一种无缝铝合金管制的辊筒及制备方法和在凹版印刷版辊中的应用
阅读说明：本技术 一种无缝铝合金管制的辊筒及制备方法和在凹版印刷版辊中的应用 (Roller made of seamless aluminum alloy tube, preparation method and application in gravure printing roller ) 是由 曾常青 李舟 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本申请涉及凹版印刷版辊加工技术领域,具体公开了一种无缝铝合金管制的辊筒及制备方法和在凹版印刷版辊中的应用,无缝铝合金管制的辊筒为无缝铝合金管I、或为带有两层涂层的无缝铝合金管II；带有两层涂层的无缝铝合金管II中的两层涂层,其中的一层涂层为镍层I且紧邻无缝铝合金管I外周面设置,另一层涂层为镍-碳化硅-碳化钛复合层且设置在镍层I外周面上,无缝铝合金管I由以下组分制备而成：Si、Cu、Mn、Mg、Ti、Sb、Ni、Co、Cr、Zr、不可避免杂质元素、Al。无缝铝合金管制的辊筒,满足凹版印刷版辊作为基础的需求,以其为基础得到的凹版印刷版辊,单位体积的重量低,因此可增加一次空运凹版印刷版辊的运输量。(The application relates to the technical field of gravure printing roller processing, and particularly discloses a roller made of seamless aluminum alloy, a preparation method and application thereof in a gravure printing roller, wherein the roller made of seamless aluminum alloy is a seamless aluminum alloy pipe I or a seamless aluminum alloy pipe II with two layers of coatings; the seamless aluminum alloy pipe II with two coatings comprises two coatings, wherein one coating is a nickel layer I and is arranged close to the outer peripheral surface of the seamless aluminum alloy pipe I, the other coating is a nickel-silicon carbide-titanium carbide composite layer and is arranged on the outer peripheral surface of the nickel layer I, and the seamless aluminum alloy pipe I is prepared from the following components: si, Cu, Mn, Mg, Ti, Sb, Ni, Co, Cr, Zr, inevitable impurity elements and Al. The roller made of the seamless aluminum alloy meets the requirement that a gravure printing roller is taken as a base, and the weight of the gravure printing roller obtained on the basis of the roller is low in unit volume, so that the transportation amount of the gravure printing roller in one-time air transportation can be increased.)
技术领域
本申请涉及凹版印刷版辊加工技术领域，更具体地说，它涉及一种无缝铝合金管制的 辊筒及制备方法和在凹版印刷版辊中的应用。
背景技术
随着科技的进步和人们生活水平的提高，印刷行业也得到了迅速的发展。印刷主要分 为凸版印刷、凹版印刷、平板印刷、孔板印刷，其中凹版印刷中的图文部分低于印版表面的 空白部分，凹版印刷具有颜色鲜艳、层次丰富、印刷速度快、适应介质广、耐印力高、印品 质量稳定的特点而被广泛应用，且在包装印刷领域占据十分重要的地位。
凹版印刷离不开凹版印刷版辊，凹版印刷版辊包括钢制的辊筒，钢制的辊筒呈两端开 口且中空的圆柱形，钢制的辊筒是凹版印刷版辊的基础，具有较高的硬度，能够有效的增加 凹版印刷版辊的强度，钢制的辊筒的外周面固设有镍层，镍层采用热喷涂的方式将镍喷涂到 钢制的辊筒的外周面上。镍层的外周面固设有铜层，铜层也采用热喷涂的方式将铜喷涂到镍 层的外周面上，然后在铜层的外周面雕刻图案花纹，便于利用凹版印刷版辊进行印刷形成图 案。铜层的外周面固设有铬层，铬层也采用热喷涂的方式将铬喷涂到铜层的外周面上，增加 铜层的硬度，提高凹版印刷版辊的耐印力。申请人在实际加工运输中发现，在对凹版印刷版 辊进行大批量空运时，由于凹版印刷版辊的基础和载体为钢辊，钢辊的密度为7.8g/cm3左右， 钢制的辊筒承担了凹版印刷版辊的主要重量，而一次空运凹版印刷版辊的总载重一定且有限， 减少了一次空运凹版印刷版辊的运输量。
发明内容
为了减少凹版印刷版辊的重量，增加一次空运凹版印刷版辊的运输量，本申请提供一 种无缝铝合金管制的辊筒及其制备方法、以无缝铝合金管制的辊筒为基础的凹版印刷版辊及 该凹版印刷版辊的加工工艺。
第一方面，本申请提供一种无缝铝合金管制的辊筒，采用如下的技术方案：
一种无缝铝合金管制的辊筒，所述无缝铝合金管制的辊筒为无缝铝合金管I、或为带有两层涂 层的无缝铝合金管II；
带有两层涂层的无缝铝合金管II中的两层涂层，其中的一层涂层为镍层I且紧邻无缝铝合金 管I外周面设置，另一层涂层为镍-碳化硅-碳化钛复合层且设置在镍层I外周面上；
所述无缝铝合金管I由以下重量百分数的组分制备而成：Si：4.5-5.0％、Cu：3.0-3.4％、Mn： 2.6-3.0％、Mg：9.0-10.0％、Ti：2.2-2.6％、Sb：0.4-0.6％、Ni：0.3-0.5％、Co：0.2-0.3％、Cr： 0.2-0.3％、Zr：0.1-0.2％，不可避免杂质元素≤0.5％，余量为Al。
通过采用上述技术方案，申请人发现，传统凹版印刷版辊的辊筒为钢制的辊筒，钢制 的辊筒为凹版印刷版辊的基础，且钢制的辊筒的密度为8.0g/cm3左右，钢制的辊筒承担了凹 版印刷版辊的主要重量，并增加了凹版印刷版辊的单位体积重量。本申请中，辊筒采用无缝 铝合金管I或带有两层涂层的无缝铝合金管II，无缝铝合金管I以及带有两层涂层的无缝铝合 金管II的密度均为3.0g/cm3左右，相比辊筒采用钢制的辊筒而言，降低了单位体积的辊筒的 重量，进一步可降低凹版印刷版辊的重量，从而增加一次空运凹版印刷版辊的运输量。
同时本申请中的无缝铝合金管制的辊筒，无缝铝合金管I或带有两层涂层的无缝铝合 金管II，相比采用铝合金板卷板焊接而成的铝合金管而言，本申请的无缝铝合金管I或带有 两层涂层的无缝铝合金管II，能够避免铝合金板焊接并于焊接处出现氧化的情况，提高无缝 铝合金管制的辊筒的耐氧化性和使用寿命。
本申请的无缝铝合金管制的辊筒：无缝铝合金管I通过原料之间协同增效的作用，在 无缝铝合金管I具有良好的低密度情况下，还具有较高的抗拉强度，抗拉强度大于880MPa， 其大于钢制的辊筒，而且无缝铝合金管I还具有良好的硬度，维氏硬度大于260HV，其和钢 制的辊筒维氏硬度几乎相同，满足将无缝铝合金管I应用于凹版印刷版辊的需求，同时无缝 铝合金管I满足凹版印刷版辊对辊筒强度、硬度的情况下，降低了辊筒单位体积的重量，从 而增加一次空运凹版印刷版辊的运输量，满足市场需求。
本申请的无缝铝合金管制的辊筒：带有两层涂层的无缝铝合金管II，其具有较高的硬 度，维氏硬度大于390HV，在无缝铝合金管I外周面设置镍-碳化硅-碳化钛复合层，镍-碳化 硅-碳化钛复合层中的碳化硅、碳化钛能够对镍起到弥散分布的作用，细化镍-碳化硅-碳化钛 复合层的组织，通过镍、碳化硅、碳化钛之间的协同增效作用，增加无缝铝合金管II的机械 强度、硬度、耐磨性、耐蚀性，提高无缝铝合金管II的使用寿命，而且利用镍-碳化硅-碳化 钛复合层和无缝铝合金管I之间的镍层I，增加镍-碳化硅-碳化钛复合层和无缝铝合金管I的 结合强度。
本申请中的无缝铝合金管I的组分中，Si具有良好的铸造性和耐蚀性，其在无缝铝合 金管I中呈短杆状形态，可以改善无缝铝合金管I的强度、硬度。Mg具有良好的耐蚀性，而且能够有效的增加无缝铝合金管I的强度，同时结合Si，Si和Mg在无缝铝合金管I中形成MgSi化合物，可以改善无缝铝合金管I的强度。Cu具有固溶强化作用，其在无缝铝合金管I中形成CuAl2化合物，能够明显时效强化效果，同时结合Si、Mg，并利用Cu、Si、Mg之间 的复配协同增效作用，有效改善无缝铝合金管I的强度。
Ni具有良好的可塑性和耐蚀性，其在空气中不容易被氧化，可以改善无缝铝合金管I 的硬度、延展性、耐蚀性。Cr在无缝铝合金管I中形成(CrMn)Al12化合物，能够阻碍结晶的形核和长大过程，细化晶粒，还能够改善无缝铝合金管I的韧性和开裂敏感性，提高无缝铝合金管I的强度，同时由于Cu耐蚀性较低，此时加入Gr，Gr还能够降低Cu耐蚀性对无 缝铝合金管I的影响。
Mn在无缝铝合金管I中形成MnAl6化合物，MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起到阻碍作用，即阻碍再结晶过程，有效的细化再结晶晶粒，而且MnAl6化合物还能够溶解Fe，形成(Mn、Fe)Al6化合物。结合Mg，Mn能够对Mg起到补强的作用，并通过Mn和 Mg之间的协同增效作用，有效改善无缝铝合金管I的强度。Co在无缝铝合金管I中形成 Co2Al9化合物，Co2Al9化合物呈弥散状分布在无缝铝合金管I中，起到弥散强化和耐磨的 作用，同时结合Mn、Mg，并通过Co、Mn、Mg之间的协同增效作用，有效改善无缝铝合金 管I的强度。
Ti具有良好的机械性能，其在无缝铝合金管I中形成TiAl2化合物，TiAl2化合物为非 自发核心，使无缝铝合金管I组织细化。Zr在无缝铝合金管I中形成ZrAl3化合物，ZrAl3化 合物可以阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒，使无缝铝合金管I组织细化。结合Mn、Zr、Ti， 并通过Mn、Zr、Ti之间的协同增效作用，有效的细化无缝铝合金管I组织，提高无缝铝合金 管I的强度。
Na在无缝铝合金管I中以游离钠的形式存在时，容易使无缝铝合金管I出现脆性开裂 的情况，Si的存在，能够结合Na，并形成NaAlSi化合物，此时Na处于化合物状态，能够 避免Na析出而产生脆性开裂的情况，但是Mg存在的情况下，Mg、Na成竞争关系，而本申 请中含有较多的Mg，此时加入Sb，Sb能够结合Na形成Na3Sb化合物，能够避免Na析出 而产生脆性开裂的情况，提高无缝铝合金管I的强度和使用寿命。
可选的，所述无缝铝合金管I由以下重量百分数的组分制备而成：Si：4.8％、Cu：3.2％、 Mn：2.8％、Mg：9.5％、Ti：2.4％、Sb：0.5％、Ni：0.4％、Co：0.22％、Cr：0.25％、Zr：0.13％， 不可避免杂质元素≤0.5％，余量为Al。
通过采用上述技术方案，对无缝铝合金管I的组分进行优化，提高无缝铝合金管I的 性能。
可选的，所述镍-碳化硅-碳化钛复合层由包括以下重量份的原料制备而成：镍45-55 份、碳化硅16-20份、碳化钛9-10份。
通过采用上述技术方案，对镍-碳化硅-碳化钛复合层的原料进行优化，强化镍-碳化硅 -碳化钛复合层的组织，增加镍层I和镍-碳化硅-碳化钛复合层的结合强度，提高带有两层涂 层的无缝铝合金管II的硬度。
第二方面，本申请提供一种上述无缝铝合金管制的辊筒的制备方法，采用如下的技术 方案：
上述的一种无缝铝合金管制的辊筒的制备方法，具体如下：
当所述无缝铝合金管制的辊筒为无缝铝合金管I时，采用以下方法制备：
准备AlSi20、AlCu50、AlMn10、AlTi10、AlNi10、AlSb10、AlCo10、AlCr5、AlZr5、Mg锭、 Al锭，备用；
A、在不断搅拌的条件下，对Al锭进行加热，升温至790-800℃进行熔融，得到铝液；得到 的铝液中加入AlCo10、AlCr5、AlZr5、AlTi10，保温处理60-70min，扒渣，得到第一铝合金 混合液；
B、将步骤A中得到的第一铝合金混合液降温至750-760℃，加入AlSi20、AlMn10、AlNi10， 保温处理60-70min，扒渣，得到第二铝合金混合液；
C、将步骤B中得到的第二铝合金混合液降温至700-710℃，加入AlCu50、AlSb10、Sn锭、 Mg锭，保温处理50-60min，静置处理10-20min，扒渣，得到第三铝合金混合液；
D、将步骤C得到的第三铝合金混合液进行精炼除渣，然后静置处理10-20min，扒渣，浇铸 成型，得到铝合金棒；
E、将步骤D得到的铝合金棒降温至610-620℃，保温处理1-2h，然后降温至580-590℃，保 温处理6-7h，之后降温至570-580℃，保温处理9-10h，继续降温至550-560℃，保温处理3-5h， 再降温至450-460℃，挤压成管状，得到铝合金管半成品；
F、将铝合金管半成品升温至540-550℃，保温处理70-80min，然后在20s内迅速置于5-10℃ 冷水中，保温处理30-40min，之后升温至170-180℃，保温处理10-11h，降温至室温；
G、将铝合金管半成品升温至410-420℃，保温处理70-80min，然后在20s内迅速置于5-10℃ 冷水中，保温处理30-40min，之后升温至220-230℃，保温处理90-100min，然后在20s内迅 速置于5-10℃冷水中，保温处理30-40min；
H、将铝合金管半成品升温至140-150℃，保温处理9-10h，降温至110-120℃，保温处理4-5h， 降温至室温，得到无缝铝合金管I；
当所述无缝铝合金管制的辊筒为带有两层涂层的无缝铝合金管II时，采用以下方法制备：
(1)、制备无缝铝合金管I；
(2)、对步骤(1)得到的无缝铝合金管I进行超声水洗，然后在无缝铝合金管I两端分别安 装用于对无缝铝合金管I内周面进行保护的堵头，之后对无缝铝合金管I外周面进行研磨；
(3)、对步骤(2)处理后的无缝铝合金管I外周面进行超声水洗、酸洗、电解脱脂，然后在 无缝铝合金管I外周面热喷涂镍，形成镍层I，然后在镍层I外周面热喷涂复配混合物，形成 镍-碳化硅-碳化钛复合层，除去堵头，得到带有两层涂层的无缝铝合金管II。
通过采用上述技术方案，无缝铝合金管I的原料源自中间合金、金属单质，原料来源 广泛、成本低，采用多次降温、分步骤分批加入原料，能够使原料之间进行充分的反应，增 加原料混合的均匀性，然后经过浇铸成型，得到铝合金棒，之后对铝合金棒进行退火、加热 处理，经过挤压成管状，得到铝合金管半成品，然后对铝合金管半成品进行固溶、退火、淬 火、热处理，得到无缝铝合金管I，通过各个步骤之间的协同增效，降低铝合金棒在结晶凝固 过程中产生内应力的影响，而且还能够提高铝合金棒的机械强度，降低偏析，使铝合金棒组 织均匀化，有效的提高无缝铝合金管I的力学性能和耐蚀性，便于无缝铝合金管I的稳定加 工。
同时带有两层涂层的无缝铝合金管II，利用第一镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层之间 的协同增效作用，有效的增加带有两层涂层的无缝铝合金管II的机械性能和硬度。
可选的，步骤D中，精炼除渣采用以下方法：在不断搅拌的条件下，在第三铝合金混合液的表面加入除渣剂，同时向第三铝合金混合液中通入惰性气体，通气处理20-30min，从而完成精炼除渣。
通过采用上述技术方案，在第三铝合金混合液中加入除渣剂后，除渣剂漂浮在第三铝 合金混合液的表面，且在搅拌的情况下，第三铝合金混合液形成涡流并将除渣剂带到第三铝 合金混合液的底部，增加除渣剂和第三铝合金混合液的接触面积，同时在加入除渣剂时，向 第三铝合金混合液中通入惰性气体，进一步增加第三铝合金混合液的扰动，且进一步增加除 渣剂和第三铝合金混合液的接触面积，利用搅拌、惰性气体之间的协同作用，使除渣剂和第 三铝合金混合液进行充分接触，有效的除去第三铝合金混合液中的氢、浮游氧化夹渣物，提 高无缝铝合金管I的性能。
可选的，所述除渣剂为RJ-J3，除渣剂的添加量为第三铝合金混合液总重量的1-3％。
通过采用上述技术方案，除渣剂为RJ-J3，除渣剂RJ-J3中不含有钠盐，降低钠使无缝 铝合金管I产生脆性开裂，提高除渣剂的使用效果，并提高无缝铝合金管I的性能。
第三方面，本申请提供一种凹版印刷版辊，采用如下的技术方案：
一种凹版印刷版辊，包括两端开口且中空圆柱形的辊筒II、固设在两端开口且中空圆柱形的 辊筒外周面的，自内向外，依次为镍层、铜层和保护层，其中的两端开口且中空圆柱形的辊 筒为上述的无缝铝合金管制的辊筒。
通过采用上述技术方案，由于凹版印刷版辊采用无缝铝合金管制的辊筒为基础，其单 位体积的重量比钢制的辊筒低62％左右，因此可以降低单位体积的凹版印刷版辊的重量，从 而可以增加一次空运凹版印刷版辊的运输量。
进一步的，由于以无缝铝合金管制的辊筒为基础，特别是以带有两层涂层的无缝铝合 金管II为基础的得到的凹版印刷版辊，镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层之间的协同增效作用， 有效的增加无缝铝合金管II的机械性能和硬度。
可选的，所述保护层为铬层。
通过采用上述技术方案，铬层能够有效的提高铜层的强度、耐磨性和耐蚀性，并提高 凹版印刷版辊的实用性和使用寿命。
第四方面，本申请提供一种上述凹版印刷版辊的加工工艺，采用如下的技术方案：一种上述凹版印刷版辊的加工工艺，包括如下步骤：
S1、对无缝铝合金管制的辊筒进行超声水洗，然后在无缝铝合金管制的辊筒两端分别安装用 于对无缝铝合金管制的辊筒内周面进行保护的堵头，之后对无缝铝合金管制的辊筒外周面进 行研磨；
S2、对步骤S1处理后的无缝铝合金管制的辊筒外周面进行超声水洗、酸洗、电解脱脂，然后 在无缝铝合金管制的辊筒外周面热喷涂镍，形成镍层II；
S3、对步骤S2处理后的镍层II外周面热喷涂铜，形成铜层；
S4、对步骤S3处理后的铜层进行研磨，然后在铜层外周面涂覆激光感光胶液，烘干，形成胶 层，根据图案花纹，且利用掩模板，采用激光将图案花纹于胶层进行显影，且露出图案花纹 处的铜层，非图案花纹处的胶层保留；
S5、对步骤S4处理后，且于露出图案花纹处的铜层进行喷淋腐蚀，然后进行超声水洗，之后 除去非图案花纹处的胶层，露出图案花纹处的铜层处形成图案花纹；
S6、在步骤S5处理后的铜层外周面热喷涂保护层后，除去堵头，得到凹版印刷版辊。
通过采用上述技术方案，不仅实现了凹版印刷版辊的加工，而且还具有加工简便、稳 定的优点。
可选的，步骤S6的具体方法为：对步骤S5处理后的铜层外周面进行超声水洗、电解脱脂，然后在铜层外周面热喷涂铬，形成保护层，之后对保护层进行抛光。
通过采用上述技术方案，保护层设置为铬层，便于保护层的加工，而且铬层能够有效 的提高铜层的强度、耐磨性和耐蚀性，并提高凹版印刷版辊的实用性和使用寿命。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的无缝铝合金管制的辊筒：无缝铝合金管I或带有两层涂层的无缝铝合金管II，其 用于凹版印刷版辊，降低了凹版印刷版辊的单位体积重量，从而可增加一次空运凹版印刷版 辊的运输量，同时，本申请的无缝铝合金管制的辊筒具有较高的抗拉强度、硬度，满足应用 于凹版印刷版辊的需求，特别是带有两层涂层的无缝铝合金管II的无缝铝合金管制的辊筒， 利用镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层之间的协同增效作用，有效的提高无缝铝合金管II的机 械性能和硬度，从而增强了凹版印刷版辊的整体机械强度和硬度，提高了凹版印刷版辊的使 用寿命。
2、本申请的无缝铝合金管制的辊筒的制备方法，不仅具有制备稳定的优点，通过各个 步骤之间的协同增效，降低铝合金棒在结晶凝固过程中产生内应力的影响，降低偏析，使铝 合金棒组织均匀化，有效的提高无缝铝合金管的力学性能、耐蚀性。
3、本申请的凹版印刷版辊的加工工艺，具有加工简便、稳定的优点。
附图说明
图1是应用例1的凹版印刷版辊的截面示意图；
图2是应用例2的凹版印刷版辊的截面示意图。
附图标记说明：1、辊筒；11、无缝铝合金管I；12、镍层I；13、镍-碳化硅-碳化钛复合层；2、镍层II；3、铜层；4、保护层。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种无缝铝合金管制的辊筒，其为无缝铝合金管管I，无缝铝合金管I由以下重量百分数的组 分制备而成：Si：4.5％、Cu：3.0％、Mn：3.0％、Mg：10.0％、Ti：2.2％、Sb：0.4％、Ni： 0.5％、Co：0.2％、Cr：0.2％、Zr：0.2％，不可避免杂质元素≤0.5％，余量为Al。
无缝铝合金管I采用以下方法制备：
准备AlSi20、AlCu50、AlMn10、AlTi10、AlNi10、AlSb10、AlCo10、AlCr5、AlZr5、Mg锭、 Al锭，备用；
A、在不断搅拌的条件下，对Al锭进行加热，升温至790℃进行熔融，得到铝液，然后加入 AlCo10、AlCr5、AlZr5、AlTi10，保温处理70min，扒渣，得到第一铝合金混合液。
B、将步骤A中得到的第一铝合金混合液降温至750℃，加入AlSi20、AlMn10、AlNi10， 保温处理70min，扒渣，得到第二铝合金混合液。
C、将步骤B中得到的第二铝合金混合液降温至700℃，加入AlCu50、AlSb10、Sn锭、Mg锭，保温处理60min，扒渣，得到第三铝合金混合液。
D、在不断搅拌的条件下，将步骤C得到的第三铝合金混合液的表面加入除渣剂，除渣剂为RJ-J3，且选自泗水县圣源冶铸材料有限公司，除渣剂的添加量为第三铝合金混合液总 重量的1％，同时在加入除渣剂时，向第三铝合金混合液中通入氩气，通气处理30min，对第 三铝合金混合液进行精炼除渣。然后静置处理10-20min，扒渣，浇铸成型，得到铝合金棒。
E、将步骤D得到的铝合金棒降温至610℃，保温处理2h，然后降温至580℃，保温处理7h，之后降温至570℃，保温处理10h，继续降温至550℃，保温处理5h，再降温至450℃， 挤压成管状，得到铝合金管半成品。
F、将铝合金管半成品升温至540℃，保温处理80min，然后在20s内迅速置于10℃冷水中，保温处理30min，之后升温至170℃，保温处理11h，降温至室温。
G、将铝合金管半成品升温至410℃，保温处理80min，然后在20s内迅速置于10℃冷水中，保温处理30min，之后升温至220℃，保温处理100min，然后在20s内迅速置于10℃ 冷水中，保温处理30min。
H、将铝合金管半成品升温至140℃，保温处理10h，降温至110℃，保温处理5h，降温至室温，得到无缝铝合金管；
且，无缝铝合金管I内直径为300mm、外直径为360mm、长度为1200mm。
实施例2
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例1的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分不同， 其余部分和实施例1相同。
无缝铝合金管I由以下重量百分数的组分制备而成：Si：4.8％、Cu：3.2％、Mn：2.8％、 Mg：9.5％、Ti：2.4％、Sb：0.5％、Ni：0.4％、Co：0.22％、Cr：0.25％、Zr：0.13％，不可避 免杂质元素≤0.5％，余量为Al。
实施例3
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例1的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分不同， 其余部分和实施例1相同。
无缝铝合金管I由以下重量百分数的组分制备而成：Si：4.6％、Cu：3.1％、Mn：2.8％、 Mg：9.7％、Ti：2.5％、Sb：0.5％、Ni：0.4％、Co：0.25％、Cr：0.2％、Zr：0.15％，不可避 免杂质元素≤0.5％，余量为Al。
实施例4
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例1的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分不同， 其余部分和实施例1相同。
无缝铝合金管I由以下重量百分数的组分制备而成：Si：5.0％、Cu：3.4％、Mn：2.6％、 Mg：9.0％、Ti：2.6％、Sb：0.6％、Ni：0.3％、Co：0.3％、Cr：0.3％、Zr：0.1％，不可避免 杂质元素≤0.5％，余量为Al。
实施例5
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的制备方法不 同，其余部分和实施例2相同。
无缝铝合金管I采用以下方法制备：
准备AlSi20、AlCu50、AlMn10、AlTi10、AlNi10、AlSb10、AlCo10、AlCr5、AlZr5、Mg锭、 Al锭，备用；
A、在不断搅拌的条件下，对Al锭进行加热，升温至795℃进行熔融，得到铝液，然后加入 AlCo10、AlCr5、AlZr5、AlTi10，保温处理65min，扒渣，得到第一铝合金混合液。
B、将步骤A中得到的第一铝合金混合液降降温至755℃，加入AlSi20、AlMn10、AlNi10， 保温处理65min，扒渣，得到第二铝合金混合液。
C、将步骤B中得到的第二铝合金混合液降温至705℃，加入AlCu50、AlSb10、Sn锭、Mg锭，保温处理55min，扒渣，得到第三铝合金混合液。
D、在不断搅拌的条件下，将步骤C得到的第三铝合金混合液的表面加入除渣剂，除渣剂为RJ-J3，且选自泗水县圣源冶铸材料有限公司，除渣剂的添加量为第三铝合金混合液总 重量的2％，同时在加入除渣剂时，向第三铝合金混合液中通入氩气，通气处理25min，对第 三铝合金混合液进行精炼除渣。然后静置处理10-20min，扒渣，浇铸成型，得到铝合金棒。
E、将步骤D得到的铝合金棒降温至615℃，保温处理1.5h，然后降温至585℃，保温处理6.5h，之后降温至575℃，保温处理9.5h，继续降温至555℃，保温处理4h，再降温至 455℃，挤压成管状，得到铝合金管半成品。
F、将铝合金管半成品升温至545℃，保温处理75min，然后在20s内迅速置于8℃冷水中，保温处理35min，之后升温至175℃，保温处理10.5h，降温至室温。
G、将铝合金管半成品升温至415℃，保温处理75min，然后在20s内迅速置于8℃冷水中，保温处理35min，之后升温至225℃，保温处理95min，然后在20s内迅速置于8℃冷 水中，保温处理35min。
H、将铝合金管半成品升温至145℃，保温处理9.5h，降温至115℃，保温处理4.5h，降温至室温，得到无缝铝合金管；
且，无缝铝合金管I内直径为300mm、外直径为360mm、长度为1200mm。
实施例6
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的制备方法不 同，其余部分和实施例2相同。
无缝铝合金管I采用以下方法制备：
准备AlSi20、AlCu50、AlMn10、AlTi10、AlNi10、AlSb10、AlCo10、AlCr5、AlZr5、Mg锭、 Al锭，备用；
A、在不断搅拌的条件下，对Al锭进行加热，升温至800℃进行熔融，得到铝液，然后加入 AlCo10、AlCr5、AlZr5、AlTi10，保温处理60min，扒渣，得到第一铝合金混合液。
B、将步骤A中得到的第一铝合金混合液降温至760℃，加入AlSi20、AlMn10、AlNi10， 保温处理60min，扒渣，得到第二铝合金混合液。
C、将步骤B中得到的第二铝合金混合液降温至710℃，加入AlCu50、AlSb10、Sn锭、Mg锭，保温处理50min，扒渣，得到第三铝合金混合液。
D、在不断搅拌的条件下，将步骤C得到的第三铝合金混合液的表面加入除渣剂，除渣剂为RJ-J3，且选自泗水县圣源冶铸材料有限公司，除渣剂的添加量为第三铝合金混合液总 重量的3％，同时在加入除渣剂时，向第三铝合金混合液中通入氩气，通气处理20min，对第 三铝合金混合液进行精炼除渣。然后静置处理10-20min，扒渣，浇铸成型，得到铝合金棒。
E、将步骤D得到的铝合金棒降温至620℃，保温处理1h，然后降温至590℃，保温处理6h，之后降温至580℃，保温处理9h，继续降温至560℃，保温处理3h，再降温至460℃， 挤压成管状，得到铝合金管半成品。
F、将铝合金管半成品升温至550℃，保温处理70min，然后在20s内迅速置于5℃冷水中，保温处理40min，之后升温至180℃，保温处理10h，降温至室温。
G、将铝合金管半成品升温至420℃，保温处理70min，然后在20s内迅速置于5℃冷水中，保温处理40min，之后升温至230℃，保温处理90min，然后在20s内迅速置于5℃冷 水中，保温处理40min。
H、将铝合金管半成品升温至150℃，保温处理9h，降温至120℃，保温处理4h，降温至室温，得到无缝铝合金管；
且，无缝铝合金管I内直径为300mm、外直径为360mm、长度为1200mm。
实施例7
一种无缝铝合金管制的辊筒，其为带有两层涂层的无缝铝合金管II，带有两层涂层的无缝铝 合金管II中的两层涂层，其中的一层涂层为镍层I且紧邻无缝铝合金管外周面设置、另一涂 层为镍-碳化硅-碳化钛复合层且设置在镍层I外周面上。
带有两层涂层的无缝铝合金管II，采用以下方法制备：
(1)、制备无缝铝合金管I；
无缝铝合金管I采用实施例2制备得到，且无缝铝合金管I内直径为300mm、外直径为360mm、 长度为1200mm。
(2)、对步骤(1)得到的无缝铝合金管I进行超声水洗，然后在无缝铝合金管I两端分别安装用于对无缝铝合金管I内周面进行保护的堵头，之后对无缝铝合金管I外周面进行研磨。
(3)、对步骤(2)处理后的无缝铝合金管I外周面进行超声水洗、酸洗、电解脱脂，然后在无缝铝合金管I外周面热喷涂镍，形成镍层I，镍层的厚度为5μm，然后在镍层I外 周面热喷涂复配混合物，形成镍-碳化硅-碳化钛复合层，镍-碳化硅-碳化钛复合层的厚度为5μm，除去堵头，得到带有两层涂层的无缝铝合金管II。
上述的热喷涂镍采用氧乙炔火焰喷涂，喷涂角度为垂直喷涂，喷涂距离为230mm，且 喷涂镍后升温至410℃，保温处理2h，形成镍层I。
热喷涂复配混合物采用氧乙炔火焰喷涂，喷涂角度为垂直喷涂，喷涂距离为230mm， 且喷涂复配混合物后升温至410℃，保温处理2h，形成镍-碳化硅-碳化钛复合层。
复配混合物由以下原料配制而成：镍45kg、碳化硅20kg、碳化钛9kg，且镍为镍粉，碳化硅为碳化硅粉，碳化钛为碳化钛粉，将镍粉、碳化硅粉、碳化钛粉混合均匀，得到复配混合物。
实施例8
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，复配混合物的原料配比不同， 其余部分和实施例7相同。
复配混合物由以下原料配制而成：镍50kg、碳化硅18kg、碳化钛9.5kg。
实施例9
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，复配混合物的原料配比不同， 其余部分和实施例7相同。
复配混合物由以下原料配制而成：镍55kg、碳化硅16kg、碳化钛10kg。
实施例10
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，复配混合物的原料中未添加碳 化硅，其余部分和实施例7相同。
实施例11
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，复配混合物的原料中未添加碳 化钛，其余部分和实施例7相同。
实施例12
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，复配混合物的原料中未添加碳 化硅、碳化钛，其余部分和实施例7相同。
实施例13
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例7的区别之处在于，无缝铝合金管I的外周面未设 有镍层I，即无缝铝合金管I的外周面直接固设镍-碳化硅-碳化钛复合层，其余部分和实施例 7相同。
对比例
对比例1
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中未添 加Mn，其余部分和实施例2相同。
对比例2
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中未添 加Ti，其余部分和实施例2相同。
对比例3
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中未添 加Zr，其余部分和实施例2相同。
对比例4
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中未添 加Mn、Ti、Zr，其余部分和实施例2相同。
对比例5
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中Si的 含量3％，其余部分和实施例2相同。
对比例6
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中Si的 含量6％，其余部分和实施例2相同。
对比例7
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中Mg 的含量8％，其余部分和实施例2相同。
对比例8
一种无缝铝合金管制的辊筒，其和实施例2的区别之处在于，无缝铝合金管I的组分中Mg 的含量12％，其余部分和实施例2相同。
对比例9
一种用于凹版印刷版辊的钢制的辊筒，钢制的辊筒采用市售低碳钢辊，低碳钢辊内直径为 300mm、外直径为360mm、长度为1200mm。
辊筒的性能检测
将实施例1-6和对比例1-8得到的无缝铝合金管制的辊筒，以及对比例9的钢制的辊筒，进 行下述性能检测，检测结果如表1所示。
其中，将无缝铝合金管制或钢制的辊筒加工成试棒，试棒的直径为10mm、长度为100mm，对试棒的密度进行检测，并采用山东山材试验仪器有限公司的WDW-30D微机控制 电子式万能试验机对试棒的抗拉强度进行检测；
将无缝铝合金管制或钢制的辊筒加工成试块，试块的尺寸为50mm×25mm×5mm，并采用山 东山材试验仪器有限公司的HV-50A型维氏硬度计对试块的维氏硬度进行检测。
表1辊筒的检测结果
检测项目 密度/(g/cm<sup>3</sup>) 抗拉强度/(MPa) 维氏硬度/(HV) 实施例1 2.92 886.4 260.3 实施例2 2.93 915.2 275.2 实施例3 2.94 906.5 270.5 实施例4 2.95 894.1 265.7 实施例5 2.94 922.1 278.6 实施例6 2.95 901.3 267.8 对比例1 2.81 793.5 206.3 对比例2 2.88 806.8 211.5 对比例3 2.92 838.3 238.9 对比例4 2.75 714.3 188.4 对比例5 2.95 840.2 240.4 对比例6 2.92 831.4 235.6 对比例7 2.95 848.5 251.8 对比例8 2.91 864.3 250.3 对比例9 7.85 872.4 271.4
从上表1中实施例1-6、对比例9进行对比，可以看出，本申请的无缝铝合金管I不仅具有较 低的密度，密度为2.92-2.95g/cm3，相较对比例9的钢制的辊筒，其密度降低了62％左右。本 申请的无缝铝合金管I还具有良好的抗拉强度，抗拉强度为886.4-922.1MPa，相较对比例9 的钢制的辊筒，其抗拉强度提高了1.6-5.7％，同时，本申请的无缝铝合金管I还具有较高的 维氏硬度，维氏硬度为260.3-278.6HV，相较对比例9的钢制的辊筒，其和钢制辊筒的维氏硬 度几乎相同。由此表明本申请的无缝铝合金管I可以应用于凹版印刷版辊中作为基础使用的 需求。
特别是实施例2，由Si：4.8％、Cu：3.2％、Mn：2.8％、Mg：9.5％、Ti：2.4％、Sb：0.5％、Ni：0.4％、Co：0.22％、Cr：0.25％、Zr：0.13％，不可避免杂质元素≤0.5％，余量为Al的重量百分数的组分制备而成的无缝铝合金管I，具有更好的抗拉强度和维氏硬度，因此其更适用于作为凹版印刷版辊的基础。
进一步，通过实施例2和对比例1-4进行比较，可以看出，在无缝铝合金管I中加入Mn、Ti、Zr，并通过Mn、Ti、Zr之间的协同增效作用，明显提高了无缝铝合金管I的抗拉 强度、维氏硬度，从而增加其作为凹版印刷版辊的基础使用时，所得的凹版印刷版辊的使用 寿命。
通过实施例2和实施例5-8进行比较，由此可以看出，无缝铝合金管中Mg的含量9.0-10.0％、Si的含量为4.5-5.0％，能够明显提高无缝铝合金管的性能，进而增加凹版印刷版 辊的使用寿命。
分别采用实施例7-13无缝铝合金管制的辊筒的制备方法，对尺寸为50mm×25mm×5mm的铝合金试块表面固设镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层，铝合金试块为实施例2中无缝铝合金管I加工而成，以此对镍-碳化硅-碳化钛复合层的维氏硬度，以及铝合金试块和镍-碳 化硅-碳化钛复合层、镍层I和复合层之间的结合强度进行检测，检测结果如表2所示。
其中，采用山东山材试验仪器有限公司的HV-50A型维氏硬度计对维氏硬度进行检测； 依据GB/T8642-2002《热喷涂结合强度的测定》，对结合强度进行检测。
表2镍-碳化硅-碳化钛复合层的检测结果
从上表2中可以看出，在采用实施例7-9的制备方法，于铝合金试块表面依次固设镍层I、镍 -碳化硅-碳化钛复合层，维氏硬度为398.5-412.3HV，采用实施例10-12的制备方法，于铝合 金试块表面依次固设镍层I、复合层或镍层，其维氏硬度为331.2-347.4HV，由此可以看出， 在铝合金试块表面依次固设镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层，能够提高铝合金试块表面的维 氏硬度，进而在无缝铝合金管I的表面依次固设镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层，能够提高 无缝铝合金管I的维氏硬度，其可能是由于复合层中镍、碳化硅、碳化钛三者之间的协同增 效作用。
进一步，采用实施例7的制备方法，于铝合金试块表面依次固设镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层，维氏硬度为401.2HV，相比实施例2中没有固设镍层I、镍-碳化硅-碳化钛复合层，维氏硬度提高了45.6％。
进一步，采用实施例7、实施例10、实施例11、实施例12、实施例13的方法，于铝 合金试块表面依次固设镍层I、复合层，在复合层的原料中含有碳化硅、碳化钛，虽然降低了复合层和镍层I的结合强度，但是在铝合金试块和复合层之间设置的镍层I，可以弥补含有碳 化硅、碳化钛所得的复合层对其结合强度的影响。
应用例
应用例1
一种凹版印刷版辊，其结构示意图如图1所示，包括两端开口且中空圆柱形的辊筒1、固设 在两端开口且中空圆柱形的辊筒外周面的，自内向外，依次为镍层II2、铜层3和保护层4。 保护层4为铬层，两端开口且中空圆柱形的辊筒1为实施例2所得的无缝铝合金管I11，无缝 铝合金管制的辊筒1内直径为300mm、外直径为360mm、长度为1200mm。
该凹版印刷版辊，由于辊筒1为凹版印刷版辊的基础，辊筒1采用无缝铝合金管I11， 无缝铝合金管I11的密度为3.0g/cm3左右，相比辊筒1采用钢制的辊筒而言，本申请采用无 缝铝合金管I11，明显降低了辊筒1的单位体积重量，从而可以增加一次空运凹版印刷版辊的 运输量。同时，在无缝铝合金管I11和铜层3之间设置镍层II2，保证了凹版印刷版辊的整体 使用强度，提高凹版印刷版辊的使用寿命。
一种凹版印刷版辊的加工工艺，包括如下步骤：
S1、对无缝铝合金管制的辊筒1进行超声水洗，然后在无缝铝合金管制的辊筒1两端分别安 装用于对无缝铝合金管制的辊筒1内周面进行保护的堵头，之后对无缝铝合金管制的辊筒1 外周面进行研磨。
S2、对步骤S1处理后的无缝铝合金管制的辊筒1外周面进行超声水洗、酸洗、电解脱 脂，然后在无缝铝合金管制的辊筒1外周面热喷涂镍，形成镍层II2，镍层II2的厚度为5μm； 上述的热喷涂镍采用氧乙炔火焰喷涂，喷涂角度为垂直喷涂，喷涂距离为230mm，且喷涂镍 后升温至410℃，保温处理2h，形成镍层II2。
S3、对步骤S2处理后的镍层II2外周面热喷涂铜，形成铜层3，铜层3的厚度为130 μm；
上述的热喷涂铜采用氧乙炔火焰喷涂，喷涂角度为垂直喷涂，喷涂距离为230mm，且喷涂铜 后升温至410℃，保温处理3h，形成铜层3。
S4、对步骤S3处理后的铜层3进行研磨，然后在铜层3外周面涂覆激光感光胶，激光感光胶为RD-PFR/PFS，且选自深圳市容大感光科技股份有限公司，烘干，形成胶层，胶层 的厚度为0.15mm，根据图案花纹，且利用掩模板，采用激光将图案花纹于胶层进行显影，且 露出图案花纹处的铜层3，非图案花纹处的胶层保留。
S5、对步骤S4处理后，且于露出图案花纹处的铜层3进行喷淋腐蚀，然后进行超声水 洗，之后除去非图案花纹处的胶层，露出图案花纹处的铜层3处形成图案花纹；
上述的喷淋腐蚀采用腐蚀液，腐蚀液为波美度在36的三氯化铁溶液，腐蚀时间为10s，腐蚀 温度为30℃。
S6、对步骤S5处理后的铜层3外周面进行超声水洗、电解脱脂，然后在铜层3外周面热喷涂铬，形成铬层，铬层的厚度为5μm，之后对铬层进行抛光，除去堵头，得到凹版印刷 版辊；
上述的热喷涂铬采用氧乙炔火焰喷涂，喷涂角度为垂直喷涂，喷涂距离为230mm，且喷涂铬 后升温至410℃，保温处理1h，形成铬层。
应用例2
一种凹版印刷版辊，其结构示意图如图2所示，包括两端开口且中空圆柱形的辊筒1、固设 在两端开口且中空圆柱形的辊筒外周面的，自内向外，依次为镍层II2、铜层3和保护层4， 保护层4为铬层。两端开口且中空圆柱形的辊筒1为实施例7所得的带有两层涂层的无缝铝 合金管II。
辊筒1即为带有两层涂层的无缝铝合金管II，由内向外依次为无缝铝合金管I11、紧邻 无缝铝合金管I11外周面设置的镍层I12及紧贴镍层I12的外周面设置的镍-碳化硅-碳化钛复 合层13。
涂层的性能检测
分别对实施例2、对比例1-4得到的无缝铝合金管制的辊筒，以及对比例9的钢制的辊筒，加 工成50mm×25mm×5mm的试块，且采用应用例1凹版印刷版辊加工工艺中，步骤S1、步 骤S2的方法，对试块表面固设镍层II，以此对试块和镍层II之间的结合强度进行检测，检测 结果如表3所示。
其中，依据GB/T8642-2002《热喷涂结合强度的测定》，对结合强度进行检测。
表3结合强度的检测结果
检测项目 试块和镍层II的结合强度/(MPa) 实施例2 45.5 对比例1 42.8 对比例2 43.1 对比例3 43.6 对比例4 41.1 对比例9 22.8
从上表3中可以看出，采用实施例2加工得到的试块，且在其表面固设镍层II，试块和镍层 II的结合强度大于45MPa，具体为45.2MPa，具有良好的结合强度，从而采用无缝铝合金制 的辊筒可以作为凹版印刷版辊的基础使用，最终得到凹版印刷版辊。
采用对比例1-4加工得到的试块，且在其表面固设镍层II，试块和镍层II的结合强度 为41.1-43.6MPa，由此可以看出，以实施例2加工得到的试块，并通过Mn、Ti、Zr之间的协同增效作用，能够增加试块和镍层II的结合强度，在原料中加入Mn、Ti、Zr，试块和镍层II的结合强度提高了5.6-9.9％，从而在无缝铝合金管I的原料中加入Mn、Ti、Zr，可以提高其和镍层II的结合强度。
进一步，这可能是由于无缝铝合金制的辊筒具有较高的硬度，降低无缝铝合金制的辊 筒因塑性而影响其和镍层II的结合强度，进而提高无缝铝合金制的辊筒与铜层II的结合强度， 从而可以提高凹版印刷版辊的使用寿命和实用性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在 阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的 权利要求范围内都受到专利法的保护。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种页面分离方法及装置