊接应力影响铜层硬度
铁辊在生产过程中,必须使用焊接,条件好的用二氧化碳保护焊、埋弧焊,条件差的就只有使用普通电焊,不管那种电焊方式,焊接处都会产生焊接应力,制版厂一般没有应力热失效或振动失效的设备或条件,自然失效更是不可能(从版辊焊接到入电镀槽的时间也只有几个小时),因此焊接处的内应力非常大,晶格结构也是非常规的,在电镀镍、铜的过程中,镀层晶格匹配的驱动力是沉积物-衬底界面能的降低①,如果沉积物和衬底属于不同晶系或衬底晶格畸变,沉积物将发生晶格转变或扭曲,并在界面处生长非常规的晶格结构(错配孪晶),以降低界面能,这种生长方式因电镀工艺和焊接应力的不同一般延续2-15um,铁辊电镀镍层的厚度一般在2-4um,是不能消除铁辊应力影响的(电镀操作人员经常会发现版辊焊缝处的镍层颜色、粗糙程度与非焊缝版面有明显不同),镀铜的初始阶段铜层的晶格生长方式同样受到镍层非常规晶格的不良影响,使晶格结构异常,同时需要指出的是,这种存在结构异常晶格的镀铜层内应力也是很大的,用普通硬度仪测试焊缝出的铜层硬度,我们会发现此处的硬度比较高,一般铜层厚度超过10um以上才能消除铁辊焊接应力对铜层硬度的影响,所以铜层厚度必须比雕刻深度多10um以上才能不会影响电雕质量,可见版辊焊接应力对打针有较大的不利影响,这也是我们发现焊缝处打针比较多的主要原因之一,同时由于版辊焊接处的砂眼、气孔等缺陷较多,也会在很大程度上造成打针;
1.5铁辊的其它影响因素
除去以上表述的问题外,铁辊影响打针的影响因素还有很多,比如:铁辊尺寸过大,造成铜层厚度不够;铁辊版面粘有铁质毛刺,车、研磨后毛刺露出铜层,或造成局部铜层过薄;版辊两端的版堵或版孔不同心,造成版辊转动异常;以及铁辊有磁性造成版面容易吸附铁屑,产生镀铜层毛刺等缺陷,这些都是造成打针的因素,由于这些问题都比较容易理解,且在生产当中都容易控制,在此不做阐述。
2.电镀因素
在行业内部,一般认为电镀与电雕分摊打针因素比例为6:4或7:3,以上分法是排除铁辊影响因素的情况,就电镀铜层而言,影响打针的主要因素由以下几个方面,分别是硬度、晶粒大小、内应力、镀层中的颗粒夹杂、镀层力学性能、针孔等缺陷,现将影响机理、控制及维护要点论述如下:
2.1硬度对打针的影响
铜层硬度是铜层最重要指标之一,控制在工艺范围之内才能满足电子雕刻的需要,即190—230HV,硬度过软或过硬都不利于电子雕刻,过软会使电雕的网型不规矩,网穴边沿产生毛刺、网墙破裂,影响色彩还原,且对版辊的使用寿命也有不利影响;铜层过硬影响电雕机打针,电雕机的雕刻频率一般都比较高,电雕针冲击铜层的速度非常大,同时版辊旋转又对电雕针产生侧面冲击力,因此电雕针的受力就非常巨大,铜层越硬电雕针受力越大,因此铜层过硬会缩短电子雕刻针使用寿命,打针现象难以避免,严重时出现断针(严重打针)。
2.2镀液成分对铜层硬度的影响
硫酸铜酸性镀铜工艺成分主要由硫酸铜、硫酸、氯离子组成,硫酸铜主要为阴极电化学反应提供金属离子,含量一般在220-280g/L。硫酸铜含量对镀铜层的硬度影响不大,通过试验证实在正常的工艺条件内增加主盐的浓度,镀铜层的硬度会有一定程度的降低,但不明显,甚至可以忽略。但硫酸铜作为该电镀工艺的主盐,含量必须很好得控制。铜离子的浓度主要影响传质步骤,浓度低,阴极表面浓差层过厚,不能满足高电流密度的需要,高电流密度区容易烧焦。硫酸铜含量的提高受到其溶解度的限制,而且其溶解度随硫酸含量的升高而降低(同离子效应),当镀液遇到温度较低版辊后硫酸铜就会在其表面结晶(冬季常见),影响电镀层的结合力,且降低电镀层的质量,如果小的结晶体夹杂在铜层内,将会产生质量缺陷,容易使电雕针磨损,较大的硫酸铜结晶体还会造成砂眼、毛刺、针孔等质量缺陷,非常容易造成打针。
硫酸硫酸是强电解质,能显著提高镀液的电导率,还能防止硫酸铜水解沉淀,硫酸含量低,镀液的分散能力和深度能力差,造成镀层的光亮度和整平度下降(尤其是低电流密度区),还会使阳极钝化,槽电压升高增加能耗;硫酸含量过高,则会降低硫酸铜的溶解度,同时在生产过程中使硫酸铜升高过快,同样会带来质量隐患。另外硫酸的含量对铜层硬度和保存时间有较大的影响,升高硫酸浓度能提高阴极的电化学极化,使晶核的形成速度大于晶核的生长速度,结晶细腻、紧密,晶格内原子间力也较大,所以能提高镀层硬度,且对铜层硬度的保质期有一定的延长作用。
氯离子试验证实氯离子的含量对铜层的硬度及硬度存放时间几乎没有影响。但氯离子是酸性镀铜中不可缺少的一种无机阴离子,没有氯离子则不能获得理想的光亮铜层。含量过低镀层粗糙,高电流密度区有筋条状分布的毛刺,严重时铜层分层爆落。含量过高,版面容易产生麻点,影响光亮度和整平性,且在生产过程中消耗过量的添加剂,含量超标严重时,还容易在阳极表面形成一层白色的氯化亚铜膜,影响阳极的正常溶解。
2.3添加剂对铜层硬度的影响
铜层硬度主要受添加剂的影响,目前凹印制版镀硬铜所用添加剂基本都分为三部分使用,即开缸剂Mu、光亮硬化剂-1、整平剂-2。添加剂是由中间体(配制添加剂所用的成品原材料)组成,开缸剂中所含的中间体在光亮硬化剂-1、整平剂-2中都含有,只是浓度不一样,目的是在开缸时一次性使镀液中的各种中间体含量达到工艺范围,由于各种中间体在电镀过程中的消耗量受电流密度、温度等因素的影响差异很大,且各种中间体的消耗量并非与其在镀液中的含量成正比,所以补充剂(光亮硬化剂-1、整平剂-2)中的成分比例与开缸剂是不能一样的,同时为了更好的对电镀铜层的硬度和整平性进行控制,所以将补充剂分成光亮硬化剂-1与整平剂-2。



光亮硬化剂:光亮硬化剂即有硬化作用,又有光亮作用。这类硬化剂提高镀层硬度的机理有两个方面,一方面由于提高了阴极极化,细化了结晶,提高了光亮度,使金属离子还原后在结晶的过程中相互作用力增大,改变了晶格参数、晶粒尺寸,以至于提高铜层的硬度。另一方面这类硬化剂中含有小分子的无机物②,在电沉积过程中能够分解出轻元素,如B、C、N、S等,分解产物多数被夹杂入沉积镀层晶格的空隙位置而被消耗,形成金属结晶的点缺陷(类似间隙固溶体),在铜层内部较均匀的产生了夹杂应力,从而使镀层的硬度提高,同时夹杂促使结晶细化,并产生光亮的镀层表面。需要指出的是在镀层的晶界处晶格畸变相对严重,更容易夹杂轻元素(形成金属结晶的面缺陷),此处的硬度将会尤为突出(所以前面用“较均匀”一词,均匀程度受晶粒大小的影响,在后面章节将有进一步说明)。硬化剂在镀液中含量过少,刚刚镀好的铜层硬度不会有明显降低,但硬度维持时间会明显缩短,亮度也不会理想,低电流密度区尤其严重;如硬化剂含量过高会抑制整平剂的效果,出现表面缺陷的几率会升高,高电流密度区会有焦斑产生,硬度也同样有一定的提高,容易造成电雕针磨损。



整平剂:整平剂的主要成分是大分子量的有机表面活性剂,其作用是改善镀层的整平性能,是因为整平剂能优先被吸附在活性较高、生长速度快的凸点处,影响金属离子在这些位置放电,并使得吸附原子进入这些活性位置有困难,使这些凸点的生长速度下降,并促使凹点处的镀层生长,该过程使镀层表面得以整平化。整平剂的使用范围比较窄,含量过低时会影响整平效果,高电流密度区容易产生毛刺。整平剂含量过高,会抑制硬化剂的效果,使镀层的光亮效果变差,硬度会有所降低。
2.4工艺条件对铜层硬度的影响
酸性光亮电镀硬铜的工艺控制条件包括温度、阴极电流密度、阴极转动线速度(搅拌力度)、过滤、阴阳极面积比、阴极侵入程度等,每一工艺条件对镀铜层质量、镀液稳定性、以及日常维护都非常重要,但影响铜层硬度的因素主要有温度、阴极电流密度以及阴极转动线速度三个因素,其他因素几乎对硬度没有影响,在此不做论述。
温度:温度是是控制铜层硬度的重要因素,温度降低,不利于传质,同时降低了反应物粒子的自由能,使电化学极化、浓差极化相应提高,使吸附原子在结晶过程中排列更加紧密、细致,致使铜层的硬度提高、硬度保持期也相应延长,同时电流密度的上限也会降低,而且硫酸铜容易结晶析出,造成质量隐患;温度高,能提高镀液的电导率,加快传质速度,降低阴极极化度,使镀层硬度、光亮度降低,但也能提高电流密度的上限,可以通过提高电流密度来补偿上述不足;如果温度过高,会分解部分不耐高温的添加剂中间体,增加添加剂的消耗量,降低其正常的效果。因该工艺使用的电流密度较大,要特别注意版辊装夹时的导电性,预防局部因导电不良温度过高,使硬度局部下降。
电流密度:电流密度是控制铜层硬度的另外一个重要因素,与镀层的质量,密切相关。电流密度低,生产效率低,阴极电化学极化小,结晶粗大,镀层粗糙,硬度也较低,而且硬度的存放时间也会缩短;提高电流密度,可以促进阴极极化度的提高,提高深度能力和光亮范围,使结晶细致、结合紧密,获得光亮的镀层,同时可以提高结晶原子的相互作用力,促使硬化剂中的成分在铜层中夹杂,从而提高铜层硬度。
阴极转动:制版行业为使镀层在圆周方向覆盖均匀,一般采用版辊旋转做阴极移动方式,适当的版辊转速,可有效的降低浓差极化,有利于提高电流密度的上限,从而缩短电镀时间提高生产效率。在其它工艺条件不变的情况下降低版辊转动的线速度,会使铜层变硬,超过电流密度的上限时会降低阴极的电流效率,甚至使镀层中夹杂氢氧化物沉淀,这种情况非常容易造成打针,所以为保证铜层的硬度,必须在生产中根据不同版辊的直径调整转动线速度,实践经验表明线速度在1m/S为宜。
2.5其他因素对铜层硬度的影响
阳极质量:阳极的质量主要指金属杂质(Zn、Sn、Ni等)含量,在凹印制版行业中,由于生产效率极高,一个1200L的普通镀铜槽每月就能消耗300kg的铜阳极,如果阳极的金属杂质含量过高,就会造成金属杂质离子在镀液中迅速积累,当阳杂质离子的浓度超过一定含量,在特定温度、电流密度下就会与Cu共沉积,因为Zn、Sn、Ni等元素与Cu原子直径、原子序数相近,就可能形成均匀的置换固溶体③(如图3所示),提高镀层的硬度,因此阳极纯度也是影响打针的一个较重要的因素。

3.晶粒大小对打针因素的影响
大量的事实依据表明金属的电镀结晶过程与热力学结晶过程相似,电镀结晶过程中依然会形成结晶缺陷(如图4),前面已经阐述在电镀铜过程中,在镀层的晶界处产生的晶格畸变严重,同时在晶界处更容易夹杂硬化剂中的一些轻元素原子,造成晶界处的内应力非常大,硬度也会高出很多,如果镀铜层的晶粒非常细小,在1微米以下,晶界密度相对于电雕针雕刻深度(5-80um)而言,在镀层的分布中是相对均匀的,但如果晶粒的尺寸较大,超过几个几微米以上,则可以说晶界的分布很不均匀,同时,也反映出硬度在镀层中的分布也是不均匀的,雕刻过程中一旦超过电雕针刀刃薄弱点所能承受的硬度极限,必然会造成打针或磨损,所以说铜层晶粒大小也是影响打针的一个重要因素,为保证电雕质量,需要晶粒细化的镀层。



在金属电镀结晶过程中包含两个过程:结晶核心的生成过程和成长过程,这两个过程的速度决定了金属结晶的粗细程度。在电镀过程中当晶核的生成速度大于晶核的成长速度时,就能获得结晶细致、排列紧密的镀层;晶核的生成速度大于晶核成长速度的程度越大,镀层结晶越细致、紧密;否则,结晶粗大。传统电镀理论的观点认为,阴极的电化学极化度越大,越有利于晶核的形成,得到的晶粒越细致④,下面就影响镀铜层晶粒大小的因素分析如下:
Cu2+浓度的影响在镀液中电极表面的所有Cu2+并非都参与电极反应,只有活化离子才参与反应,故增加了Cu2+的浓度,也就增加了活化Cu2+离子的数目,反应速率自然增快,电化学极化度会降低,如图5所示,所以随着主盐浓度的增大,阴极电化学极化下降,结晶核心的生成速度变慢,所得镀层的结晶晶粒变粗。但过低的Cu2+浓度又会增大阴极的浓差极化,降低阴极电流密度的上限。


硫酸浓度的影响 溶液中,在硫酸含量不影响硫酸铜溶解度的情况下,由于Cu2+受带同型号电荷H+离子的影响,硫酸含量升高后,会使Cu2+在电极的上的反应速率有一定阻碍作用,活化Cu2+转变为非活化状态,使阴极的电化学极化升高,晶核的形成的速度加快,所以能细化镀层晶粒。
温度的影响 温度是决定电化学反应速度的重要因素,上文已经提到在电极表面并非所有Cu2+都参与电极反应,只有活度高的Cu2+才能在电极上得到电子,完成新相的生成,在溶液中Cu2+的活度系数(活度离子数/总离子数)与溶液的温度直接有关,温度升高会使非活化的Cu2+转变为活化状态,使Cu2+的活度系数提高,使电化学极化降低,晶核的形成的速度降低,所以提高溶液温度会使镀层的晶粒粗化,如图6所示。

添加剂的影响 我们知道,在电镀铜工艺中,由于电极的电化学极化度很小,为了得到优良的电镀层,我们必须提高电化学极化度,才能使铜层结晶细密,当在镀液中加入相应的有机添加剂后,由于它们在电极表面的特性吸附,增大了电化学反应的阻力,使电化学极化增大,因而有利于晶核的形成,使晶核的形成速度大于晶体的生长速度,故能获得细小的晶粒。



阴极电流密度 阴极电流密度对镀层结晶晶粒的大小有较大影响。当阴极电流密度过低时,阴极极化作用小,镀层的结晶晶粒较粗,在生产上很少使用过低的电流密度。随着阴极电流密度的增大,阴极极化作用也随之增大,镀层结晶也随之变得细致紧密(如图7所示),但电流密度的增加亦受电流密度上限的限制。
版辊转动线速度版辊转动线速度不会对阴极电化学极化有直接的影响,但增大版辊转动线速度,能有效降低阴极的浓差极化,提高电流密度的上限,通过提高电流密度间接增加阴极的电化学极化,在较高的电流密度和生产效率下得到细致紧密的镀层。
换向电流有条件的制版公司,已经尝试使用周期换向电源,换向电流实际是变形的交流电,波形呈矩形,能有效提高阴极的电化学极化,并周期地改变电流方向,使镀层在每个周期内的一瞬间变成阳极,从而控制了结晶长大的时间,使之不能长得很粗大,同时还能溶解镀层上的显微凸出部分,具有整平作用。因而采用换向电流,可以使用较高的阴极电流密度,强化电镀过程,提高生产率,并可使镀层结晶组织排列得更为密实。
4.残余应力对打针的影响
存在镀层中的内用力分两类:电镀过程中产生的内应力和电镀后保留在镀层内的残余应力,前者可以转化为后者。笔者查阅大量文献,得出产生镀层残余应力的主要因素为:沉积层与衬底之间的晶格错配;过电位引起的残余应力;晶体生长中三维晶粒之间的相互吸引力产生的压力;氢氧化物之类的杂质夹杂引起的应力;氢夹杂引起的应力等。
在同一材料内,压应力和拉应力总是同时存在的,故总应力为零,残余应力在晶体内产生弹性应变⑤,弹性应变对金属的机械性能有较大影响,脆性增大、硬度提高、强度降低,对于电镀铜层而言,镀层中过高的残余应力很大程度上会引起电雕打针。由于测试手段和测试仪器的限制,没能对铜层内残余应力进行检测,也就无法全面掌握减小镀层应力的措施,只能由参考文献提出的理论为依据对影响打针的因素进行以上的事实推理。
5.铜层中的颗粒夹杂对打针的影响
铜层中夹杂颗粒容易造成打针,是比较容易理解的,夹杂不但会增大局部铜层的硬度,还会造成夹杂处晶格畸变,同时也会产生较大的残余应力,对打针影响严重,根据铜层中的夹杂物的不同大致可以分为:主盐结晶体夹杂、氢氧化物夹杂、阳极渣夹杂、铜粉夹杂等,下面就控制以上夹杂颗粒的经验与读者交流。
6.主盐结晶体夹杂
主盐结晶体的夹杂主要由四个原因造成,一是版辊温度过低,入铜槽后预热时间不够。在北方冬季电镀车间一般没有热水洗版的条件,版辊入镀槽后表面会迅速形成微小的硫酸铜结晶,如果没有足够的时间让版辊预热,使表面的硫酸铜结晶彻底溶解,过早的通电就会使结晶体夹杂入镀层当中,同时还会在一定程度上影响电镀铜层的结合力,同时出现镀层缺陷的几率也会大幅提高;二是镀液中硫酸铜的含量过高,或硫酸的含量过高,硫酸铜的溶解度因同离子效应因素,很大程度上受硫酸含量的影响,如果生产工艺的控制不是很严谨,就会造成成分失调,在硫酸铜和硫酸的含量都较高的情况下就会使硫酸铜结晶析出,粘附到版面上形成夹杂;三是实际工艺温度达不到正常需要,使硫酸铜的正常溶解度降低所造成;四是工艺维护人员操作不当造成的,在上面已经讲到硫酸含量的增加会降低硫酸铜的溶解度,生产当中有些工艺维护人员在往镀槽中补充硫酸时,直接将硫酸加到正在施镀的版辊附近,就会使此处的硫酸浓度迅速升高,硫酸铜的溶解度迅速降低至正常含量一下,就会马上产生无数细小的硫酸铜结晶体粘附于版面之上,造成夹杂。
6.1氢氧化物夹杂
氢氧化物夹杂主要是由于电流密度过高、Cu2+含量过低、温度过低、搅拌力度小(版辊转速低)造成,以上原因会导致阴极表面的浓差层过厚, Cu2+供给不足,阴极的极化升高,达到H+的析出电位后,H+就会放电析出,使版辊表面的PH值迅速升高,很容易产生Cu(OH)2沉淀夹杂于镀层当中,造成打针。
6.2阳极渣夹杂
阳极渣夹杂主要是由于镀液过滤不当或阳极不加防护措施造成的,阳极渣中存在大量导电(如磷粉)或非导电的固体颗粒,如果镀液过滤不良,非常容易在镀层中造成夹杂或形成麻点、毛刺点等缺陷,形成电雕打针。
6.3铜粉夹杂
电镀铜生产过程中,阳极不可能不产生一价铜离子,一价铜离子又会发生歧化反应生成二价铜离子和铜粉,铜粉非常细小,过滤效果差,非常容易在镀层中夹杂,铜粉没有好的去除方法,一般经过一定时间会自行溶解,产生新旧交替的现象,控制铜粉的生成关键是要控制一价铜离子的产生,一方面要选择含磷量适当的阳极,在生产过程中适当的含磷量使阳极表面形成的Cu3P“黑色磷膜”厚度适中,能有效防止一价铜的产生,磷含量在0.030--0.075%范围都可以应用于凹印制版电镀中,一般以0.035%~0.070%为佳;另一方面,要及时的将镀液中产生的一价铜及时氧化成两价铜,采用空气搅拌可以起到比较好的作用,可凹印制版电镀设备一般没有空气搅拌装置,简便有效的方法就是经常向镀槽中补加双氧水,添加原则要稀释20倍以上,少量勤加,添加量为10--20ml/KAH,添加量过少起不到良好的作用,添加量过多会分解添加剂。
7.镀层力学性能对打针的影响
镀层的力学性能包括很多指标,就影响电雕打针的因素而言,镀层的延展性是主要因素,镀层延展性好,电雕针在工作的过程中因铜层的粘连(电雕铜屑易拉丝),使电雕针受力过大,还会使电雕针表面粘附铜层,降低雕刻针与铜层的润滑性,同时还会增加铜屑收集系统的难度,是铜屑不宜清理,影响电雕针雕刻,所以,镀铜层延展性好高是影响打针的主要因素,铜层延展性越好,越容易打针。镀层的延展性收沉积应力的影响,沉积应力低,镀层延展性高;沉积应力高,镀层的延展行差,响镀层延展性的因素有以下几点。
8.镀液成分对镀层延展性的影响
硫酸铜硫酸铜是酸性镀铜溶液的主盐,提供电镀沉积的铜离子,在工艺范围之内硫酸铜含量对铜层的延展性影响不大,但从影响趋势上而言,铜离子的升高会降低阴极极化,降低镀层的内应力,镀层的延展性也会提高。
硫酸硫酸是强电解质,能显著提高镀液的电导率和分散能力,在工艺范围之内硫酸铜含量对铜层的延展性影响也不大,但从影响趋势上而言,硫酸含量的提高能够提高镀液的导电性,在氢离子的参与下,阴极的计划度会有提高,镀层的延展性也会提高。
以上硫酸铜和硫酸对铜层延展性的影响非常小,可以不予考虑。
氯离子氯离子是酸铜工艺重要的无机添加剂,能够改善镀层的整平性能,减少尖端放电,降低镀层的沉积应力,所以底层的延展性随氯离子的提高而增大,在生产中要谨慎控制,不宜超过150ppm。
9.工艺条件对镀层延展性的影响
温度:温度是是影响铜层延展性的影响较大,温度降低,不利于传质,同时降低了反应物粒子的自由能,使电化学极化、浓差极化相应提高,铜层的沉积应力提高,致使铜层的延展性降低;温度高,能提高镀液的电导率,加快传质速度,降低阴极极化度,镀层的沉积应力降低,镀层的延展性会提高。
电流密度:电流密度也是影响镀层延展性的重要因素。电流密度低,阴极电化学极化小,沉积应力低,镀层的延展性好;提高电流密度,可以促进阴极极化度的提高,得到高沉积应力的的镀层,也就相应的降低了镀层的延展性。
阴极转动:旋转速度慢,搅拌力度低,对流传质差,阴极的浓差极化增大,镀层的沉积应力高,延展性降低,提高旋转速度同样可以提高延展性。
10.添加剂对镀层延展性的影响
酸铜工艺最重要的因素是添加剂的选择,添加剂是影响产品质量最重要的因素,相对与镀层成分和工艺条件,添加剂对镀层延展性的影响最大。
光亮硬化剂:前面阐述过这类添加剂的作用机理,硬化剂的在电镀阴极还原的参与增大了镀层的沉积应力,是镀层的延展性降低。
整平剂:其作用是改善镀层的整平性能,减少尖端放电,降低镀层的沉积应力,提高镀层的延展性,这类添加剂的作用远比氯离子强,是影响镀层延展性的主要因素。
添加剂比例:不管是硬化剂还是整平剂都有配位能力,都影响阴极铜离子还原,因参与量和参与比例不同致使铜离子还原过程受多样性因素控制,才产生镀层有多样性的力学性能,所以添加剂使用量和使用比例决定电镀质量,在生产中严格控制消耗量和比例,才能保证镀层各种指标都符合电雕需要。
添加剂的消耗主要是通过电镀过程中阳极的氧化、高温分解、阴极还原分解、吸附带出等方式消耗;所以添加剂的消耗受多种因素制约,要想稳定添加剂的消耗量,必须先稳定工艺条件,否则消耗量也不会稳定。
11.电雕因素
电雕因素大约占了打针原因的30—40%,总结电雕打针因素主要可分为雕刻工艺、电雕针质量、以及电雕人员操作等三大因素,下面逐一说明:
12.雕刻工艺对打针因素的影响
雕刻线数雕刻线数是轴向单位长度内网点排列的个数,常用的雕刻线数为每厘米50—120线,一般90线以下雕刻大的实地色块,90线以上雕刻精细图案或文字。雕刻线数是影响电雕打针的主要因素之一,雕刻线数越低雕刻深度越大,对铜层厚度、硬度、结晶结构等综合指标要求越严格,形成打针的可能性越大,例如使用120°针角、38°网角工艺的情况下,50线的雕刻深度是120线雕刻深度的2.5倍;
电雕针脚常用的电雕针脚为110°、120°、130°、140°,在雕刻线数一定的情况下,雕刻同样网值的网点,110°雕刻针雕刻的深度是140°的1.9倍,所以电雕针角小的雕刻针容易造成打针或针磨损;
雕刻网角网角是网点排列方向连线与水平线之间的夹角,常用的雕刻网角为30°、38°、45°、60°,雕刻工艺使用的网角越大,雕刻过程中版辊旋转线速度越快,版面对雕刻针的冲击力度越大,造成打针或针磨损的几率也就会增加;
雕刻频率雕刻频率是影响电雕打针的主要因素之一,高速雕刻机相对于低速机打针率要高出很多。雕刻针在工作过程中做前后震荡,可以简单认为是匀变速直线运动(前半部分为匀加速直线运动,后半部分为匀减速直线运动),震荡的中间位置速度最大,我们可以做个简单的计算,假设雕刻雕刻深度为0.06mm,雕刻频率为8400HZ,电雕针运动的最高速度将超过2m/s,可见高速雕刻过程中,电雕针对铜层的冲击力是非常大的。
13.电雕针质量对打针因素的影响
钻石成色很多金刚石制品厂根据金刚石质量的不同,将雕刻针的品质分级。同钻石一样,雕针上的金刚石也可以从几个方面来划分:1.颜色,质量越好的金刚石,它的色泽越透明,硬度等综合指标就会越好;而色泽浑浊的金刚石质量就会差很多。2.表面裂痕,一个合格的电雕针,它的表面绝对是不可以有任何一点的瑕疵的,在电雕针高速雕刻密集实地图案时,任何一点瑕疵都可能会引起金刚石的破损,形成打针。
雕刻角度这里提高的雕刻角度与日常我们所说的雕刻针脚不同(如图所示),是指电雕针底面与雕刻点切线方向的夹角,一般小于90°,如果电雕针在装配过程中不够标准(金刚石针体与针架的装配),使此角偏大,就会使电雕针在工作过程中受力过大,形成打针。



修磨质量 电雕针一般在出现磨损或打针之后才到制针厂家进行修磨,修磨过程一般都将雕刻针头从刀架上拆下进行,修磨完毕再用特殊黏合剂装配,装配不当就会出现上述雕刻角度不合适的现象;同时电雕针还有一个角度也会影响打针,即电雕针底面与斜面的角度,一般在60°左右,此角过小容易造成针尖的强度不够,容易造成打针。
电雕针在损坏的过程中会在断裂处形成很多裂纹,修磨时应把所有裂纹全部磨掉,否则会明显影响以后的使用寿命。
14.电雕人员操作因素
有很多电雕操作人员会忽略雕刻电流值对雕针寿命的影响,这种现象非常普遍。电流值中对雕针有影响的有二,一是暗调电流值,一是震荡频率电流值,两个电流值相辅相成。暗调电流值过小,说明雕针过于靠近版辊,较小的震荡频率容易引起打针现象;而暗调电流值过大,则说明雕针过于离开版辊,较大的震荡频率容易引起快速磨损雕针现象。而最佳的电流值数字,应该是暗调可控制范围的中间数⑥。
15.车间空气粉尘影响
车间粉尘量也是影响电雕打针的因素,粉尘量过大,容易粘附于涂油雕刻油的版面,影响雕刻针受力,造成打针。
16.结束语
总结以上打针因素,可以说比较繁杂,在生产过程中出现难以控制的打针现象时,需要根据本公司实际生产情况,逐一排查,最终找到原因,对症下药,才能起到事半功倍的效果。
由于一般制版厂家检测设备和检测手段的缺乏,会给查找原因带来诸多困难,有些打针现象根本查不出原因,这就要求管理者严格车间生产,做好环节质量控制,及各种生产工艺的规范化管理工作,防患于未然,才能进一步提高生产质量和效率。
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