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東莞市宇鑫金屬蝕刻技術有限公司
Dongguan Yuxin metal etching technology Co., Ltd.

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工藝詳情

金屬蝕刻工藝的流程詳解

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   金屬的種類不同,其蝕刻的工藝流程也不同,但大致的工序如下:金屬蝕刻板→除油→水洗→浸蝕→水洗→干燥→絲網印刷→千燥→水浸2~3min→蝕刻圖案文字→水洗→除墨→水洗→酸洗→水洗→電解拋光→水洗→染色或電鍍→水洗→熱水洗→干燥→軟布拋(擦光)光→噴涂透明漆→干燥→檢驗→成品包裝。

1.蝕刻前處理

金屬蝕刻之前的工序都是前處理,它是保證絲印油墨與金屬面具有良好附著力的關鍵工序,因此必須要徹底清除金屬蝕刻表面的油污及氧化膜。除油應根據工件的油污情況定出方案,最好在絲印前進行電解除油,保證除油的效果。除氧化膜也要根據金屬的種類及膜厚的情況選用最好的浸蝕液,保證表面清洗干凈。在絲網印刷前要干燥,如果有水分,也會影響油墨的附著力,而且影響后續圖紋蝕刻的效果甚至走樣,影響裝飾效果。

2.絲網印刷

絲網印刷要根據印刷的需要制作標準圖紋絲印網版。圖紋裝飾工序中,絲印主要起保護作用,涂感光膠時次數要多些,以便制得較厚的絲網模版,這樣才使得遮蓋性能好,蝕刻出的圖紋清晰度高。絲網版的膠膜在光的作用下,產生光化學反應,使得光照部分交聯成不溶于水的膠膜,而未被光照部分被水溶解而露出絲網空格,從而在涂有膠膜絲網版上光刻出符合黑白正陽片圖案的漏網圖紋。

把帶有圖紋的絲印網版固定在絲網印刷機上,采用堿溶性耐酸油墨,在金屬板上印制出所需要的圖紋,經干燥后即可進行蝕刻

3.蝕刻后處理

蝕刻后必須除去絲印油墨。一般的耐酸油墨易溶于堿中。將蝕刻板浸入40~60g/L的氫氧化鈉溶液中,溫度50~80℃,浸漬數分鐘即可退去油墨。退除后,如果要求光亮度高,可進行拋光,然后進行染色,染色后為了防止變色及增加耐磨、耐蝕性,可以噴涂透明光漆。對于一些金屬本身是耐蝕性能好而且不染色的,也可以不涂透明漆,要根據實際需要而定。

(二)化學蝕刻溶液配方及工藝條件

蝕刻不同的金屬要采用不同的溶液配方及工藝條件,常用金屬材料的蝕刻溶液配方及工藝條件見表6—4~表6-6。東莞市宇鑫金屬蝕刻技術有限公司專業提供蝕刻加工,提供各種蝕刻技術方案與加工產品。

表6-4金屬化學蝕刻溶液的配方及工藝條件

溶液成分及工藝條件

1

2

3

4

5

氯化鐵(FeCl3)/(g/L)

鹽酸(HCl)/(g/L)

氫氟酸(HF)/(mL/L)

磷酸(H3P04)/(g/L)

硫酸銅(CuS04)/(g/L)

硫酸(HzS04)/(g/L)

硝酸(HN03)/(g/L)

蝕刻加速劑/(g/L)

煤油/(g/L)

溶液溫度/℃

處理時間/min

適用材料

800~900

100~120mL/L

80~120

5~8(平整劑)

20~50

15~25

鋼鐵

450~560

5~10mL/L

少量

20~50

模具鋼

600~800

80~120

20~30

80~100

10~45

15~20

不銹鋼

600~650

90~100

8~12

15~50

10~15

銅合金

450~550

200~300

10~20

20~40

10~20

鑄鋁

表6-5金屬銅化學蝕刻溶液配方及工藝條件

溶液成分及工藝條件

1

2

3

4

硝酸(HN03)/(mL/L)

硫酸(HzS04)/(mL/L)

鉻酐(Cr03)/(g/L)

氯化鈉(NaCl)/(g/L)

溶液溫度/℃

蝕刻時問/min

1000

20

45

20~30

15~20

1000

40~50

60~80

10~15

50

400

20~30

15~20

50

900~1000

10~20

60~80

10~15

表6-6鋅鑄件化學蝕刻溶液配方及工藝條件

溶液成分及工藝條件

1

2

3

硝酸(HN03,65%)/(mL/L)

鹽酸(HCl,37%)/(9/L)

溶液溫度/C

處理時間

800~1000

20~30

根據蝕刻深度而定

210~240

20~30

根據蝕刻深度而定

150~300

25~50

根據蝕刻深度而定

(三)工藝操作條件的影響

蝕刻是金屬板模圖紋裝飾過程中的關鍵,要想得到條紋清晰、裝飾性很強的圖紋制品,必須注意控制好蝕刻工藝的條件。主要是蝕刻溶液的溫度和蝕刻時間。溶液溫度稍高,可以提高金屬溶解的速度,也就是蝕刻的速度,縮短蝕刻所需要的時間,但是蝕刻溶液一般都是強酸液,強酸液在溫度高的情況下腐蝕性強,容易使防護的涂層或耐蝕油墨軟化甚至溶解,使金屬非蝕刻部位的耐蝕層附著力下降,導致在蝕刻和非蝕刻交界處的耐蝕涂層脫落或溶化,使蝕刻圖紋模糊走樣,影響圖紋的美觀真實和裝飾效果,因此溫度不宜超過45℃。 同樣,如果蝕刻的時間太長,特別是蝕刻液溫度較高的情況下,耐蝕油墨或防護涂層浸漬時間過長,也同樣起到上述的副作用和不良后果,因此時間控制上也要適當,不能浸得太久,一般不宜超過20~25min。

(四)化學蝕刻圖紋裝飾實例

1.裝飾用的材料

裝飾用的金屬板材:普通鋼材、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等,以不銹鋼板為例說明,板厚l~3mm。

化工原料:絲印感光膠(例如:重氮型),耐酸油墨等,其他為常用化學化工藥品。

2.工藝流程

不銹鋼板→除油→水洗→干燥→絲網印刷→干燥→水浸→蝕刻圖紋葉(片)水洗→除墨→水洗→拋光→水洗→著色→水洗葉(片)硬化處理→封閉處理→清洗葉(片)干燥→檢驗→產品。

3.具體操作及注意事項

(1)除油 除油是為了使絲印油墨與板材有良好的附著力,所以金屬板在印前必須徹底把油除干凈。除油的方法很多,可以根據情況及需要選擇,例如采用常規的化學除油、表面活性劑除油,甚至電解除油、超聲除油等,也可以選用商品的專用除油劑。徹底清洗干凈后,經干燥再轉入絲網印刷。

(2)絲網印刷選用l50目不銹鋼、聚酯或尼龍單絲維網,用繃網機固定在網框上,再用上漿器刮涂DH重氮型感光膠,涂覆2~3次,涂膜干燥后,將拍攝好的圖紋黑白膠片附著在涂膜絲網上,經曝光、顯影后,即制得絲印模板,然后再將不銹鋼板、圖紋模板固定在絲網印刷機對應位置上,采用堿溶性的耐酸油墨,印上所需要的圖紋,自然干燥(或烘干)。如果烘烤,則溫度不宜過高及時間不宜過長,否則油墨的堿溶性降低,到除油墨時,不易清除干凈。一般情況下,自然干燥1h。烘干為55~60℃,4~5min。

(3)圖紋蝕刻工藝 圖紋化學蝕刻溶液的配方及工藝條件如下:

氯化鐵(FeCl3)

650~800g/L

蝕刻加速劑

85~lO0g/L

鹽酸(HCl,38%)

85~120g/L

蝕刻液溫度

10~45℃

磷酸(H3P04)

20~30g/L

浸漬時間

l5~25min

在操作過程中要嚴格控制溶液的溫度和時間。溫度過高、時間過長,油墨與板面的附著力下降,在蝕刻與非蝕刻處可能出現油墨的脫落,導致圖紋模糊走樣,影響蝕刻的精度和裝飾效果。

(4)蝕刻后除墨蝕刻后必須除去保護的堿溶性耐酸油墨。方法是浸入40~60g/L NaOH堿液中,溫度控制在60~70℃,浸泡3~5min,以除干凈油墨為準。然后用水沖表面的堿液至中性。(5)蝕刻后處理經蝕刻后的圖紋不銹鋼板經過除油墨及清洗干凈后,可以根據用戶的不同需要作如下附加裝飾處理。

①對要求保留不銹鋼原色及光澤的,經除油墨及清洗干凈后,放進50%HN03(體積分數)和50%H20的溶液中浸泡l0~20min,作鈍化處理,使不銹鋼蝕刻圖紋板獲得新的保護膜,即可得裝飾制品。

②對要求保留不銹鋼原色,但光亮度要求更高、更光亮的,經除油墨及洗凈后,先進行電解拋光,然后再表面鈍化。

電解拋光的溶液配方及工藝條件如下:

檸檬酸

50%~70%

溶液溫度

40~60℃

硫酸

20%~l5%

電流密度

15~30A/dm2

10%~25%

拋光時間

5~lOmin

陰極材料

鉛板



③為了提高制品的裝飾性,有些用戶要求改變原有不銹鋼的顏色。對此,不銹鋼經蝕刻圖紋及清除干凈表面的油墨后,先進行電解拋光,然后化學著色或電解著色,著色后必須對著色膜進行硬化處理及封閉處理,最后得到所需的裝飾制品。化學著色溶液的配方及工藝條件如下:

硫酸(H2S04)

270~300g/L

溶液溫度

65~80℃

鉻酐(Cr03)

450~500g/L

處理時間

由藍色→橙色→金黃

(NH4)6Mo7024·4H20

40~50g/L

色一綠色,顏色隨時間變化

化學著色后要進行硬化處理(或固膜)以便穩定著色膜,改善著色膜的質量及耐磨性。硬化處理的溶液配方及工藝條件如下:

重鉻酸鉀(K2Cr207)

10~20g/L

溶液溫度

65~80℃

氫氧化鈉(NaOH)

3~5g/L

處理時間

2~3min

溶液pH

6.5~7.5



著色膜經上述硬化(固膜)處理后,硬度、耐磨、耐蝕性都已提高,但膜層有孔隙,需要進一步進行封孔處理。如果著色膜本身質量好、硬度高,可以不必進行硬化處理,但必須進行封孔處理。封孔處理液的成分及工藝條件如下:

硅酸鈉(Na2Si03)

10g/L

溶液溫度

l00℃

沸騰十二烷基苯磺酸鈉

2~5g/L

處理時間

4~6m

除了化學著色外,也可以用電解法著色,電解著色溶液的配方及工藝條件如下:

鉻酐(Cr03)   80~260g/L   電流密度 0.05~0.10A/dm2

硫酸(H2S04)   25%(體積分數)   著色時間 l0~30min

溶液溫度   70~90℃

本著色溶液在著色過程中,工藝條件對顏色有較大影響。首先是硫酸對鉻酐的濃度比例對顏色的影響,鉻酐濃度高時,為金黃色,濃度再高,則變成紫紅色。溫度對著色的影響為:溫度升高,色澤逐漸加深。著色時間的影響為:5min便開始著色,隨著時間的增加,顏色加深,20min后色澤基本穩定。電流密度對著色的影響為:0.03A/dm2時,為玫瑰色,0.05A/din2時,則為l8K金色。

電解著色后同樣需要進行硬化處理,硬化處理可以用化學法(上述舉例),也可以用電解法。電解法硬化處理的溶液配方及工藝條件如下:

鉻酐(Cr03)

240~280g/L

陰極電流密度

0.2~1.0A/dm2

硫酸(H2S04)

2~3g/L

陽極材料

鉛或鉛銻合金

溶液溫度

50~55℃

處理時間

10~15min

硬化處理后,同樣要進行封閉,在沸騰的硅酸鈉溶液中煮5min,取出清洗、干燥,便可得到各種色澤的圖紋裝飾板。


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蝕刻

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