Що таке хімічне травлення?
(1) Принципи та характеристики хімічного травлення
Хімічне травлення — це метод процесу, який піддає деталі, які потребують обробки, впливу хімічного середовища, де відбувається хімічна реакція, що спричиняє корозію та розчинення матеріалу деталі, отримуючи таким чином необхідну форму та розмір. Під час хімічного травлення частини поверхні заготовки, які не підлягають обробці, спочатку повинні бути покриті антикорозійним -покриттям. Потім заготовку занурюють у травильний розчин або травильний розчин наносять на поверхню заготовки, видаляючи припуск із відкритих ділянок для досягнення мети обробки.
Хімічне травлення може обробляти як металеві, так і неметалеві (такі як скло, сланець тощо), на нього не впливає твердість матеріалу, що обробляється, і не викликає фізичних змін. Після обробки поверхня не має задирок, не деформується і не має наклепу. Будь-яка поверхня, куди може проникнути травильний розчин, може бути оброблена, що робить її придатною для поверхонь, які важко обробляти механічно. Під час обробки не потрібні затискачі. Оскільки травильний розчин і пари забруднюють навколишнє середовище та є шкідливими для обладнання та здоров'я людини, під час обробки необхідно вживати відповідних захисних заходів.
Хімічне травлення в основному використовується у виробництві прес-форм для обробки візерунків, малюнків і тексту на поверхні порожнин пластикової форми, причому фото{0}}травлення є найпоширенішим.
Фото{0}}травлення передбачає фотографування необхідного зображення на фотографічному негативі, а потім зображення з негативу дублюється на робочу поверхню порожнини прес-форми, покриту світлочутливою емульсією (емульсією) за допомогою фотохімічної реакції. Оголений шар плівки стає нерозчинним у воді, а його стійкість до корозії підвищується. Неекспонований шар плівки є водо-розчинним; після промивання водою для видалення неекспонованого шару плівки оголюється частина металу. Шляхом занурення в травильний розчин отримують необхідні візерунки та малюнки.
(2) Процес хімічного травлення
Процес фото{0}}травлення виглядає так:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Обрізка.
① Оригінальний малюнок і фотографіяПотрібна графіка та текст нанесені на папір відповідно до певної пропорції, яка становить оригінальний малюнок. Потім за допомогою спеціального фотообладнання оригінальний малюнок фотографується для зменшення його до необхідного розміру на фотонегативі. Приклад плівки, виготовленої для травлення тексту на порожнині мильниці, показано на малюнку 6-3.
② Світлочутлива емульсіяІснує багато формул фоточутливих емульсій, причому фоточутлива емульсія полівінілового спирту (ПВС) використовується найчастіше. Принцип дії фоточутливої емульсії полягає в наступному:
Полівініловий спирт і дихромат амонію не вступають між собою в хімічну реакцію. Полівініловий спирт характеризується тим, що легко розчиняється у воді, безбарвний, прозорий і має адгезивні властивості. Після випаровування вода утворює тонку плівку, але її можна видалити, змивши або протерши водою. Біхромат амонію є світлочутливим матеріалом, який після впливу світла, сенсибілізації та прояву стає важко розчинним у воді. Він поєднується із сумішшю полівінілового спирту, утворюючи тонку плівку, яка відносно міцно приклеюється до поверхні форми. Невідкриті частини, які все ще складаються переважно з полівінілового спирту, можна видалити, промивши водою та витерши гігроскопічною ватою. Світлочутлива емульсійна плівка, наклеєна на поверхню форми, після затвердіння має певний рівень корозійної стійкості, захищаючи метал від корозії.
③ Очищення протравленої поверхніПеред нанесенням емульсії поверхню форми необхідно очистити. З невеликих форм масло можна видалити, нагрівши їх у 10% розчині NaOH з наступним промиванням чистою водою.
Для більших форм їх спочатку кип’ятять у 10%-му розчині NaOH і промивають, а потім знову обполіскують окропом. Після очищення форму слід запекти в електричній печі приблизно до 50 градусів перед нанесенням емульсії; інакше світлочутлива емульсія може легко відшаровуватися. Очищена порожнина форми показана на малюнку 6-4.
④ Нанесення емульсіїЕмульсію можна наносити шляхом розпилення при червоному світлі в темній кімнаті. Ділянки форми, які потребують фоточутливого зображення, слід обприскувати багаторазово, з інтервалом між шарами залежно від кімнатної температури-коротшим для вищих температур і довшим для нижчих. Необхідно стежити за рівномірним покриттям. Порожнина форми після нанесення емульсії показана на малюнку 6-5.
⑤ Прикріплення фотонегативуПокладіть підготовлений фотонегатив плазом на поверхню для травлення, вирівняйте поверхню, притисніть негатив шматком скла перпендикулярно до поверхні та закріпіть негатив прозорою липкою стрічкою. Для закруглених або вигнутих ділянок можна використовувати білий вазелін, щоб приклеїти негатив. Конструкція порожнини форми повинна передбачати зручність кріплення плівки; при необхідності порожнина може бути виконана як вставна конструкція. Порожнина форми після прикріплення плівки показана на малюнку 6-6.
⑥ ЕкспозиціяОбласть заготовки, на яку нанесено покриття та на яку прикріплено негатив, піддається впливу джерела ультрафіолетового світла (наприклад, ртутної лампи), щоб сенсибілізувати фоточутливу емульсійну плівку на поверхні заготовки відповідно до зображення. Під час цього процесу необхідно відрегулювати положення джерела світла, щоб забезпечити рівномірне освітлення світлочутливої області. Тривалість впливу визначається виходячи з практичного досвіду.
⑦ Прояв і промиванняВідкриту заготовку занурюють у гарячу воду при температурі 40-50 градусів приблизно на 30 секунд, дозволяючи неекспонованій частині емульсійної плівки розчинитися у воді. Після видалення лужний фіолетовий барвник капає на поверхню та рівномірно розподіляється для прояву. Після появи чіткого малюнка його промивають чистою водою, а невідкриті частини витирають гігроскопічною ватою. Нарешті його сушать гарячим повітрям, як показано на малюнку 6-7.
⑧ Зміцнення та ремонт плівкиРозвинену порожнину форми поміщають в електричну сушильну піч із постійною температурою при 150–200 градусів і випікають протягом 5–10 хвилин. 20 хвилин, щоб покращити міцність адгезії та корозійну стійкість плівки. Якщо на поверхні порожнини залишилася плівка емульсії, яку не було повністю видалено, її можна обрізати кінчиком ножа. Відсутні ділянки плівки слід відремонтувати друкарською фарбою.
⑨ Захист не-протравлених ділянокДілянки, які не потребують травлення, слід захистити плівкою, як показано на малюнку 6-8.
⑩ ОфортДля різних матеріалів слід підбирати різні розчини травлення. Для порожнин сталевої форми зазвичай використовується водний розчин хлориду заліза, який можна наносити шляхом занурення або розпилення. Якщо відповідну кількість порошку мідного купоросу додати до водного розчину хлориду заліза для утворення пасти, а потім нанести на поверхню порожнини (товщина покриття від 0,2 до 0,4 мм), бокове проникнення можна зменшити. Щоб запобігти витравленню (бічне травлення), до травителя можна також додати захисний засіб або порошок каніфолі можна нанести щіткою та вставити в бічні стінки експонованого малюнка. Температура травлення становить від 50 до 60 градусів. Залежно від щільності та глибини візерунків і малюнків травлення зазвичай потрібно виконувати від 1 до 3 разів із типовою глибиною травлення 0,3 мм.
⑪ Зняття-покриття та оздобленняВитравлену порожнину форми протирають розчинником для лаку та промисловим спиртом. Пластилін можна використовувати, щоб зробити відбиток тексту, щоб перевірити ефект травлення, як показано на малюнку 6-9. Будь-які дефектні ділянки локально ретушуються, а потім піддаються вторинному травленню або механічному ремонту. Після завершення травлення світлочутливу емульсію, що прилипла до поверхні, слід змити розчином NaOH, щоб спалити захисний шар, а потім кілька разів промити водою. Потім він сушиться за допомогою вентилятора і покривається масляною плівкою, таким чином завершуючи весь процес. Текст на готовій секції порожнини прес-форми показано на малюнку 6-10. Відео обробки виробничого місця можна знайти в папці «Case Videos» у файлі «Drying Text.mp4» у бібліотеці ресурсів Китайського університету MOOC «Mold Manufacturing Technology» (номер курсу: 0802SUST006).
