一种碳化钨涂层网纹辊的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化钨涂层网纹辊的制备方法。针对传统激光雕刻陶瓷网纹辊线数不高，网孔轮廓不够清晰，涂层结合强度不高易脱落，涂层孔隙率大，易沾墨不易清洗等问题，本发明专利技术采用在铝或钢金属辊上，喷涂碳化钨涂层，涂层厚度0.05‑1.0mm、显微硬度1100‑1400HV0.3、涂层致密(孔隙率＜0.5％)、结合强度高(＞75MPa)、不易脱落，磨削抛光后Ra＜0.2um，采用Meridian Hercules纳米脉冲激光器，采用多光束、多次打击和单色/灰度雕刻技术，网线数可达1600线/英寸，网穴形状多样，有30°、60°六角形，45°斜纹、波浪纹等，网穴形状规则均匀、内壁光滑、载墨量准确、释墨量优良、涂层致密、不易沾墨、易清洗，对于印刷高质量的印品，意义重大。

A Manufacturing Method of Tungsten Carbide Coated Reticulated Roller

The invention relates to a preparation method of tungsten carbide coated reticulated roller. Aiming at the problems of low line number, unclear mesh outline, low bonding strength of coating, large porosity of coating, easy ink staining and difficult cleaning of traditional laser carving ceramic mesh rollers, the present invention adopts spraying tungsten carbide coating on aluminium or steel metal rollers, with coating thickness of 0.05 1.0 mm, microhardness of 1100 1400HV0.3, compact coating (porosity < 0.5%) and high bonding strength (> 75 MPa), not easy to fall off, Ra<0.2um after grinding and polishing, using Meridian Hercules nano-pulse laser, using multi-beam, multiple strikes and monochrome/gray-scale engraving technology, the number of mesh lines can reach 1600 lines/inch, the shape of mesh holes is diverse, with 30 degrees, 60 degrees hexagonal, 45 degrees twill, wavy, etc. The shape of mesh holes is regular, the inner wall is smooth, the ink load is accurate, the ink release is excellent, coating. It is of great significance for printing high-quality printed products because of its compact layer, non-ink-staining and easy cleaning.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨涂层网纹辊的制造方法
本专利技术属于网纹辊
，具体涉及一种用激光束在超音速火焰喷涂碳化钨涂层表面雕刻网纹辊的方法。
技术介绍
网纹辊主要分金属网纹辊和激光雕刻陶瓷网纹辊。金属网纹辊一般是在金属辊表面进行电雕或机械挤压雕刻后电镀铬层；激光雕刻陶瓷网纹辊是在金属辊表面喷涂合金底层，再等离子喷涂陶瓷层，经磨削抛光后，激光雕刻出网穴，再进行精抛。激光雕刻陶瓷网纹辊硬度高、传墨量大，可印刷满版、色彩鲜艳、吸墨量大的印品。金属镀铬网纹辊的耐印率为1000-3000万次，极易磨损，磨损后网穴体积发生变化，影响印刷质量。激光雕刻陶瓷网纹辊耐磨性高出镀铬辊20-30倍,可达4亿印次，耐磨性好,可使用刮刀装置。传统激光雕刻陶瓷网纹辊主要有两种，一种为CO2激光雕刻网纹辊，能满足中低档印刷的需要，可印刷全色调及较粗的文字，但仍存在很大的问题，主要表现在：1)CO2激光的波长为10.6微米，聚焦后光斑较大，适用于雕刻网孔比较大，网孔排列不太密的网纹辊，即线数不太高的网纹辊，有效网线约为80－300lpi；2)CO2激光在雕刻陶瓷时，CO2激光的峰值功率密度与能量密度还不是很高，在雕刻时，部分陶瓷材料气化，还有部分陶瓷材料仍处于熔覆状态，在网孔内壁留下岩浆状表面，容易引起油墨或水墨的堵塞；3)较大功率的CO2激光器，结构较复杂，体积较大，运行时需消耗氦气、氮气、CO2，生产成本较高。另一种为Nd:YAG激光雕刻网纹辊，YAG激光器的波长为1.06微米，聚焦后光斑的大小为CO2激光器的十分之一，提高了功率密度，克服了网孔和网墙残存陶瓷熔融物造成网孔轮廓不够清晰和辊面不够平整的问题，使激光雕刻之后无需再精整加工，使网线数及网孔清晰度得到了一定的改善，但因光束模式不好，聚焦后光斑还是较大，加工的线数只能提高到600-800线左右。专利申请CN201711007554.4公开了一种碳化钨网纹辊及其制造方法，采用低电功率、内送粉等离子喷涂系统喷涂碳化钨，喷涂后进行封孔处理，封闭涂层内通孔，避免外来介质渗透腐蚀基体。传统等离子喷涂技术，等离子射流温度超过10000℃，喷涂过程中，WC颗粒被加热到超过WC的分解温度(2755℃)，也超过了WC的熔融温度(2800℃)，碳化钨分解严重,导致涂层硬度和耐磨性能下降。超音速火焰喷涂是利用煤油、丙烷、丙烯等燃料、利用高压氧气或空气作为液体燃料氧化剂—助燃气体，一起在燃烧室内连续燃烧，产生高温、高速燃烧焰流，燃烧焰流速度可达1500m/s以上，采用轴向或者径向将粉末送进火焰，粉末粒子被加热至熔融或半熔融状态，并加速到300-500m/s或更高，从而获得结合强度高、致密的高质量的涂层，其火焰速度很高，但温度相对较低，对于WC系粉末，可以有效地抑制WC在喷涂过程中的分解，涂层不仅结合强度高，且致密，耐蚀性好、摩擦系数小。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对传统激光雕刻陶瓷网纹辊线数不高、网孔轮廓不够清晰、涂层结合强度不高易脱落、涂层孔隙率大、易沾墨不易清洗、传统等离子喷涂技术导致WC分解严重从而降低涂层性能等问题，提供一种可提高线数、网孔轮廓清晰度及网纹辊耐蚀性、耐磨性的碳化钨涂层网纹辊的制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：(1)用超音速火焰喷涂方法在金属辊表面制备一层碳化钨涂层；(2)通过机械磨削加工和精密抛光；(3)设定目标线数和网孔形状，根据网孔大小调节移动步长和辊转速，通过采用多光束、多次打击和单色/灰度雕刻技术，在辊表面雕刻出设定线数和网孔形状。作为优选地，所述超音速火焰喷涂选自超音速氧气助燃火焰喷涂、超音速空气助燃火焰喷涂中的一种或多种；作为优选地，所述金属辊选自铝金属辊、钢金属辊中的一种或多种；作为优选地，所述碳化钨涂层包含WC硬质相的涂层；作为优选地，所述WC硬质相的涂层选自WC-Co、WC-Ni、WC-CoCr、WC-NiCr、WC-CrCNi涂层中的一种或多种；作为优选地，所述涂层的厚度为0.05-1.0mm；作为优选地，步骤(2)中辊面粗糙度磨抛至Ra＜0.2um；作为优选地，所述网孔形状选自30°、60°六角形，45°斜纹、波浪纹中的一种或多种；作为优选地，所述线数为20-1600线/英寸。本专利技术相对于现有技术具有如下技术效果：(1)本专利技术所述的一种碳化钨涂层网纹辊的制备方法，采用超音速火焰喷涂方法在铝或钢金属辊上喷涂碳化钨涂层，涂层厚度0.05-1.0mm，包括钴基、镍基或者钴铬基碳化钨涂层。碳化钨涂层显微硬度1100-1400HV0.3、涂层致密(孔隙率＜0.5％)、结合强度高(＞75MPa)、不易脱落；(2)喷涂后无需封孔处理，磨削抛光后Ra＜0.2um，采用MeridianHercules纳米脉冲激光器，采用多光束、多次打击和单色/灰度雕刻技术，网线数可达1600线/英寸，网穴形状多样，有30°六角形、60°六角形，45°斜纹、波浪纹等，网穴形状规则均匀、内壁光滑、载墨量准确、释墨量优良，不易沾墨、易清洗，对于印刷高质量的印品，意义重大；(3)避免了电镀铬造成的环境污染问题，生产过程无废水、废渣等有害物质产生，环保性能更优；(4)相对于传统的等离子喷涂技术，显著降低碳化钨的分解，改善涂层的硬度和耐磨性能，提高产品质量和使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例1超音速氧气助燃火焰喷涂WC涂层金相图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1(1)选择φ199.8mm的铝辊，然后经过常规的除油喷砂，用超音速氧气助燃火焰(HVOF)喷枪喷涂WC-10Co-4Cr涂层，煤油25L/min，氧气900L/min，喷距380mm，工件线速度65m/min，送粉率120g/min，喷涂涂层厚度0.15mm，涂层金相图如图1所示；(2)磨削加工和抛光后尺寸到φ200mm，涂层厚度0.10mm，光洁度达到Ra0.05；(3)采用MeridianHercules纳米脉冲激光器，采用多光束、脉冲60和120ns，20mm聚焦镜，多次打击和灰度雕刻技术，网线数1600线/英寸，45°斜纹，网穴形状规则均匀、内壁光滑。上机使用12个月，辊面没有磨损，载墨量准确、释墨量优良、不易沾墨、易清洗。实施例2(1)选择φ499.6mm的钢辊，经过常规的除油喷砂，用超音速空气助燃火焰(HVAF)喷涂WC-Ni，空气0.55MPa，丙烷0.48MPa，H2流量为30L/min，工件线速度120m/min，送粉率110g/min；(2)磨削加工和抛光后尺寸到φ500mm，涂层厚度0.20mm，光洁度达到Ra0.05；(3)采用MeridianHercules纳米脉冲激光器，采用多光束、脉冲60和120ns，30mm聚焦镜，多次打击和单色雕刻技术，网线数1500线/英寸，60°斜纹，网穴形状规则均匀、内壁光滑。上机使用10个月，辊面没有磨损，载墨量准确、释墨量优良、不易沾墨、易清洗。对比例1(1)选择φ199.8mm的铝辊，然后经过常规的除油喷砂，用低电功率、内送粉等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化钨网纹辊的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)用超音速火焰喷涂方法在金属辊表面制备一层碳化钨涂层；(2)通过机械磨削加工和精密抛光；(3)设定目标线数和网孔形状，根据网孔大小调节移动步长和辊转速，通过采用多光束、多次打击和单色/灰度雕刻技术，在辊表面雕刻出设定线数和网孔形状。

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨网纹辊的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)用超音速火焰喷涂方法在金属辊表面制备一层碳化钨涂层；(2)通过机械磨削加工和精密抛光；(3)设定目标线数和网孔形状，根据网孔大小调节移动步长和辊转速，通过采用多光束、多次打击和单色/灰度雕刻技术，在辊表面雕刻出设定线数和网孔形状。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超音速火焰喷涂选自超音速氧气助燃火焰喷涂、超音速空气助燃火焰喷涂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属辊选自铝金属辊、钢金属辊中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱霞高，张忠诚，朱晖朝，鲍雪球，王枫，
申请(专利权)人：广东省新材料研究所，广州粤鑫激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44