Hva er kjemisk etsing?
(1) Prinsipper og egenskaper ved kjemisk etsing
Kjemisk etsing er en prosessmetode som utsetter delene som krever prosessering for et kjemisk medium, hvor det oppstår en kjemisk reaksjon, som får materialet til å korrodere og løse seg opp, og dermed oppnå den nødvendige formen og størrelsen. Under kjemisk etsing bør delene av arbeidsstykkets overflate som ikke skal bearbeides først dekkes med et korrosjonsbestandig-belegg. Deretter senkes arbeidsstykket ned i etseløsningen, eller etseløsningen påføres arbeidsstykkeoverflaten, og fjerner kvoten fra de utsatte områdene for å oppnå behandlingsmålet.
Kjemisk etsing kan behandle både metalliske og ikke-metalliske (som glass, skifer osv.) materialer, påvirkes ikke av hardheten til materialet som behandles, og forårsaker ikke fysiske endringer. Etter bearbeiding er overflaten fri for grader, deformeres ikke og utviser ikke arbeidsherding. Enhver overflate som etseløsningen kan trenge inn i kan bearbeides, noe som gjør den egnet for overflater som er vanskelige å bearbeide mekanisk. Ingen klemmer er nødvendig under bearbeiding. Siden etseløsningen og dampen forurenser miljøet og er skadelig for utstyr og menneskers helse, må passende beskyttelsestiltak tas under behandlingen.
Kjemisk etsing brukes hovedsakelig i formproduksjon for å behandle mønstre, design og tekst på overflaten av plastformhulrom, med foto-etsing som den mest brukte.
Foto-etsing innebærer å fotografere det nødvendige bildet på et fotografisk negativ, og deretter dupliseres bildet på negativet på arbeidsflaten til formhulen belagt med en fotosensitiv emulsjon (emulsjon) gjennom en fotokjemisk reaksjon. Det eksponerte filmlaget blir uløselig i vann og dets korrosjonsbestandighet forbedres. Det ueksponerte filmlaget er vann-oppløselig; etter vasking med vann for å fjerne det ueksponerte filmlaget, blir en del av metallet eksponert. Gjennom nedsenking i etseløsningen oppnås de nødvendige mønstrene og designene.
(2) Kjemisk etseprosess
Prosessen med bilde-etsing er som følger:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Trimming.
① Original tegning og fotografiDen nødvendige grafikken og teksten er tegnet på papiret i henhold til en viss proporsjon, som utgjør den originale tegningen. Deretter, ved hjelp av spesialisert fotografisk utstyr, blir den originale tegningen fotografert for å redusere den til ønsket størrelse på det fotografiske negativet. Et eksempel på filmen laget for etsing av tekst på et såpebokshulrom er vist i figur 6-3.
② Fotosensitiv emulsjonDet er mange formler for lysfølsomme emulsjoner, med polyvinylalkohol (PVA) lysfølsom emulsjon som den mest brukte. Driftsprinsippet for den lysfølsomme emulsjonen er som følger:
Polyvinylalkohol og ammoniumdikromat gjennomgår ikke en kjemisk reaksjon med hverandre. Polyvinylalkohol kjennetegnes ved å være lett løselig i vann, fargeløs, gjennomsiktig og ha klebende egenskaper. Etter at vannet har fordampet, danner det en tynn film, men den kan fjernes ved å skylle eller tørke av med vann. Ammoniumdikromat er et fotosensitivt materiale, som etter lyseksponering, sensibilisering og utvikling blir vanskelig å løse opp i vann. Den kombineres med polyvinylalkoholblandingen for å danne en tynn film som er relativt godt festet til formoverflaten. De ueksponerte delene, som fortsatt hovedsakelig er polyvinylalkohol, kan fjernes ved å skylle med vann og tørke av med absorberende bomull. Den lysfølsomme emulsjonsfilmen som festes til formoverflaten, har etter herding et visst nivå av korrosjonsmotstand, og beskytter metallet mot korrosjon.
③ Rengjøring av den etsede overflatenFormoverflaten må rengjøres før emulsjonen påføres. For små muggsopp kan olje fjernes ved å varme dem opp i en 10 % NaOH-løsning, etterfulgt av skylling med rent vann.
For større muggsopp kokes de først i en 10 % NaOH-løsning og skylles, og deretter skylles igjen med kokende vann. Etter rengjøring skal formen bakes i en elektrisk ovn til ca 50 grader før emulsjonen påføres; ellers kan den lysfølsomme emulsjonen lett flasse av. Det rengjorte formhulrommet er vist i figur 6-4.
④ Påføring av emulsjonenEmulsjonen kan påføres ved å sprøyte under rødt lys i mørkerom. Områdene i formen som krever fotosensitiv bildebehandling bør sprayes gjentatte ganger, med intervallet mellom strøkene avhengig av romtemperaturen-kortere for høyere temperaturer og lengre for lavere temperaturer. Det må utvises forsiktighet for å sikre ensartet belegg. Formhulen etter emulsjonspåføring er vist i figur 6-5.
⑤ Feste det fotografiske negativetLegg det forberedte fotografiske negativet flatt på overflaten som skal etses, jevn overflaten, trykk negativet ned med et stykke glass, gjør det vinkelrett på overflaten, og fest negativet med gjennomsiktig teip. For avrundede eller buede områder kan hvit vaselin brukes til å feste negativet. Utformingen av formhulen bør vurdere bekvemmeligheten av å feste filmen på forhånd; om nødvendig kan hulrommet utformes som en innsatsstruktur. Formhulen etter at filmen er festet er vist i figur 6-6.
⑥ EksponeringArbeidsstykkeområdet som har blitt belagt og hadde negativet festet, eksponeres for en ultrafiolett lyskilde (som en kvikksølvlampe) for å sensibilisere den lysfølsomme emulsjonsfilmen på arbeidsstykkets overflate i henhold til bildet. Under denne prosessen bør posisjonen til lyskilden justeres for å sikre jevn eksponering av det lysfølsomme området. Varigheten av eksponeringen bestemmes basert på praktisk erfaring.
⑦ Utvikling og skyllingDet eksponerte arbeidsstykket senkes i varmt vann ved 40 til 50 grader i ca. 30 sekunder, slik at den ueksponerte delen av emulsjonsfilmen kan løses opp i vannet. Etter fjerning slippes alkalisk fiolett fargestoff på overflaten og spres jevnt for utvikling. Når et tydelig mønster vises, skylles det med rent vann, og de ueksponerte delene tørkes av med absorberende bomull. Til slutt tørkes det med varmluft, som vist i figur 6-7.
⑧ Filmherding og reparasjonDet utviklede formhulrommet plasseres i en elektrisk tørkeovn med konstant temperatur ved 150 til 200 grader og stekes i 5 til 20 minutter for å forbedre vedheftstyrken og korrosjonsbestandigheten til filmen. Hvis det er emulsjonsfilm igjen på hulromsoverflaten som ikke er helt fjernet, kan den trimmes ren med tuppen av en kniv. Manglende filmområder bør repareres med trykksverte.
⑨ Beskyttelse av ikke-etsete områderOmråder som ikke krever etsing bør beskyttes med en film, som vist i figur 6-8.
⑩ EtsningUlike etseløsninger bør velges for ulike materialer. For hulrom i stålform brukes vandig jernkloridløsning vanligvis og kan påføres ved nedsenking eller sprøyting. Hvis en passende mengde kobbersulfatpulver tilsettes til den vandige jernkloridløsningen for å danne en pasta, og deretter påføres på hulromsoverflaten (beleggtykkelse på 0,2 til 0,4 mm), kan sidepenetrering reduseres. For å forhindre underskjæring (sideetsing), kan et beskyttende middel også tilsettes etsemidlet, eller kolofoniumpulver kan børstes og legges inn i sideveggene til det eksponerte mønsteret. Etsetemperaturen er 50 til 60 grader. Avhengig av tettheten og dybden til mønstrene og designene, må etsing vanligvis utføres 1 til 3 ganger, med en typisk etsedybde på 0,3 mm.
⑪ De-belegg og etterbehandlingDet etsede formhulrommet tørkes rent med lakkløsningsmiddel og industrisprit. Plasticine kan brukes til å ta et avtrykk av teksten for å sjekke etsningseffekten, som vist i figur 6-9. Eventuelle defekte områder retusjeres lokalt og utsettes deretter for sekundær etsing eller mekanisk reparasjon. Etter at etsingen er fullført, bør den lysfølsomme emulsjonen som festes til overflaten vaskes av med en NaOH-løsning for å brenne bort det beskyttende laget, etterfulgt av skylling flere ganger med vann. Den tørkes deretter med en vifte og belegges med en oljefilm, og fullfører dermed hele prosessen. Teksten på det ferdige formhulrommet er vist i figur 6-10. En video som behandler produksjonsstedet finner du i mappen "Case Videos" under "Drying Text.mp4"-filen i ressursbiblioteket til China University MOOC "Mold Manufacturing Technology" (kursnummer: 0802SUST006).
