CN1015010B - 滚筒(轮)钢模快速深度化学蚀刻 - Google Patents

Abstract

本发明是一种对滚筒、滚轮及弧面钢模进行快速深度化学蚀刻的工艺。目前，对滚筒、滚轮及弧面钢模的雕刻，通常在退火状态下采用手工镌刻，工效极低，且存在热处理损伤及变形。本发明的化学蚀刻是先在钢坯上用光致干膜贴膜工艺形成预定图纹的掩蔽抗蚀图形，然后在蚀刻机内进行轮廓形成、深度形成和坡形形成三道蚀刻工序，同时蚀刻中采用侧面抗蚀保护。本发明蚀刻的钢模，精度和工效高，不存在热处理损伤和变形，适用于制作印商标的钢轮、印染及金属件上滚压刻字线的钢滚轮等。

Description

本发明是一种对滚筒、滚轮及弧面钢模进行快速深度化学蚀刻的工艺。

目前，在圆柱、圆锥或弧面钢模上雕刻图纹，通常在退火状态下，采用手工镌刻，这种雕刻，精致度不高，镌刻过程中原有弧面会受到损伤而失去精度，而且雕刻以后再进行热处理。会使雕刻后的图形烧蚀及变形。另一种是机械铣刻，只能在平面形钢模上进行，而且铣刻周期长。最后仍需手工修正，同样存在热处理烧蚀和变形。以上两种雕刻方法均属于点状法雕刻，即通过一点一点地将不需要的部分刻除，工效极低，在现有技术中也有钢料化学蚀刻，但仅作浅刻，而无粉蚀刻法只适用于一般钢料，加工对象都是平面型。

本发明的目的是提供一种能对钢模进行快速深度化学蚀刻的工艺，不仅能在平面钢模上，而且能在滚筒、滚轮及弧面钢模上蚀刻预定的图纹，并能整体深度蚀刻，从而达到提高工效和精度的目的。

本发明的滚筒（轮）钢模快速深度化学蚀刻，首先制备经金加工、热处理和磨削后符合要求的钢模毛坯，然后按预定图纹。绘制墨稿，制备底片，在除油清洗后的钢模毛坯上转贴光致干膜、复底片，经曝光、晒印、显影和修整后，在钢模毛坯上形成预定图纹的掩蔽抗蚀图形，然后经清版面后放入蚀刻机内进行蚀刻。蚀刻有轮廓形成、深度形成和坡形形成三道工序。各道工序都采用侧面抗蚀保护。侧面保护是采用油墨辊在蚀刻件图形顶面滚压油墨，藉油墨流布至已蚀刻出的侧面，在油墨上粘附有色松香，经烘烤使松香粉与抗蚀油墨熔融成保护层。有掩蔽抗蚀图形的钢模毛坯在蚀刻机中进行蚀刻的第一道工序是轮廓形成，其蚀刻液的温度为26℃～27℃，蚀刻分三次进行，每次蚀刻3分钟后，进行清洗、干燥，然后在蚀刻件图形顶面滚压油墨，粘附有色松香，烘烤后使顶面与侧面形成保护层，终了时的累计深度为0.1～0.12毫米。转入的第二道工序为深度形成，这时蚀刻液的温度上升为33℃～35℃。根据深度要求，进行多次蚀刻，每次蚀刻前，对工件进行清洗、干燥、并对顶面、侧面和准备形成阶梯的底面进行抗蚀保护，通过控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层在第一次蚀刻后，逐一向下延伸一个阶梯和一个准备形成阶梯的底面，底面的宽度是按坡度决定的，坡度越小宽度越大，反之坡度越大，宽度越小。这样的保护层，使每次蚀刻在图形侧面形成一个阶梯，经多次蚀刻，深度形成后的侧面为与坡度相适应的阶梯形，通常累计深度为0.6毫米。蚀刻的第三道工序是坡形形成，目的是将深度形成后的侧面阶梯削除，使之成为符合预定坡度的坡形，这时，蚀刻温度降为27℃～30℃，分若干次蚀刻，每次蚀刻前，对工件进行清洗、干燥。通过控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层由底部向顶面逐次收缩一个阶梯。 即对准备削除的阶梯不预保护，则蚀刻中，由底部向顶面逐次削去一个阶梯。蚀刻时间逐次减少，由8分钟逐次减2分钟。经多次蚀刻，可消除可辨阶梯痕，形成预定坡度的坡形，同时也增加了深度。全部蚀刻完后，经清洗及200～220℃烘烤2～3小时，以消除氢脆。360度均有图形的钢件蚀刻，不应蚀刻的部分要加以保护，工件在蚀刻机中作圆周旋转，图形仅在一面或几面的，也可静止地对某一面进行蚀刻，蚀刻件的形状可以是圆柱形、圆锥形、平面形、弧面形或其它几何形状。

本发明的优点是：（1）蚀刻的模具精度高，不存在热处理损伤和变形。蚀刻后无需加工即可使用，顶面光洁度可达

8。（2）图纹、字线精致，最小的图形在每平方厘米范围内可刻英文字母200个。（3）由于是整体蚀刻，所以工效高，一个不包括底片制备的中型滚筒（φ150×400毫米）当班就可出产品，小型滚轮等刻件可以成批同时蚀刻。（4）投资少，蚀刻设备除蚀刻机外，仅需相配套的贴膜机、晒箱、滚墨机及电炉即可。（5）应用范围广，用于印制商标的钢印轮，如卷烟机、电缆电线印制商标的钢印轮。制革、墙纸和印染用的钢滚筒，在金属件上滚压刻线和文字的钢滚筒如铝合金称杆上的刻线读数等，均可采用本发明。

下面结合附图叙述本发明的实施例

图1为本发明的掩蔽抗蚀图形晒印流程

图2为本发明的蚀刻流程

对于要求深度为0.8～0.9毫米、坡形坡度为60度的卷烟机商标钢印（钢轮）的化学蚀刻。其具体步骤如下：

1.钢印毛坯上掩蔽抗蚀图形的形成（如图1所示）

（1）将经金加工、热处理和磨削后的钢模毛坯进行除油清洗，对磨削光洁度不够的，用500号水砂纸抛光。

（2）将预定图纹、绘制墨稿、制备底片

（3）将光致干膜的保护层撕去，在贴膜机上将光致干膜转贴于清洁的毛坯蚀刻面上，温度控制在90℃～105℃，压力0.5～1.5kg/cm²。或用胶滚手工滚压贴膜。

（4）揭去光致干膜另一面的涤纶保护层，复上制备的底片，用透明涤纶薄膜紧缠，使底片与干膜重合。

（5）曝光：光源采用黑光灯，在圆形晒箱内360度受光照，曝光时间按光量、光距调整。

（6）显形：用0.2%氢氧化钠水溶液或2%碳酸钠水溶液，温度25℃±5℃，时间1～2分钟，在钢印毛坯上即可得到预定图纹的掩蔽抗蚀图形。

2.蚀刻工序（如图2所示）

对掩蔽抗蚀图形进行修正后，放在蚀刻机内作圆周旋转进行360度蚀刻，蚀刻液用波美度41的三氯化铁溶液，添加2%盐酸。蚀刻分轮廓形成、深度形成和坡形形成三道工序。

一、轮廓形成的蚀刻，蚀刻分三次进行。

（1）清版面，用波美度41的三氯化铁溶液在蚀刻面清刷，除去阻蚀的残余胶液或杂质;

（2）将蚀刻液温度调到27℃;

（3）预蚀3分钟，蚀毕清洗，吸干水分，

（4）在滚墨机上，对蚀刻图形滚压油墨，使油墨从墨辊转印到图形顶面，藉油墨流布到侧面，并粘附有色松香粉末，经170℃烘烤，使油墨与松香在顶面和侧面熔融成抗蚀保护层;

（5）进行第二次蚀刻，时间三分钟，蚀完后用洗版液（酒精及天那水各50%）洗去抗蚀保护层，再用10%氢氧化钠溶液清洗，并用清水冲净吸干;

（6）第三次蚀刻重复上述步骤（4）和（5）;

轮廓形成三次蚀刻终了时，累计深度为0.1～0.12毫米。

二、深度形成的蚀刻，蚀刻分三次进行。

（1）将蚀刻液升高到34℃;

（2）在滚墨机上，从蚀刻件图形顶面滚压渗入缝纫机油的油墨，使油墨从顶面自然流布扩散到侧面和准备形成阶梯的底面，粘附有色松香粉末，经170℃烘烤，使油墨与松香在顶面、侧面和准备形成阶梯的底面熔融成抗蚀保护层。准备形成阶梯的底面宽度由坡度60度来定;

（3）进行第一次蚀刻，蚀刻时间16分钟，蚀后用洗版液洗去抗蚀保护层，再用10%氢氧化钠溶液清洗，并用清水冲净、吸干;

（4）在滚墨机上，从蚀刻件图形顶面滚压渗入缝纫机油的油墨，使油墨从顶面自然流布扩散到侧面（包括第一次蚀刻形成的阶梯）和准备形成阶梯的底面，粘附有油松香粉末，经170℃烘烤，使油墨与松香在顶面、侧面（包括第一次蚀刻形成的 阶梯）和准备形成阶梯的底面熔融成抗蚀保护层;

（5）第二次蚀刻同步骤（3），

（6）重复步骤（4）控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层从顶面向底部延伸，在顶面、侧面（包括第一、二次蚀刻形成的两个阶梯）和准备形成阶梯的底面形成保护层;

（7）第三次蚀刻同步骤（3），

三次蚀刻后，图形侧面为与坡度60度相适应的阶梯形，累计深度为0.6毫米。

三、坡形形成的蚀刻，蚀刻分三次进行。

（1）将蚀刻液温度降为29℃;

（2）每次蚀刻前，将清洗、吹干的刻件，从顶面图形滚压油墨，控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层从底部向顶面逐次收缩一个阶梯，即预定削除的阶梯不形成保护层;

（3）三次蚀刻与二、（3）类同。蚀刻时间第一次8分钟，第二次6分钟，第三次4分钟，蚀刻由底部向顶面逐次削去一个阶梯。

三次蚀刻毕，总深度达到0.8毫米，图形侧面形成60度的坡形。

3.蚀后处理

将蚀刻完毕的钢印在220℃的烤箱内烘烤2～3小时以消除氢脆，最后经检验、涂油防锈即可交付使用。

Claims (3)

1、滚筒钢模块速深度化学蚀刻，包括制备经金加工、磨削后符合要求的钢模毛坯，按预定图纹绘制墨稿、制备底片，在钢模毛坯上转贴光致干膜、复底片、曝光、晒印、显形和修正，在钢模毛坯上形成预定图纹的掩蔽抗蚀图形，放入蚀刻机内蚀刻，其特征在于：

a.钢模毛坯是经热处理后的合金工具钢或其它钢料；

b.具有预定图纹的掩蔽抗蚀图形的钢模毛坯在蚀刻机中360度蚀刻，分为轮廓形成、深度形成和坡形形成三道蚀刻工序；

c.各道蚀刻工序中都采用侧面抗蚀保护，侧面抗蚀保护是用油墨辊在钢模毛坯上的图形顶面滚压油墨，藉油墨流布扩散至已蚀刻出的侧面，在油墨上粘附有色松香粉末，经烘烤，使松香粉末与抗蚀油墨熔融成保护层。

2、根据权利要求1所述的滚筒钢模快速深度化学蚀刻，其特征在于深度形成工序的蚀刻是按深度要求进行的多次蚀刻，在每次蚀刻前，通过控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层在第一次蚀刻后逐一向下延伸一个阶梯和一个准备形成阶梯的底面，从而每次蚀刻形成一个阶梯，深度形成后的图形侧面为与坡度相适应的阶梯形。

3、根据权利要求1所述的滚筒钢模快速深度化学蚀刻，其特征在于坡形形成工序的多次蚀刻，在每次蚀刻前，通过控制油墨流布的宽度，使抗蚀保护层由底部向顶面逐次收缩一个阶梯，蚀刻中将深度蚀刻形成的侧面阶梯，由底部向顶面逐次削除一个阶梯，波形形成后的图形侧面为预定坡度的坡形。

Images