Khắc hóa học là gì?
(1) Nguyên tắc và đặc điểm của khắc hóa học
Khắc hóa học là một phương pháp xử lý đưa các bộ phận cần xử lý vào môi trường hóa học, nơi xảy ra phản ứng hóa học, làm cho vật liệu của bộ phận bị ăn mòn và hòa tan, từ đó thu được hình dạng và kích thước cần thiết. Trong quá trình khắc hóa học, các phần bề mặt phôi không được xử lý trước tiên phải được phủ một lớp phủ chống ăn mòn. Sau đó, phôi được ngâm trong dung dịch khắc hoặc dung dịch khắc được áp dụng lên bề mặt phôi, loại bỏ phần dư thừa khỏi các khu vực tiếp xúc để đạt được mục tiêu xử lý.
Khắc hóa học có thể xử lý cả vật liệu kim loại và phi kim loại (chẳng hạn như thủy tinh, đá phiến, v.v.), không bị ảnh hưởng bởi độ cứng của vật liệu đang được xử lý và không gây ra thay đổi vật lý. Sau khi xử lý, bề mặt không có gờ, không bị biến dạng và không bị cứng lại khi gia công. Bất kỳ bề mặt nào mà dung dịch khắc có thể xuyên qua đều có thể được xử lý, làm cho nó phù hợp với các bề mặt khó gia công cơ học. Không cần kẹp trong quá trình xử lý. Vì dung dịch ăn mòn và hơi gây ô nhiễm môi trường và có hại cho thiết bị cũng như sức khỏe con người nên phải thực hiện các biện pháp bảo vệ thích hợp trong quá trình xử lý.
Khắc hóa học chủ yếu được sử dụng trong sản xuất khuôn để xử lý các mẫu, thiết kế và văn bản trên bề mặt khoang khuôn nhựa, trong đó phương pháp khắc ảnh-được sử dụng rộng rãi nhất.
Khắc ảnh-bao gồm việc chụp ảnh được yêu cầu lên phim âm bản, sau đó hình ảnh trên phim âm bản được sao chép lên bề mặt làm việc của khoang khuôn được phủ một lớp nhũ tương cảm quang (nhũ tương) thông qua phản ứng quang hóa. Lớp màng tiếp xúc trở nên không hòa tan trong nước và khả năng chống ăn mòn của nó được tăng cường. Lớp màng chưa phơi sáng có thể hòa tan trong nước; sau khi rửa bằng nước để loại bỏ lớp màng không sáng, một phần kim loại lộ ra. Thông qua việc ngâm trong dung dịch khắc, sẽ thu được các mẫu và thiết kế cần thiết.
(2) Quy trình khắc hóa học
Quá trình khắc ảnh-như sau:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Cắt tỉa.
① Bản vẽ và nhiếp ảnh gốcĐồ họa và văn bản cần thiết được vẽ trên giấy theo một tỷ lệ nhất định, tạo thành bản vẽ gốc. Sau đó, sử dụng thiết bị chụp ảnh chuyên dụng, bản vẽ gốc được chụp lại để thu nhỏ về kích thước yêu cầu trên âm bản ảnh. Một ví dụ về màng được làm để khắc văn bản trên khoang hộp xà phòng được trình bày trong Hình 6-3.
② Nhũ tương cảm quangCó nhiều công thức cho nhũ tương cảm quang, trong đó nhũ tương cảm quang rượu polyvinyl (PVA) được sử dụng phổ biến nhất. Nguyên lý hoạt động của nhũ tương cảm quang như sau:
Rượu polyvinyl và amoni dicromat không trải qua phản ứng hóa học với nhau. Rượu polyvinyl có đặc điểm là dễ hòa tan trong nước, không màu, trong suốt và có đặc tính kết dính. Sau khi nước bay hơi, nó tạo thành một lớp màng mỏng, nhưng có thể loại bỏ bằng cách rửa hoặc lau bằng nước. Amoni dicromat là một vật liệu nhạy cảm, sau khi tiếp xúc với ánh sáng, mẫn cảm và phát triển sẽ trở nên khó hòa tan trong nước. Nó kết hợp với hỗn hợp rượu polyvinyl tạo thành một lớp màng mỏng bám dính tương đối chắc chắn vào bề mặt khuôn. Những phần không được tiếp xúc, chủ yếu vẫn là rượu polyvinyl, có thể được loại bỏ bằng cách rửa sạch bằng nước và lau bằng bông thấm. Màng nhũ tương cảm quang bám vào bề mặt khuôn, sau khi đóng rắn có khả năng chống ăn mòn nhất định, bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn.
③ Làm sạch bề mặt khắcBề mặt khuôn phải được làm sạch trước khi thi công nhũ tương. Đối với khuôn nhỏ, có thể loại bỏ dầu bằng cách đun nóng chúng trong dung dịch NaOH 10%, sau đó rửa lại bằng nước sạch.
Đối với các khuôn lớn hơn, trước tiên chúng được đun sôi trong dung dịch NaOH 10% và rửa sạch, sau đó tráng lại bằng nước sôi. Sau khi làm sạch, khuôn phải được nung trong lò điện ở nhiệt độ khoảng 50 độ trước khi bôi nhũ; nếu không, nhũ tương cảm quang có thể dễ dàng bong ra. Khoang khuôn được làm sạch được thể hiện trong Hình 6-4.
④ Thoa nhũ tươngNhũ tương có thể được áp dụng bằng cách phun dưới ánh đèn đỏ trong phòng tối. Các khu vực khuôn yêu cầu chụp ảnh cảm quang phải được phun liên tục, với khoảng cách giữa các lớp tùy thuộc vào nhiệt độ phòng-ngắn hơn đối với nhiệt độ cao hơn và dài hơn đối với nhiệt độ thấp hơn. Phải cẩn thận để đảm bảo lớp phủ đồng đều. Khoang khuôn sau khi phủ nhũ tương được thể hiện trong Hình 6-5.
⑤ Gắn phim âm bảnĐặt tấm âm bản ảnh đã chuẩn bị sẵn lên bề mặt cần khắc, san phẳng bề mặt, dùng một miếng kính ấn âm bản xuống, làm cho nó vuông góc với bề mặt và cố định âm bản bằng băng dính trong suốt. Đối với những vùng tròn hoặc cong, có thể dùng thạch dầu mỏ màu trắng để dán âm bản. Việc thiết kế khoang khuôn cần tính đến sự tiện lợi của việc gắn màng trước; nếu cần thiết, khoang có thể được thiết kế như một cấu trúc chèn. Khoang khuôn sau khi gắn màng được thể hiện trong Hình 6-6.
⑥ Tiếp xúcKhu vực phôi đã được phủ và có gắn âm bản được tiếp xúc với nguồn ánh sáng cực tím (chẳng hạn như đèn thủy ngân) để làm nhạy màng nhũ tương cảm quang trên bề mặt phôi theo hình ảnh. Trong quá trình này, vị trí của nguồn sáng phải được điều chỉnh để đảm bảo vùng cảm quang được chiếu sáng đồng đều. Thời gian tiếp xúc được xác định dựa trên kinh nghiệm thực tế.
⑦ Phát triển và rửa sạchPhôi tiếp xúc được ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ 40 đến 50 độ trong khoảng 30 giây, cho phép phần không tiếp xúc của màng nhũ tương hòa tan trong nước. Sau khi loại bỏ, thuốc nhuộm kiềm tím được nhỏ lên bề mặt và trải đều để phát triển. Sau khi xuất hiện hoa văn rõ ràng, nó sẽ được rửa sạch bằng nước sạch và những phần không lộ ra sẽ được lau sạch bằng bông thấm nước. Cuối cùng, nó được làm khô bằng không khí nóng, như trong Hình 6-7.
⑧ Làm cứng và sửa chữa màngKhoang khuôn đã phát triển được đặt trong lò sấy điện có nhiệt độ không đổi ở 150 đến 200 độ và nướng trong 5 đến 20 phút để cải thiện độ bám dính và khả năng chống ăn mòn của màng. Nếu còn sót lại màng nhũ tương trên bề mặt khoang mà chưa được loại bỏ hoàn toàn, có thể cắt sạch bằng đầu dao. Những vùng phim bị thiếu cần được sửa chữa bằng mực in.
⑨ Bảo vệ các khu vực không{0}}được khắcNhững khu vực không cần khắc phải được bảo vệ bằng màng, như trong Hình 6-8.
⑩ KhắcCác giải pháp khắc khác nhau nên được lựa chọn cho các vật liệu khác nhau. Đối với các khoang khuôn thép, dung dịch nước clorua sắt thường được sử dụng và có thể được áp dụng bằng cách ngâm hoặc phun. Nếu một lượng bột đồng sunfat thích hợp được thêm vào dung dịch nước clorua sắt để tạo thành hỗn hợp sệt, sau đó phủ lên bề mặt khoang (độ dày lớp phủ 0,2 đến 0,4mm), độ xuyên thấu bên có thể giảm. Để ngăn chặn hiện tượng khoét mép (khắc bên trong), chất bảo vệ cũng có thể được thêm vào chất ăn mòn hoặc bột nhựa thông có thể được quét và nhúng vào các thành bên của mẫu lộ ra. Nhiệt độ khắc là 50 đến 60 độ. Tùy thuộc vào mật độ và độ sâu của các mẫu và thiết kế, việc khắc thường cần được thực hiện từ 1 đến 3 lần, với độ sâu khắc điển hình là 0,3mm.
⑪ Khử-lớp phủ và hoàn thiệnKhoang khuôn khắc được lau sạch bằng dung môi sơn mài và cồn công nghiệp. Có thể sử dụng chất dẻo để lấy dấu văn bản nhằm kiểm tra hiệu ứng khắc, như trong Hình 6-9. Bất kỳ khu vực bị lỗi nào đều được chỉnh sửa cục bộ và sau đó được khắc thứ cấp hoặc sửa chữa cơ học. Sau khi khắc xong, nhũ tương cảm quang bám trên bề mặt phải được rửa sạch bằng dung dịch NaOH để đốt cháy lớp bảo vệ, sau đó rửa lại nhiều lần bằng nước. Sau đó, nó được làm khô bằng quạt và phủ một lớp màng dầu, như vậy là hoàn thành toàn bộ quá trình. Văn bản trên phần khoang khuôn đã hoàn thiện được hiển thị trong Hình 6-10. Bạn có thể tìm thấy video xử lý địa điểm sản xuất trong thư mục "Video tình huống" trong tệp "Sấy văn bản.mp4" trong thư viện tài nguyên của "Công nghệ sản xuất khuôn mẫu" MOOC của Đại học Trung Quốc (Số khóa học: 0802SUST006).
