凹印复合版及生产方法与钞券印制用凹印复合版与流程

1.本发明涉及凹版印刷技术领域，具体涉及一种凹印复合版及生产方法与钞券印制用凹印复合版。


背景技术：

2.在钞券印制行业中，传统的凹印版是通过雕刻凹版、电铸翻铸凸版，然后再翻铸凹版来制作的。目前此工艺存在如下问题：工艺繁琐，多工艺步骤使得残次品率及废品率较高；电铸工艺的环保性较差，而且生产成本较高。
3.为了克服传统工艺的上述问题，相关技术中通常使用激光雕刻工艺来制作钞券印制用凹印版，使用的版材通常为镍版，然而，镍版的激光雕刻难度较大，对于深度较深、宽度较窄的精细图文很难通过激光雕刻完成。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中利用镍版进行激光雕刻制作钞券印制用凹印版时存在的雕刻难度大的缺陷，从而提供一种凹印复合版及生产方法与钞券印制用凹印复合版。
5.为此，本发明提供一种凹印复合版，该凹印复合版包括雕刻层和支撑层，所述雕刻层为铜锌合金层，所述支撑层为维氏硬度190～230hv的金属层。
6.可选的，所述支撑层选自不锈钢层、镍层、镍基合金层、铝合金层和钛合金层中的至少一种，优选为镍层；
7.可选的，所述铜锌合金层中，铜与锌的重量比为(59～68)：(30～40)。
8.可选的，所述凹印复合版还包括位于所述雕刻层和所述支撑层之间的过渡层，所述过渡层中含有至少部分的氧化铝；
9.可选的，所述过渡层的厚度为0.005～0.05mm。
10.可选的，所述凹印复合版的厚度为0.74～0.75mm；
11.可选的，所述雕刻层的厚度为0.2～0.3mm；所述支撑层的厚度为0.45～0.54mm。
12.可选的，所述过渡层由铝粉在空气中经熔化、冷却后与雕刻层和支撑层渗透结合形成。
13.可选的，所述凹印复合版以180
°
～270
°
的弯折角度连续反复弯折至少9次后，所述雕刻层与所述支撑层未出现剥离；
14.可选的，所述凹印复合版以180
°
的弯折角度弯折至少12次后，所述雕刻层与所述支撑层未出现剥离；
15.可选的，所述凹印复合版的整体抗拉强度不小于410mpa，屈服强度不小于300mpa，断后伸长率为19～30％。
16.本发明还提供了一种凹印复合版的生产方法，包括如下操作：
17.分别对铜锌合金版、支撑金属版的一个表面进行粗糙处理、抛光、清洗和干燥，得
到具有粗糙面的待复合铜锌合金版和待复合支撑金属版；
18.在真空条件下对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温；
19.保温结束后，将所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版的粗糙面相对设置，异步轧制，得到热轧复合版；
20.对所述热轧复合版进行退火，冷轧，升温平整。
21.可选的，粗糙处理后，所述铜锌合金版粗糙面的粗糙度rz＝18～32μm，所述支撑金属版粗糙面的粗糙度rz＝18～32μm；
22.可选的，所述铜锌合金版的厚度为1.0～2.2mm，表面粗糙度rz≤10μm；所述支撑金属版的厚度为1.6～3.0mm，表面粗糙度rz≤15μm；
23.可选的，所述粗糙处理的方法选自激光刻蚀、球磨或模压中的任一种；
24.可选的，所述清洗包括四级清洗，一级清洗为有机试剂清洗，二级清洗为碱洗，三级清洗为酸洗，四级清洗为水洗；
25.可选的，有机试剂清洗例如可以是依次利用石油醚和酒精进行清洗；碱洗例如可以是利用质量百分比30～60％的氢氧化钠溶液和粒径≤200μm的碳酸钙粉末进行混合清洗；酸性清洗例如可以是利用质量百分比5～20％的硫酸溶液进行清洗。
26.可选的，所述干燥为真空干燥，抽真空并保持5～10min后升温干燥，真空度为500～1000pa，干燥温度为60～100℃，干燥时间为5～10min。
27.可选的，所述在真空条件下对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温，包括：在真空条件下分别以不同的温度对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温。
28.可选的，所述待复合铜锌合金版对应的真空度为1.33～5.0mpa，加热后温度为300～600℃，保温时间为20～40min；
29.可选的，所述待复合支撑金属版对应的真空度为1.33～5.0mpa，加热后温度为800～1100℃，保温时间为20～40min。
30.可选的，在进行异步轧制之前，所述生产方法还包括在相对设置的粗糙面之间设置铝粉的操作；
31.可选的，所述铝粉的设置厚度为5～20μm，铝粉的粒度≤100μm。
32.可选的，异步轧制时，支撑金属版侧轧辊的轧制速度为30～200m/s，铜锌合金版侧轧辊的轧制速度为30～200m/s，支撑金属版侧轧辊的轧制速度与铜锌合金版侧轧辊的轧制速度之比为(1.1～1.6)：1；
33.可选的，所述异步轧制的次数为5～10道次，单道次的压下率为5～10％；
34.可选的，所述退火温度为500～700℃，时间为20～60min；
35.可选的，所述冷轧次数为≥5道次，单道次的压下率为20～50％；
36.可选的，所述升温平整为升温至200～500℃，保温5～20min后，压平。
37.本发明还提供了一种钞券印制用凹印复合版，由上述任一项所述的凹印复合版或者通过上述任一项所述的生产方法生产的凹印复合版制成；
38.可选的，所述钞券印制用凹印复合版的雕刻层上具有激光雕刻图文，雕刻层及激光雕刻图文表面设有厚度为1～10μm的镀膜；
39.可选的，所述镀膜选自氮化铬镀膜、纯铬镀膜和金属陶瓷中的任一种。
40.本发明技术方案，具有如下优点：
41.1.本发明提供的凹印复合版，包括雕刻层和支撑层，其中雕刻层为铜锌合金层，具有较好的可雕刻性，易于进行激光雕刻，对于雕刻难度较大的精细图文具有较好的呈现效果；支撑层为机械性能较好的金属层，具有良好的耐久性，使得凹印复合版能够满足高印刷量的需要。因此，本发明的凹印复合版兼具较好的可雕刻性和耐久性，能够用于图文精度较高、印刷量较大的印刷领域，特别是钞券印制领域。
42.2.本发明提供的凹印复合版，可直接对铜锌合金层进行激光雕刻，激光雕刻完成后即可直接用于凹版印刷，相较于传统工艺，省略了图文制作方面的繁琐工艺，一方面能够避免多工艺步骤导致的缺陷累积，降低残次品率和废品率，另一方面激光雕刻成型能够显著增强图文还原度。
43.3.本发明提供的凹印复合版，在雕刻层和支撑层之间具有由铝粉在空气中经熔化、冷却后与雕刻层和支撑层渗透结合形成的过渡层，铝粉的熔化-冷却过程使得过渡层能够在雕刻层和支撑层之间发挥焊接作用，从而显著提升雕刻层与支撑层之间的结合强度，进一步提升凹印复合版的耐久性，使得该凹印复合版在印刷使用次数达到100万次时仍未出现变形、断裂或剥离的情况。
44.4.本发明提供的凹印复合版的生产方法，在复合前分别对铜锌合金版和支撑金属版的一个表面进行粗糙处理，能够去除待复合面的氧化物及杂质并增加轧制过程中复合面之间的摩擦力，这能够显著增加轧制过程中复合面之间的咬合强度，从而有效提升铜锌合金版和支撑金属版之间的结合强度。
45.5.本发明提供的凹印复合版的生产方法，轧制前在待复合铜锌合金版和待复合支撑金属版的粗糙面之间设置铝粉，一方面铝粉能够保护两个粗糙面在轧制过程中不被氧化，有利于两个粗糙面在轧制过程中较好地咬合，另一方面铜锌合金版和支撑金属版能够使铝粉熔化，铝粉的熔化-冷却过程能够在铜锌合金版和支撑金属版之间形成过渡层，发挥焊接作用，提高凹印复合版的结合力。
46.6.本发明提供的凹印复合版的生产方法，轧制时采用异步、异温轧制，并且对各自的轧制温度、轧制速度进行优化，使得铜锌合金版和支撑金属版在轧制时的变形更加协调一致，不仅能够有效提升两种版材之间的致密性和结合力，而且能够保证轧制后复合版材的平直度(整体平整度≤1mm)，解决了不同版材、薄版材复合轧制的难题。
47.7.本发明提供的凹印复合版的生产方法，在异步轧制进行到一定程度后，再进行冷轧，减厚到所需厚度，这使得版材在达到较薄的厚度时，版面不会起皮、开裂，有效保证了产品成品率。
具体实施方式
48.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
49.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验
步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
50.实施例1
51.本实施例提供一种凹印复合版的生产方法，包括如下操作：
52.(1)将厚度为1.7mm、宽度为550mm、长度为800mm、表面粗糙度rz≤5μm的h65铜锌合金版的一个表面进行球磨，至版面粗糙度均匀，粗糙度rz＝30μm
±
2μm；
53.将厚度为2.1mm、宽度为550mm、长度为800mm、表面粗糙度rz≤10μm的n6镍版的一个表面进行球磨，至版面粗糙度均匀，粗糙度rz＝30μm
±
2μm；
54.(2)球磨结束后，使用蜡基抛光膏和羊毛抛光轮分别对球磨后的铜锌合金版和镍版的球磨粗糙面进行抛光；
55.(3)抛光结束后，依次使用石油醚和酒精分别对两个抛光后的粗糙面进行有机试剂刷洗，以去除残留抛光膏及其他附着物；
56.(4)有机试剂刷洗结束后，使用500ml质量百分比为50％的氢氧化钠溶液和200g粒径≤200μm的碳酸钙粉末的混合物分别对两个粗糙面进行碱液刷洗；
57.(5)碱液刷洗结束后，使用1000ml质量百分比为10％的硫酸溶液分别对两个粗糙面进行酸液刷洗；
58.(6)酸液刷洗结束后，使用去离子水分别对两个粗糙面进行反复冲洗，直至粗糙面形成均匀的“水膜”，得待复合铜锌合金版和待复合镍版；
59.(7)去离子水冲洗结束后，将待复合铜锌合金版和待复合镍版置于真空炉中，先进行抽真空，达到最大真空度值(500pa)时，保持5min，然后设置温度为80℃，干燥5min；
60.(8)干燥结束后，将待复合铜锌合金版在真空炉中(3.3mpa)升温至500℃，并保温20min；将待复合镍版在真空炉中(2.0mpa)升温至950℃，并保温20min；
61.(9)保温结束后，将待复合镍版粗糙面朝上，待复合铜锌合金版粗糙面朝下，在待复合镍版的粗糙面均匀涂布10μm厚的铝粉(粒度≤100μm)后进行对接，置于轧机上进行异步轧制，镍版侧轧辊的轧制速度为60m/s，铜锌合金版侧轧辊的轧制速度为50m/s(镍版侧与铜锌合金版侧的轧制速度之比为1.2：1)，轧制5道次，每道次压下率为5～10％，得到整体平整度≤1mm的热轧复合版；
62.(10)将热轧复合版进行中间退火，退火温度为600℃，退火时间为30min，然后进行冷轧，每道次压下率为20～25％，直至复合版厚度为0.75mm；
63.(11)冷轧结束后，将复合版升温至300℃，保温5min，压平，室温冷却，得到凹印复合版。
64.本实施例制得的凹印复合版由雕刻层(0.25mm)、支撑层(0.45mm)以及位于雕刻层和支撑层之间的过渡层(0.05mm)构成，其中，雕刻层为铜锌合金层，支撑层为镍层，过渡层由铝粉在空气中经熔化、冷却后与铜锌合金层和镍层渗透结合形成。该凹印复合版的整体抗拉强度为618mpa，屈服强度为570mpa，断后伸长率为19％，180
°
反复弯折16次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
65.实施例2
66.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(1)中球磨结束后，铜锌合金版粗糙面的粗糙度rz＝22-28μm，镍版粗糙面的粗糙度rz＝22-28μm。
67.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为576mpa，屈服强度为512mpa，断后伸长率为26.3％，180
°
反复弯折15次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
68.实施例3
69.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(1)中球磨结束后，铜锌合金版粗糙面的粗糙度rz＝23-25um，镍版粗糙面的粗糙度rz＝23-25um。
70.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为480mpa，屈服强度为456mpa，断后伸长率为23.1％，180
°
反复弯折14次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
71.实施例4
72.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(8)中，经真空异温加热后，铜锌合金版的温度为300℃，镍版的温度为1100℃。
73.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为473mpa，屈服强度为344mpa，断后伸长率为24.8％，180
°
反复弯折14次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
74.实施例5
75.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(8)中，经真空异温加热后，铜锌合金版的温度为600℃，镍版的温度为800℃。
76.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为491mpa，屈服强度为307mpa，断后伸长率为29.7％，180
°
反复弯折13次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
77.实施例6
78.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中，铝粉的涂布厚度为5μm。
79.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为431mpa，屈服强度为365mpa，断后伸长率为27.6％，180
°
反复弯折12次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
80.实施例7
81.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中，铝粉的涂布厚度为20μm。
82.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为541mpa，屈服强度为434mpa，断后伸长率为24.3％，180
°
反复弯折17次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
83.实施例8
84.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中，铝粉的涂布厚度为25μm。
85.本对比例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为583mpa，屈服强度为491mpa，断后伸长率为25.4％，180
°
反复弯折15次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
86.实施例9
87.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中不涂布铝粉。
88.本对比例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为442mpa，屈服强度为380mpa，断后伸长率为26.4％，180
°
反复弯折13次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
89.实施例10
90.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中，异步轧制时，镍版侧轧辊的轧制速度为60m/s，铜锌合金版侧轧辊的轧制速度为45m/s(镍版侧与铜锌
合金版侧的轧制速度之比为1.33：1)。
91.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为661mpa，屈服强度为611mpa，断后伸长率为24.7％，180
°
反复弯折13次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
92.实施例11
93.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(9)中，异步轧制时，镍版侧轧辊的轧制速度为60m/s，铜锌合金版侧轧辊的轧制速度为37m/s(镍版侧与铜锌合金版侧的轧制速度之比为1.6：1)。
94.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为636mpa，屈服强度为523mpa，断后伸长率为29.3％，180
°
反复弯折20次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
95.实施例12
96.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例中利用厚度为5mm、宽度为550mm、长度为800mm、表面粗糙度rz≤30μm的304牌号的不锈钢版替换镍版。
97.本实施例凹印复合版中，支撑层为不锈钢层，该凹印复合版的整体抗拉强度为676mpa，屈服强度为583mpa，断后伸长率为29.6％，180
°
反复弯折16次至断裂后，雕刻层与支撑层未出现剥离。
98.实施例13
99.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本实施例操作(8)中，经真空加热后，铜锌合金版与镍版的温度均为500℃。
100.本实施例制得的凹印复合版的整体抗拉强度为490mpa，屈服强度为411mpa，断后伸长率为23.5％，180
°
反复弯折14次至断裂后，雕刻层与支撑层出现剥离。
101.对比例1
102.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本对比例操作(9)中采用同步轧制，轧辊的轧制速度为60m/s。
103.本对比例制得的凹印复合版中，雕刻层与支撑层之间存在肉眼可见的缝隙，180
°
反复弯折5次后雕刻层与支撑层剥离。
104.对比例2
105.按照实施例1的方法生产凹印复合版，不同的是：本对比例操作(9)中采用同步轧制，轧辊的轧制速度为50m/s。
106.本对比例制得的凹印复合版中，雕刻层与支撑层之间存在肉眼可见的缝隙，180
°
反复弯折4次后雕刻层与支撑层剥离。
107.实验例
108.分别对实施例1-13制得的凹印复合版与厚度为0.75mm的铜锌合金版和厚度为0.75mm的电镀镍版进行激光雕刻，完成图文表达后，磁控溅射镀膜3μm厚的氮化铬于图文面，得到钞券印制用凹印版，固定于印刷机，通过油墨将图文转移到承印物上，完成印刷。每张凹印版重复印刷多次，统计各凹印版出现断裂、变形或者分离时的最大印刷次数，每种凹印版重复实验3张，计算每种凹印版最大印刷次数的平均值，如表1所示。
109.表1计算每种凹印版最大印刷次数平均值
[0110][0111]
由表1可以看出，本发明的凹印复合版兼具较好的可雕刻性和耐久性，能够用于图文精度较高、印刷量较大的印刷领域，特别是钞券印刷领域。
[0112]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种凹印复合版，其特征在于，该凹印复合版包括雕刻层和支撑层，所述雕刻层为铜锌合金层，所述支撑层为维氏硬度190～230hv的金属层。2.根据权利要求1所述的凹印复合版，其特征在于，所述支撑层选自不锈钢层、镍层、镍基合金层、铝合金层和钛合金层中的至少一种，优选为镍层；可选的，所述铜锌合金层中，铜与锌的重量比为(59～68)：(30～40)。3.根据权利要求1或2所述的凹印复合版，其特征在于，所述凹印复合版还包括位于所述雕刻层和所述支撑层之间的过渡层，所述过渡层中含有至少部分的氧化铝；可选的，所述过渡层的厚度为0.005～0.05mm。4.根据权利要求1或2所述的凹印复合版，其特征在于，所述凹印复合版的厚度为0.74～0.75mm；可选的，所述雕刻层的厚度为0.2～0.3mm；所述支撑层的厚度为0.45～0.54mm。5.一种凹印复合版的生产方法，其特征在于，包括如下操作：分别对铜锌合金版、支撑金属版的一个表面进行粗糙处理、抛光、清洗和干燥，得到具有粗糙面的待复合铜锌合金版和待复合支撑金属版；在真空条件下对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温；保温结束后，将所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版的粗糙面相对设置，异步轧制，得到热轧复合版；对所述热轧复合版进行退火，冷轧，升温平整。6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，粗糙处理后，所述铜锌合金版粗糙面的粗糙度rz＝18～32μm，所述支撑金属版粗糙面的粗糙度rz＝18～32μm；可选的，所述铜锌合金版的厚度为1.0～2.2mm，表面粗糙度rz≤10μm；所述支撑金属版的厚度为1.6～3.0mm，表面粗糙度rz≤15μm；可选的，所述粗糙处理的方法选自激光刻蚀、球磨或模压中的任一种；可选的，所述清洗包括四级清洗，一级清洗为有机试剂清洗，二级清洗为碱洗，三级清洗为酸洗，四级清洗为水洗；可选的，所述干燥为真空干燥，抽真空并保持5～10min后升温干燥，真空度为500～1000pa，干燥温度为60～100℃，干燥时间为5～10min。7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述在真空条件下对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温，包括：在真空条件下分别以不同的温度对所述待复合铜锌合金版和所述待复合支撑金属版进行加热并保温；可选的，所述待复合铜锌合金版对应的真空度为1.33～5.0mpa，加热后温度为300～600℃，保温时间为20～40min；可选的，所述待复合支撑金属版对应的真空度为1.33～5.0mpa，加热后温度为800～1100℃，保温时间为20～40min。8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，在进行异步轧制之前，所述生产方法还包括在相对设置的粗糙面之间设置铝粉的操作；可选的，所述铝粉的设置厚度为5～20μm，铝粉的粒度≤100μm。9.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，异步轧制时，支撑金属版侧轧辊的轧
制速度为30～200m/s，铜锌合金版侧轧辊的轧制速度为30～200m/s，支撑金属版侧轧辊的轧制速度与铜锌合金版侧轧辊的轧制速度之比为(1.1～1.6)：1；可选的，所述异步轧制的次数为5～10道次，单道次的压下率为5～10％；可选的，所述退火温度为500～700℃，时间为20～60min；可选的，所述冷轧次数为≥5道次，单道次的压下率为20～50％；可选的，所述升温平整为升温至200～500℃，保温5～20min后，压平。10.一种钞券印制用凹印复合版，其特征在于，由权利要求1～4中任一项所述的凹印复合版或者通过权利要求5～9中任一项所述的生产方法生产的凹印复合版制成；可选的，所述钞券印制用凹印复合版的雕刻层上具有激光雕刻图文，雕刻层及激光雕刻图文表面设有厚度为1～10μm的镀膜；可选的，所述镀膜选自氮化铬镀膜、纯铬镀膜和金属陶瓷中的任一种。

技术总结
本发明涉及凹版印刷技术领域，具体涉及一种凹印复合版及生产方法与钞券印制用凹印复合版。本发明提供的凹印复合版，包括雕刻层和支撑层，其中雕刻层为铜锌合金层，具有较好的可雕刻性，易于进行激光雕刻，对于雕刻难度较大的精细图文具有较好的呈现效果；支撑层为机械性能较好的金属层，具有良好的耐久性，使得凹印复合版能够满足高印刷量的需要。因此，本发明的凹印复合版兼具较好的可雕刻性和耐久性，能够用于图文精度较高、印刷量较大的印刷领域，特别是钞券印刷领域。特别是钞券印刷领域。


技术研发人员：薛宝龙 王雪 刘雪敬 杨泽生 吕传东
受保护的技术使用者：中国印钞造币集团有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/9