Què és el gravat químic?
(1) Principis i característiques del gravat químic
El gravat químic és un mètode de procés que exposa les peces que requereixen processament a un medi químic, on es produeix una reacció química, fent que el material de la peça es corroeixi i es dissolgui, obtenint així la forma i la mida requerides. Durant el gravat químic, les parts de la superfície de la peça que no s'han de processar primer s'han de cobrir amb un recobriment resistent a la corrosió-. A continuació, la peça de treball s'immergeix a la solució de gravat o la solució de gravat s'aplica a la superfície de la peça de treball, eliminant el marge de les zones exposades per aconseguir l'objectiu de processament.
El gravat químic pot processar materials tant metàl·lics com no{0}}(com ara vidre, pissarra, etc.), no es veu afectat per la duresa del material que s'està processant i no provoca canvis físics. Després del processament, la superfície està lliure de rebaves, no es deforma i no presenta enduriment. Qualsevol superfície que la solució de gravat pugui penetrar es pot processar, la qual cosa la fa apta per a superfícies difícils de mecanitzar mecànicament. No calen pinces durant el processament. Com que la solució de gravat i el vapor contaminen el medi ambient i són perjudicials per a l'equip i la salut humana, s'han de prendre mesures de protecció adequades durant el processament.
El gravat químic s'utilitza principalment en la fabricació de motlles per processar els patrons, els dissenys i el text a la superfície de les cavitats dels motlles de plàstic, sent el foto{0}}gravat el més utilitzat.
El gravat fotogràfic implica fotografiar la imatge requerida en un negatiu fotogràfic i, a continuació, la imatge del negatiu es duplica a la superfície de treball de la cavitat del motlle recoberta amb una emulsió fotosensible (emulsió) mitjançant una reacció fotoquímica. La capa de pel·lícula exposada es torna insoluble en aigua i la seva resistència a la corrosió es millora. La capa de pel·lícula no exposada és soluble en aigua-; després de rentar-se amb aigua per eliminar la capa de pel·lícula no exposada, una part del metall queda exposada. Mitjançant la immersió en la solució de gravat, s'obtenen els patrons i dissenys requerits.
(2) Procés de gravat químic
El procés de gravat-fotogràfic és el següent:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Retall.
① Dibuix i fotografia originalsEl gràfic i el text requerits es dibuixen al paper segons una determinada proporció, que constitueix el dibuix original. Després, utilitzant un equip fotogràfic especialitzat, es fotografia el dibuix original per reduir-lo a la mida requerida en el negatiu fotogràfic. A la figura 6-3 es mostra un exemple de la pel·lícula feta per gravar el text a la cavitat d'una caixa de sabó.
② Emulsió fotosensibleHi ha moltes fórmules per a emulsions fotosensibles, sent l'emulsió fotosensible d'alcohol polivinílic (PVA) la més utilitzada. El principi de funcionament de l'emulsió fotosensible és el següent:
L'alcohol polivinílic i el dicromat d'amoni no experimenten una reacció química entre ells. L'alcohol polivinílic es caracteritza per ser fàcilment soluble en aigua, incolor, transparent i posseir propietats adhesives. Després de l'evaporació de l'aigua, forma una pel·lícula fina, però es pot eliminar esbandint o netejant amb aigua. El dicromat d'amoni és un material fotosensible que, després de l'exposició a la llum, la sensibilització i el desenvolupament, es fa difícil de dissoldre en aigua. Es combina amb la barreja d'alcohol polivinílic per formar una pel·lícula fina que s'adhereix relativament fermament a la superfície del motlle. Les parts no exposades, que encara són predominantment alcohol polivinílic, es poden eliminar esbandint amb aigua i netejant amb cotó absorbent. La pel·lícula d'emulsió fotosensible adherida a la superfície del motlle, després de la curació, posseeix un cert nivell de resistència a la corrosió, protegint el metall de la corrosió.
③ Neteja de la superfície gravadaLa superfície del motlle s'ha de netejar abans d'aplicar l'emulsió. Per a motlles petits, l'oli es pot eliminar escalfant-los en una solució de NaOH al 10%, seguit d'un esbandit amb aigua neta.
Per als motlles més grans, primer es bullen en una solució de NaOH al 10% i es renten, i després es tornen a esbandir amb aigua bullint. Després de la neteja, el motlle s'ha de coure en un forn elèctric a uns 50 graus abans d'aplicar l'emulsió; en cas contrari, l'emulsió fotosensible es pot desenganxar fàcilment. La cavitat del motlle netejada es mostra a la figura 6-4.
④ Aplicació de l'emulsióL'emulsió es pot aplicar ruixant sota una llum vermella en una cambra fosca. Les zones del motlle que requereixen imatges fotosensibles s'han de ruixar repetidament, amb l'interval entre capes en funció de la temperatura ambient-més curt per a temperatures més altes i més llarg per a temperatures més baixes. S'ha de tenir cura per assegurar un recobriment uniforme. La cavitat del motlle després de l'aplicació de l'emulsió es mostra a la figura 6-5.
⑤ Adjuntant el negatiu fotogràficCol·loqueu el negatiu fotogràfic preparat sobre la superfície a gravar, niveleu la superfície, premeu el negatiu amb un tros de vidre, fent-lo perpendicular a la superfície i fixeu el negatiu amb cinta adhesiva transparent. Per a zones arrodonides o corbes, es pot utilitzar vaselina blanca per adherir el negatiu. El disseny de la cavitat del motlle ha de tenir en compte la conveniència d'adjuntar la pel·lícula prèviament; si cal, la cavitat es pot dissenyar com una estructura d'inserció. La cavitat del motlle després de connectar la pel·lícula es mostra a la figura 6-6.
⑥ ExposicióL'àrea de la peça que s'ha recobert i que té el negatiu connectat s'exposa a una font de llum ultraviolada (com una làmpada de mercuri) per sensibilitzar la pel·lícula d'emulsió fotosensible a la superfície de la peça segons la imatge. Durant aquest procés, s'ha d'ajustar la posició de la font de llum per garantir una exposició uniforme de la zona fotosensible. La durada de l'exposició es determina en funció de l'experiència pràctica.
⑦ Desenvolupament i esbandidaLa peça exposada es submergeix en aigua calenta a 40-50 graus durant uns 30 segons, permetent que la part no exposada de la pel·lícula d'emulsió es dissolgui a l'aigua. Després de l'eliminació, el colorant violeta alcalí es deixa caure a la superfície i s'estén uniformement per al desenvolupament. Un cop apareix un patró clar, s'esbandeix amb aigua neta i les parts no exposades s'esborren amb cotó absorbent. Finalment, s'asseca amb aire calent, tal com es mostra a la figura 6-7.
⑧ Enduriment i reparació de pel·lículesLa cavitat del motlle desenvolupada es col·loca en un forn elèctric d'assecat a temperatura constant entre 150 i 200 graus i es cou al forn durant 5 a 20 minuts per millorar la força d'adhesió i la resistència a la corrosió de la pel·lícula. Si queda alguna pel·lícula d'emulsió a la superfície de la cavitat que no s'hagi eliminat completament, es pot retallar amb la punta d'un ganivet. Les zones de pel·lícula que falten s'han de reparar amb tinta d'impressió.
⑨ Protecció de -Àrees no gravadesLes àrees que no requereixen gravat s'han de protegir amb una pel·lícula, tal com es mostra a la figura 6-8.
⑩ GravatS'han de seleccionar diferents solucions de gravat per a diferents materials. Per a les cavitats del motlle d'acer, la solució aquosa de clorur fèrric s'utilitza habitualment i es pot aplicar per immersió o polvorització. Si s'afegeix una quantitat adequada de pols de sulfat de coure a la solució aquosa de clorur fèrric per formar una pasta, i després s'aplica a la superfície de la cavitat (gruix del recobriment de 0,2 a 0,4 mm), es pot reduir la penetració lateral. Per evitar retallades (gravat lateral), també es pot afegir un agent protector al gravador o es pot raspallar i incrustar pols de colofonia a les parets laterals del patró exposat. La temperatura de gravat és de 50 a 60 graus. Depenent de la densitat i la profunditat dels patrons i dissenys, el gravat generalment s'ha de realitzar d'1 a 3 vegades, amb una profunditat de gravat típica de 0,3 mm.
⑪ De-recobriment i acabatLa cavitat del motlle gravada es neteja amb dissolvent de laca i alcohol industrial. La plastilina es pot utilitzar per prendre una impressió del text per comprovar l'efecte de gravat, tal com es mostra a la figura 6-9. Qualsevol zona defectuosa es retoca localment i després se sotmet a un gravat secundari o reparació mecànica. Un cop finalitzat el gravat, l'emulsió fotosensible adherida a la superfície s'ha de rentar amb una solució de NaOH per cremar la capa protectora i després esbandida diverses vegades amb aigua. A continuació, s'asseca amb un ventilador i es recobreix amb una pel·lícula d'oli, completant així tot el procés. El text de la secció acabada de la cavitat del motlle es mostra a la figura 6-10. Es pot trobar un vídeo de processament del lloc de producció a la carpeta "Vídeos de casos" sota el fitxer "Drying Text.mp4" a la biblioteca de recursos del MOOC de la Universitat de Xina "Tecnologia de fabricació de motlles" (número de curs: 0802SUST006).
