电雕凹版打针因素分析

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1、电雕凹版打针因素分析电雕凹版打针因素分析1、前言前言 电雕凹版打针一直是困扰制版技术发展的难题，一直没有找到能够量化的检测数据进 行控制，使制版行业控制打针的任务成了任重而道远的难题，为进一步解决问题，找到问 题的根节点对症下药，现对造成打针的原因总结如下： 2影响电雕打针的因素影响电雕打针的因素 2.1 铁辊因素铁辊因素 2.1.1 铁辊同心度超标 2.1.2 铁辊版壁过薄或局部过薄 2.1.3 版辊动平衡超标 2.1.4 焊接应力（焊点、焊缝）影响铜层硬度 2.1.5 铁辊的其它影响因素(比如：版面毛刺、版辊带磁性、尺寸过大等问题) 2.2 电镀因素电镀因素在行业内部，一般认为电镀质量是造

2、成打针的主要因素，在排除铁辊影响因素的情况 下，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、延展性、晶粒硬度、延展性、晶粒 大小、内应力、镀层中的颗粒夹杂、针孔等缺陷大小、内应力、镀层中的颗粒夹杂、针孔等缺陷，现将影响机理、控制及维护要点论述如 下： 2.2.1 硬度对打针的影响硬度对打针的影响 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 190210HV，铜层过硬容易使电雕机打针，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

3、会缩短电子雕刻针使用寿命。 2.2.1.1 镀液成分对铜层硬度的影响镀液成分对铜层硬度的影响硫酸铜硫酸铜 对硬度没有明显的影响； 硫酸硫酸 硫酸的含量对硬度有一定影响，硫酸含量高硬度和保质期会提高； 氯离子氯离子 氯离子对硬度的影响不明显，但对镀层质量的影响比较大； 2.2.1.2 添加剂对铜层硬度的影响添加剂对铜层硬度的影响光亮硬化添加剂（光亮硬化添加剂（1#）：）：是镀层硬度的主要控 制因素，硬化剂过大，镀层硬度过高，容易打针；整平及高区防止烧焦添加剂（整平及高区防止烧焦添加剂（2#）：它的含量 能抑制 1#添加剂的作用，使镀层硬度降低、镀层韧 性增大； 2.2.1.3 工艺条件对铜层硬度

4、的影响工艺条件对铜层硬度的影响 温度：温度：温度低镀层硬度会提高，同时会造成添 加剂的消耗量变小； 电流密度电流密度：提高电流密度，可以促进阴极极化 度的提高，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，并促使 硬化剂中的成分在铜层中夹杂，从而提高铜层硬度。 阴极转动阴极转动：转速对镀层硬度基本没有影响，但过低的 转速容易使镀层中产生夹杂，镀层的整平性降低； 2.2.1.4 其他因素对铜层硬度的影响其他因素对铜层硬度的影响阳极质量：阳极质量：阳极的金属杂质过高，会影响使镀层的硬度提高，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

5、溶体（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比较重要的因素。 浸入面积：浸入面积：不当的浸入面积影响电流密度的准确计算，还会因阴阳极比例；这些细 节的问题都会造成添加剂的消耗量变化，容易使镀液中添加剂的比例失调； 2.2.2 晶粒大小对打针因素的影响晶粒大小对打针因素的影响添加剂中的轻元素及镀液中的金属杂质容易在晶界处夹杂，晶粒越大，硬度分布越不均匀（晶界处硬度最高） ，因此镀层晶粒越细小越好； Cu2+浓度的影响浓度的影响 在其它工艺参数和条件不变的条件下，铜离子浓度提 高，容易使结晶变粗大； 硫酸浓度的影响硫酸浓度的影响 硫酸含量的提高能使结晶细化，提 高镀层质

6、量； 温度的影响温度的影响 温度提高会使结晶变粗大，如图 6 所示。添加剂的影响添加剂的影响 添加剂能有效细化晶粒，但过多的含 量会使镀层的硬度、内应力增大，对电雕不利！阴极电流密度阴极电流密度 在电流密度的上限范围内，电流密度增加，会使结晶会细化， 但也会使镀层得硬度和内应力增加（如图 7 所示）。版辊转动线速度版辊转动线速度 过快的转速会使阴极上吸附的添加剂膜层变薄，同时还会降低浓度激化，会使结晶粗大； 2.2.3 残余应力对打针的影响残余应力对打针的影响不当的电镀工艺参数都会增大镀层中的内应力；目前 内应力对打针的影响还停留在理论阶段，正在寻找内应力测 试的方法和设备； 2.2.4 铜层

7、中的颗粒夹杂对打针的影响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、铜粉夹主盐结晶体夹杂、氢氧化物夹杂、阳极渣夹杂、铜粉夹 杂、灰尘杂、灰尘等。 2.2.4.1 主盐结晶体夹杂主盐结晶体夹杂 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；二是镀液中硫酸铜的含量过高，或硫酸的含量过高；三是实际工艺温度达不到正常需 要；四是工艺维护人员操作不当造成的；

8、2.2.4.2 氢氧化物夹杂氢氧化物夹杂 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 （或版辊转速低）造成。 2.2.4.3 阳极渣夹杂阳极渣夹杂 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、铜粉）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。 2.2.4.4 铜粉夹杂铜粉夹杂 2.2.5 镀层延展性（韧性）镀层延展性（韧性）在保证镀层硬度一致的情况下，如高镀层的延展性过大，会使电雕针受力增大，造成 打针，但具体还需要数据量化，现在正在寻找测试方法和设备；影响

9、因素有：添加剂：添加剂：1#添加剂能有效提高镀层的内应力，使镀层脆性增大；2#添加剂中含有大量 大分子表面活性剂，能有效提高镀层的延展性；镀液成分：镀液成分：硫酸铜含量高，硫酸含量低会使镀层的延展性提高，对电雕不利；温度：温度：温度高镀层的延展性会提高；电流密度：电流密度：电流密度提高镀层的延展性会下降；版辊转速：版辊转速：版辊转速会是镀层的延展性提高； 2.5 电雕因素电雕因素 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： 2.3.1 雕刻工艺对打针因素的影响雕刻工艺对打针因素的影响 雕刻线数雕刻线数 雕刻线数越低越容易打针； 电雕针脚电雕针脚 电

10、雕针脚越小越容易打针； 雕刻网角雕刻网角 雕刻网角越小版辊旋转越快，越容易打针； 雕刻频率雕刻频率 电雕频率越高越容易打针； 2.3.2 电雕针质量对打针因素的影响电雕针质量对打针因素的影响 钻石成色钻石成色 雕刻角度雕刻角度 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

11、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。 2.3.3 电雕人员操作因素电雕人员操作因素 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。