(一)金屬蝕刻工藝流程

    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(wǎng)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

    在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(guān)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(yīng)根據(jù)工件的油污情況定出方案，最好在絲印前進(jìn)行電解除油，保證除油的效果。除氧化膜也要根據(jù)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(wǎng)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(xù)圖紋蝕刻的效果甚至走樣，影響裝飾效果。

    2．絲網(wǎng)印刷

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

    把帶有圖紋的絲印網(wǎng)版固定在絲網(wǎng)印刷機(jī)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(jīng)干燥后即可進(jìn)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(shù)分鐘即可退去油墨。退除后，如果要求光亮度高，可進(jìn)行拋光，然后進(jìn)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(jù)實際需要而定。

    (二)化學(xué)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。

表6-4金屬化學(xué)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(H_zS0₄)／(g／L)

硝酸(HN0₃)／(g／L)

蝕刻加速劑／(g／L)

煤油／(g／L)

溶液溫度／℃#p#分頁標(biāo)題#e#

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(xué)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#p#分頁標(biāo)題#e#

    50

  900～1000

    10～20

    60～80

    10～15

表6-6鋅鑄件化學(xué)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(jù)蝕刻深度而定

    210～240

    20～30

根據(jù)蝕刻深度而定

    150～300

    25～50

根據(jù)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(guān)鍵，要想得到條紋清晰、裝飾性很強(qiáng)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(qiáng)酸液，強(qiáng)酸液在溫度高的情況下腐蝕性強(qiáng)，容易使防護(hù)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(dǎo)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(hù)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(dāng)，不能浸得太久，一般不宜超過20～25min。

(四)化學(xué)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(例如浙江昆山市化工涂料廠生產(chǎn)的DH重氮型)，耐酸油墨有99-956型和99-200K型等一(廣東順德大良油墨廠產(chǎn)品)，其他為常用化學(xué)化工藥品。

    2．工藝流程

不銹鋼板→除油→水洗→干燥→絲網(wǎng)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(chǎn)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(jù)情況及需要選擇，例如采用常規(guī)的化學(xué)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(jīng)干燥再轉(zhuǎn)入絲網(wǎng)印刷。#p#分頁標(biāo)題#e#

(2)絲網(wǎng)印刷選用l50目不銹鋼、聚酯或尼龍單絲維網(wǎng)，用繃網(wǎng)機(jī)固定在網(wǎng)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(wǎng)上，經(jīng)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(wǎng)印刷機(jī)對應(yīng)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(xué)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(yán)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(xiàn)油墨的脫落，導(dǎo)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(hù)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(zhǔn)。然后用水沖表面的堿液至中性。(5)蝕刻后處理經(jīng)蝕刻后的圖紋不銹鋼板經(jīng)過除油墨及清洗干凈后，可以根據(jù)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(jīng)除油墨及清洗干凈后，放進(jìn)50％HN0₃(體積分?jǐn)?shù))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(hù)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(jīng)除油墨及洗凈后，先進(jìn)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

水

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(jīng)蝕刻圖紋及清除干凈表面的油墨后，先進(jìn)行電解拋光，然后化學(xué)著色或電解著色，著色后必須對著色膜進(jìn)行硬化處理及封閉處理，最后得到所需的裝飾制品。化學(xué)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(lán)色→橙色→金黃

(NH₄)₆Mo₇0₂₄·4H₂0

40～50g／L

色一綠色，顏色隨時間變化

化學(xué)著色后要進(jìn)行硬化處理(或固膜)以便穩(wěn)定著色膜，改善著色膜的質(zhì)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(jīng)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(jìn)一步進(jìn)行封孔處理。如果著色膜本身質(zhì)量好、硬度高，可以不必進(jìn)行硬化處理，但必須進(jìn)行封孔處理。封孔處理液的成分及工藝條件如下：#p#分頁標(biāo)題#e#

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(xué)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?jǐn)?shù))          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(wěn)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(jìn)行硬化處理，硬化處理可以用化學(xué)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℃#p#分頁標(biāo)題#e#

處理時間

10～15min

硬化處理后，同樣要進(jìn)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。