Mis on keemiline söövitus?
(1) Keemilise söövitamise põhimõtted ja omadused
Keemiline söövitus on protsessimeetod, mille käigus eksponeeritakse töötlemist vajavad osad keemilisele keskkonnale, kus toimub keemiline reaktsioon, mis põhjustab detaili materjali korrodeerumise ja lahustumise, saades seeläbi vajaliku kuju ja suuruse. Keemilise söövitamise ajal tuleb töödeldava detaili pinna osad, mida ei taheta töödelda, esmalt katta korrosioonikindla kattega. Seejärel kastetakse toorik söövituslahusesse või kantakse söövituslahus tooriku pinnale, eemaldades töötlemise eesmärgi saavutamiseks katmata aladelt varu.
Keemilise söövitusega saab töödelda nii metallilisi kui ka mitte{0}}metallilisi (nagu klaas, kiltkivi jne) materjale, töödeldava materjali kõvadus ei mõjuta seda ega põhjusta füüsilisi muutusi. Pärast töötlemist on pind puhas, ei deformeeru ega kõvene. Töödelda saab kõiki pindu, millest söövituslahus läbi võib tungida, mistõttu sobib see pindadele, mida on raske mehaaniliselt töödelda. Töötlemise ajal pole klambrit vaja. Kuna söövituslahus ja aurud saastavad keskkonda ning on kahjulikud seadmetele ja inimeste tervisele, tuleb töötlemise ajal rakendada asjakohaseid kaitsemeetmeid.
Keemilist söövitamist kasutatakse peamiselt vormide valmistamisel plastist vormiõõnsuste pinnal olevate mustrite, kujunduste ja teksti töötlemiseks, kusjuures kõige laialdasemalt kasutatakse fotosöövitust.
Foto-söövitamine hõlmab vajaliku kujutise pildistamist fotonegatiivile ja seejärel fotokeemilise reaktsiooni käigus kopeeritakse negatiivil olev kujutis vormiõõnsuse tööpinnale, mis on kaetud valgustundliku emulsiooniga (emulsiooniga). Säritatud kilekiht muutub vees lahustumatuks ja selle korrosioonikindlus suureneb. Säritamata filmikiht on vees-lahustuv; pärast veega pesemist valgustamata filmikihi eemaldamiseks paljastatakse osa metallist. Söövituslahusesse sukeldumise kaudu saadakse vajalikud mustrid ja kujundused.
(2) Keemiline söövitusprotsess
Foto{0}}söövitamise protsess on järgmine:
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Kärpimine.
① Originaalne joonistus ja fotograafiaVajalik graafika ja tekst joonistatakse paberile teatud proportsioonis, mis moodustab algse joonise. Seejärel pildistatakse spetsialiseeritud fototehnika abil originaaljoonis, et vähendada seda fotonegatiivil vajaliku suuruseni. Seebikarbi süvendile teksti söövitamiseks valmistatud kile näide on näidatud joonisel 6-3.
② Valgustundlik emulsioonValgustundlike emulsioonide jaoks on palju valemeid, millest kõige sagedamini kasutatakse polüvinüülalkoholi (PVA) valgustundlikku emulsiooni. Valgustundliku emulsiooni tööpõhimõte on järgmine:
Polüvinüülalkohol ja ammooniumdikromaat ei reageeri omavahel keemiliselt. Polüvinüülalkoholi iseloomustab vees kergesti lahustuv, värvitu, läbipaistev ja kleepuvate omadustega. Pärast vee aurustumist moodustab see õhukese kile, kuid seda saab eemaldada loputamise või veega pühkides. Ammooniumdikromaat on valgustundlik materjal, mis pärast valgusega kokkupuudet, sensibiliseerimist ja arenemist muutub vees raskesti lahustuvaks. See ühineb polüvinüülalkoholi seguga, moodustades õhukese kile, mis kinnitub suhteliselt kindlalt vormi pinnale. Valgustamata osad, mis on endiselt valdavalt polüvinüülalkohol, saab eemaldada veega loputades ja imava vatiga pühkides. Valgustundlikul emulsioonkilel, mis on kleepunud vormi pinnale pärast kõvenemist, on teatud korrosioonikindlus, mis kaitseb metalli korrosiooni eest.
③ Söövitatud pinna puhastamineEnne emulsiooni pealekandmist tuleb vormi pind puhastada. Väikeste vormide puhul saab õli eemaldada, kuumutades neid 10% NaOH lahuses, millele järgneb puhta veega loputamine.
Suuremate vormide puhul keedetakse need esmalt 10% NaOH lahuses ja loputatakse ning seejärel loputatakse uuesti keeva veega. Pärast puhastamist tuleks vorm enne emulsiooni pealekandmist küpsetada elektriahjus umbes 50 kraadini; vastasel juhul võib valgustundlik emulsioon kergesti maha kooruda. Puhastatud vormiõõnsus on näidatud joonisel 6-4.
④ Emulsiooni pealekandmineEmulsiooni saab peale kanda punase tule all pimedas ruumis pihustades. Valgustundlikku pildistamist vajavaid hallituse piirkondi tuleks korduvalt pihustada, kusjuures kihtide vaheline intervall sõltub toatemperatuurist -lühem kõrgemate temperatuuride ja pikem madalamate temperatuuride puhul. Tuleb jälgida, et kate oleks ühtlane. Vormiõõs pärast emulsiooni pealekandmist on näidatud joonisel 6-5.
⑤ Fotonegatiivi kinnitamineAsetage ettevalmistatud fotonegatiiv tasaseks söövitavale pinnale, tasandage pind, suruge negatiiv klaasitükiga alla, muutes selle pinnaga risti ja kinnitage negatiiv läbipaistva kleeplindiga. Ümarate või kumerate alade puhul võib negatiivse kleepimiseks kasutada valget vaseliin. Vormiõõnsuse kujundus peaks arvestama kile eelneva kinnitamise mugavusega; vajadusel saab õõnsust kujundada sisestusstruktuurina. Vormiõõs pärast kile kinnitamist on näidatud joonisel 6-6.
⑥ SäritusPinnatud töödeldava detaili ala, millele on kinnitatud negatiiv, eksponeeritakse ultraviolettvalgusallikaga (nt elavhõbedalamp), et muuta töödeldava detaili pinnal olev valgustundlik emulsioonkile vastavalt pildile tundlikuks. Selle protsessi käigus tuleks valgusallika asendit reguleerida, et tagada valgustundliku ala ühtlane säri. Kokkupuute kestus määratakse praktilise kogemuse põhjal.
⑦ Arendus ja loputamineSäritatud toorik sukeldatakse umbes 30 sekundiks 40–50 kraadisesse kuuma vette, lastes emulsioonkile valgustamata osal vees lahustuda. Pärast eemaldamist tilgutatakse pinnale aluselist violetset värvainet ja jaotatakse ühtlaselt arendamiseks. Kui ilmub selge muster, loputatakse seda puhta veega ja katmata osad pühitakse imava puuvillaga. Lõpuks kuivatatakse see kuuma õhuga, nagu on näidatud joonisel 6-7.
⑧ Kile kõvenemine ja parandamineVäljatöötatud vormiõõnsus asetatakse elektrilisse konstantse temperatuuriga kuivatusahju 150-200 kraadi juures ja küpsetatakse 5 kuni 20 minutit, et parandada kile nakketugevust ja korrosioonikindlust. Kui õõnsuse pinnale on jäänud emulsioonkile, mis pole täielikult eemaldatud, saab selle noaotsaga puhtaks lõigata. Puuduvad kilepiirkonnad tuleks parandada trükivärviga.
⑨ Söövituseta alade{0}}kaitseKohad, mis ei vaja söövitamist, tuleks kaitsta kilega, nagu on näidatud joonisel 6-8.
⑩ SöövitusErinevate materjalide jaoks tuleks valida erinevad söövituslahendused. Terasest vormiõõnsuste jaoks kasutatakse tavaliselt raud(III)kloriidi vesilahust ja seda saab peale kanda kastmise või pihustamise teel. Kui raudkloriidi vesilahusele lisatakse pasta moodustamiseks sobiv kogus vasksulfaadi pulbrit ja kantakse seejärel õõnsuse pinnale (katte paksus 0,2–0,4 mm), saab külgmist läbitungimist vähendada. Allalõikamise (küljesöövituse) vältimiseks võib söövitusainele lisada ka kaitsevahendit või pintseldada kampolipulbrit ja põimida see paljastatud mustri külgseintesse. Söövitustemperatuur on 50 kuni 60 kraadi. Olenevalt mustrite ja kujunduste tihedusest ja sügavusest tuleb söövitamist üldjuhul teha 1–3 korda, tüüpilise söövitussügavusega 0,3 mm.
⑪ Katte eemaldamine-ja viimistlusSöövitatud vormiõõnsus pühitakse lakilahusti ja tööstusliku alkoholiga puhtaks. Söövitusefekti kontrollimiseks võib tekstist jäljendi võtmiseks kasutada plastiliini, nagu on näidatud joonisel 6-9. Kõik defektsed alad viimistletakse kohapeal ja seejärel söövitatakse või mehaaniliselt parandatakse. Pärast söövitamise lõppu tuleb pinnale kleepunud valgustundlik emulsioon NaOH lahusega maha pesta, et kaitsekiht ära põleks, ja seejärel mitu korda veega loputada. Seejärel kuivatatakse see ventilaatoriga ja kaetakse õlikilega, mis viib kogu protsessi lõpule. Valmis vormiõõnsuse osa tekst on näidatud joonisel 6-10. Tootmiskoha töötlemisvideo leiate Hiina ülikooli MOOCi ressursiteegi "Mond Manufacturing Technology" (kursuse number: 0802SUST006) faili "Drying Text.mp4" all olevast kaustast "Case Videos".
