金属蚀刻工艺流程.doc

金属蚀刻工艺流程(一)金属蚀刻工艺流程     金属的种类不同，其蚀刻的工艺流程也不同，但大致的工序如下：金属蚀刻板→除油→水洗→浸蚀→水洗→干燥→丝网印刷→千燥→水浸2～3min→蚀刻图案文字→水洗→除墨→水洗→酸洗→水洗→电解抛光→水洗→染色或电镀→水洗→热水洗→干燥→软布抛(擦光)光→喷涂透明漆→干燥→检验→成品包装     1．蚀刻前处理     在金属蚀刻之前的工序都是前处理，它是保证丝印油墨与金属面具有良好附着力的关键工序，因此必须要彻底清除金属蚀刻表面的油污及氧化膜除油应根据工件的油污情况定出方案，最好在丝印前进行电解除油，保证除油的效果除氧化膜也要根据金属的种类及膜厚的情况选用最好的浸蚀液，保证表面清洗干净在丝网印刷前要干燥，如果有水分，也会影响油墨的附着力，而且影响后续图纹蚀刻的效果甚至走样，影响装饰效果     2．丝网印刷     丝网印刷要根据印刷的需要制作标准图纹丝印网版图纹装饰工序中，丝印主要起保护作用，涂感光胶时次数要多些，以便制得较厚的丝网模版，这样才使得遮盖性能好，蚀刻出的图纹清晰度高丝网版的胶膜在光的作用下，产生光化学反应，使得光照部分交联成不溶于水的胶膜，而未被光照部分被水溶解而露出丝网空格，从而在涂有胶膜丝网版上光刻出符合黑白正阳片图案的漏网图纹。

    把带有图纹的丝印网版固定在丝网印刷机上，采用碱溶性耐酸油墨，在金属板上印制出所需要的图纹，经干燥后即可进行蚀刻     3．蚀刻后处理     蚀刻后必须除去丝印油墨一般的耐酸油墨易溶于碱中将蚀刻板浸入40～60g／L的氢氧化钠溶液中，温度50～80℃，浸渍数分钟即可退去油墨退除后，如果要求光亮度高，可进行抛光，然后进行染色，染色后为了防止变色及增加耐磨、耐蚀性，可以喷涂透明光漆对于一些金属本身是耐蚀性能好而且不染色的，也可以不涂透明漆，要根据实际需要而定 (二)化学蚀刻溶液配方及工艺条件     蚀刻不同的金属要采用不同的溶液配方及工艺条件，常用金属材料的蚀刻溶液配方及工艺条件见表6―4～表6-6    表6-4金属化学蚀刻溶液的配方及工艺条件溶液成分及工艺条件12345氯化铁(FeCl3)／(g／L) 盐酸(HCl)／(g／L) 氢氟酸(HF)／(mL／L) 磷酸(H3P04)／(g／L) 硫酸铜(CuS04)／(g／L) 硫酸(HzS04)／(g／L) 硝酸(HN03)／(g／L) 蚀刻加速剂／(g／L) 煤油／(g／L) 溶液温度／℃ 处理时间／min 适用材料800～900100～120mL／L80～1205～8(平整剂)20～5015～25钢铁450～5605～10mL／L少量20～50模具钢600～80080～12020～3080～10010～4515～20不锈钢600～65090～1008～1215～5010～15铜合金450～550200～30010～2020～4010～20铸铝    表6-5金属铜化学蚀刻溶液配方及工艺条件溶液成分及工艺条件1234硝酸(HN03)／(mL／L)硫酸(HzS04)／(mL／L)铬酐(Cr03)／(g／L)氯化钠(NaCl)／(g／L)溶液温度／℃蚀刻时问／min100020―4520～3015～20100040～5060～8010～15――5040020～3015～2050900～100010～2060～8010～15    表6-6锌铸件化学蚀刻溶液配方及工艺条件溶液成分及工艺条件123硝酸(HN03,65％)／(mL／L)盐酸(HCl，37％)／(9／L)溶液温度／C处理时间  (三)工艺操作条件的影响     蚀刻是金属板模图纹装饰过程中的关键，要想得到条纹清晰、装饰性很强的图纹制品，必须注意控制好蚀刻工艺的条件。

主要是蚀刻溶液的温度和蚀刻时间溶液温度稍高，可以提高金属溶解的速度，也就是蚀刻的速度，缩短蚀刻所需要的时间，但是蚀刻溶液一般都是强酸液，强酸液在温度高的情况下腐蚀性强，容易使防护的涂层或耐蚀油墨软化甚至溶解，使金属非蚀刻部位的耐蚀层附着力下降，导致在蚀刻和非蚀刻交界处的耐蚀涂层脱落或溶化，使蚀刻图纹模糊走样，影响图纹的美观真实和装饰效果，因此温度不宜超过45℃同样，如果蚀刻的时间太长，特别是蚀刻液温度较高的情况下，耐蚀油墨或防护涂层浸渍时间过长，也同样起到上述的副作用和不良后果，因此时间控制上也要适当，不能浸得太久，一般不宜超过20～25min    (四)化学蚀刻图纹装饰实例    1．装饰用的材料    装饰用的金属板材：普通钢材、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金等，以不锈钢板为例说明，板厚l～3mm    化工原料：丝印感光胶(例如浙江昆山市化工涂料厂生产的DH重氮型)，耐酸油墨有99-956型和99-200K型等一(广东顺德大良油墨厂产品)，其他为常用化学化工药品    2．工艺流程    不锈钢板→除油→水洗→干燥→丝网印刷→干燥→水浸→蚀刻图纹叶(片)水洗→除墨→水洗→抛光→水洗→着色→水洗叶(片)硬化处理→封闭处理→清洗叶(片)干燥→检验→产品。

    3．具体操作及注意事项    (1)除油除油是为了使丝印油墨与板材有良好的附着力，所以金属板在印前必须彻底把油除干净除油的方法很多，可以根据情况及需要选择，例如采用常规的化学除油、表面活性剂除油，甚至电解除油、超声除油等，也可以选用商品的专用除油剂彻底清洗干净后，经干燥再转入丝网印刷    (2)丝网印刷选用l50目不锈钢、聚酯或尼龙单丝维网，用绷网机固定在网框上，再用上浆器刮涂DH重氮型感光胶，涂覆2～3次，涂膜干燥后，将拍摄好的图纹黑白胶片附着在涂膜丝网上，经曝光、显影后，即制得丝印模板，然后再将不锈钢板、图纹模板固定在丝网印刷机对应位置上，采用碱溶性的耐酸油墨，印上所需要的图纹，自然干燥(或烘干)如果烘烤，则温度不宜过高及时间不宜过长，否则油墨的碱溶性降低，到除油墨时，不易清除干净一般情况下，自然干燥1h烘干为55～60℃，4～5min    (3)图纹蚀刻工艺图纹化学蚀刻溶液的配方及工艺条件如下：氯化铁(FeCl3)650～800g／L蚀刻加速剂85～lO0g／L盐酸(HCl，38％)85～120g／L蚀刻液温度10～45℃磷酸(H3P04)20～30g／L浸渍时间l5～25min    在操作过程中要严格控制溶液的温度和时间。

温度过高、时间过长，油墨与板面的附着力下降，在蚀刻与非蚀刻处可能出现油墨的脱落，导致图纹模糊走样，影响蚀刻的精度和装饰效果    (4)蚀刻后除墨蚀刻后必须除去保护的碱溶性耐酸油墨方法是浸入40～60g／LNaOH碱液中，温度控制在60～70℃，浸泡3～5min，以除干净油墨为准然后用水冲表面的碱液至中性5)蚀刻后处理经蚀刻后的图纹不锈钢板经过除油墨及清洗干净后，可以根据用户的不同需要作如下附加装饰处理    ①对要求保留不锈钢原色及光泽的，经除油墨及清洗干净后，放进50％HN03(体积分数)和50％H20的溶液中浸泡l0～20min，作钝化处理，使不锈钢蚀刻图纹板获得新的保护膜，即可得装饰制品    ②对要求保留不锈钢原色，但光亮度要求更高、更光亮的，经除油墨及洗净后，先进行电解抛光，然后再表面钝化    电解抛光的溶液配方及工艺条件如下：柠檬酸50％～70％溶液温度40～60℃硫酸20％～l5％电流密度15～30A／dm2水10％～25％抛光时间5～lOmin阴极材料铅板    ③为了提高制品的装饰性，有些用户要求改变原有不锈钢的颜色对此，不锈钢经蚀刻图纹及清除干净表面的油墨后，先进行电解抛光，然后化学着色或电解着色，着色后必须对着色膜进行硬化处理及封闭处理，最后得到所需的装饰制品。

化学着色溶液的配方及工艺条件如下：硫酸(H2S04)270～300g／L溶液温度65～80℃铬酐(Cr03)450～500g／L处理时间由蓝色→橙色→金黄(NH4)6Mo7024?4H2040～50g／L色一绿色，颜色随时间变化    化学着色后要进行硬化处理(或固膜)以便稳定着色膜，改善着色膜的质量及耐磨性硬化处理的溶液配方及工艺条件如下：重铬酸钾(K2Cr207)10～20g／L溶液温度65～80℃氢氧化钠(NaOH)3～5g／L处理时间2～3min溶液pH6.5～7.5    着色膜经上述硬化(固膜)处理后，硬度、耐磨、耐蚀性都已提高，但膜层有孔隙，需要进一步进行封孔处理如果着色膜本身质量好、硬度高，可以不必进行硬化处理，但必须进行封孔处理封孔处理液的成分及工艺条件如下：硅酸钠(Na2Si03)10g／L溶液温度l00℃沸腾十二烷基苯磺酸钠2～5g／L处理时间4～6m    除了化学着色外，也可以用电解法着色，电解着色溶液的配方及工艺条件如下：铬酐(Cr03) 80～260g／L 电流密度 0.05～0.10A／dm2硫酸(H2S04) 25％(体积分数) 着色时间 l0～30min溶液温度 70～90℃    本着色溶液在着色过程中，工艺条件对颜色有较大影响。

首先是硫酸对铬酐的浓度比例对颜色的影响，铬酐浓度高时，为金黄色，浓度再高，则变成紫红色温度对着色的影响为：温度升高，色泽逐渐加深着色时间的影响为：5min便开始着色，随着时间的增加，颜色加深，20min后色泽基本稳定电流密度对着色的影响为：0.03A／dm2时，为玫瑰色，0.05A／din2时，则为l8K金色    电解着色后同样需要进行硬化处理，硬化处理可以用化学法(上述举例)，也可以用电解法电解法硬化处理的溶液配方及工艺条件如下：铬酐(Cr03)240～280g／L阴极电流密度0.2～1.0A／dm2硫酸(H2S04)2～3g／L阳极材料铅或铅锑合金溶液温度50～55℃处理时间10～15min    硬化处理后，同样要进行封闭，在沸腾的硅酸钠溶液中煮5min，取出清洗、干燥，便可得到各种色泽的图纹装饰板。