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发表于2017-08-12
(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下表
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
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溶液成分及工艺条件 |
1 |
2 |
2 |
4 |
5 |
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氯化铁(FeCl3)/(g/L) |
800～900 100～120mL/L 80～120 5～8(平整剂) 20～50 15～25 钢铁 |
450～560 5～10mL/L 少量 20～50 模具钢 |
600～800 80～120 20～30 80～100 10～45 15～20不锈钢 |
600～650 90～100 8～12 15～50 10～15 铜合金 |
450～550 200～300 10～20 20～40 10～20 铸铝 |
金属铜化学蚀刻溶液配方及工艺条件
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溶液成分及工艺条件 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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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/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 |
(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，耐酸油墨有99-956型和99-200K型等，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：
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氯化铁(FeCl3) |
650～800g/L |
蚀刻加速剂 |
85～lO0g/L |
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盐酸(HCl，38％) |
85～120g/L |
蚀刻液温度 |
10～45℃ |
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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：
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柠檬酸 |
50％～70％ |
溶液温度 |
40～60℃ |
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硫酸 |
20％～l5％ |
电流密度 |
15～30A/dm2 |
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水 |
10％～25％ |
抛光时间 |
5～lOmin |
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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：
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硫酸(H2S04) |
270～300g/L |
溶液温度 |
65～80℃ |
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铬酐(Cr03) |
450～500g/L |
处理时间 |
由蓝色→橙色→金黄 |
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(NH4)6Mo70244H20 |
40～50g/L |
色一绿色，颜色随时间变化 |
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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：
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重铬酸钾(K2Cr207) |
10～20g/L |
溶液温度 |
65～80℃ |
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氢氧化钠(NaOH) |
3～5g/L |
处理时间 |
2～3min |
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溶液pH |
6.5～7.5 |
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：
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硅酸钠(Na2Si03) |
10g/L |
溶液温度 |
l00℃ |
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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：
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铬酐(Cr03) 80～260g/L 电流密度 0.05～0.10A/dm2 |
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硫酸(H2S04) 25％(体积分数) 着色时间 l0～30min |
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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：
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铬酐(Cr03) |
240～280g/L |
阴极电流密度 |
0.2～1.0A/dm2 |
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硫酸(H2S04) |
2～3g/L |
阳极材料 |
铅或铅锑合金 |
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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。
