CN102312273A - 一种图纹电蚀刻方法 - Google Patents

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章乐
李爱华
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Abstract

本发明提供了一种图纹电蚀刻方法，该方法包括对基材表面的字符或图案以外的区域进行遮蔽，再对字符或图案区域进行电蚀刻；所述电蚀刻是将电源阴极与基材接触，用表面包裹有吸水材料的阳极在需要电蚀刻的区域进行涂刷；所述吸水材料吸附有导电盐溶液。本发明在制作图纹的过程中只用普通的导电盐溶液就可以完成对基材表面的图纹蚀刻，所制作的图纹较化学腐蚀加工具有更佳的表面效果，表面均一光滑且过程操作简易，环保、成本低廉。

Description

一种图纹电蚀刻方法
技术领域
本发明涉及一种图纹电蚀刻方法，属于表面处理领域。
背景技术
在模具表面一次性制作图纹之后，采用注塑成型，压铸成型或者是冲压成型将所制作于模具表面的图纹成型于塑胶、压铸铝合金或者锌合金表面甚至采用五金模具将图纹冲压在金属表面。在模具表面制作图纹，传统的模具加工方法为CNC、线切割、电火花加工、激光雕刻，而此类加工相对的工艺难度较大，制作成本较高，所以采用后续的处理如化学蚀刻加工模具表面制作纹理成为较为传统的工艺，尤其对于注塑模具表面制作纹理后成型于塑胶表面，从而使塑胶表面纹理化，此类腐蚀加工尤为突出。而模具表面图纹制作过程的化学蚀刻工艺采用强酸强碱，含毒性物质，腐蚀过程中伴随大量的酸碱性气体，含毒性气体放出对操作人员的健康造成较大的危害，且制作的图文表面发黑且较为粗糙需结合后续处理才能加以改善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的模具表面图纹制作过程的化学蚀刻工艺采用较多的强酸强碱、含毒性物质，腐蚀过程中伴随大量的酸碱性气体，含毒性气体放出对操作人员的健康造成较大的危害，且制作的图文表面发黑且较为粗糙的缺点，从而提供一种避免使用强酸碱类、含毒性物质，所制作的表面效果好，表面均一光滑且过程操作简易，环保、成本低廉的图纹电蚀刻方法。
本发明提供了一种图纹电蚀刻方法，该方法包括对基材表面的字符或图案以外的区域进行遮蔽，再对字符或图案区域进行电蚀刻；所述电蚀刻是将电源阴极与基材接触，用表面包裹有吸水材料的阳极在需要电蚀刻的区域进行涂刷；所述吸水材料吸附有导电盐溶液。
本发明在制作图纹的过程中只用普通的导电盐溶液就可以完成对基材表面的图纹蚀刻，所制作的图纹较化学腐蚀加工具有更佳的表面效果，表面均一光滑且过程操作简易，环保、成本低廉。
具体实施方法
本发明提供的图纹电蚀刻方法，该方法包括对基材表面的字符或图案以外的区域进行遮蔽，再对字符或图案区域进行电蚀刻；所述电蚀刻是将电源阴极与基材接触，用表面包裹有吸水材料的阳极在需要电蚀刻的区域进行涂刷；所述吸水材料吸附有导电盐溶液。
根据本发明所提供的图文电蚀刻方法，所述导电盐溶液没有特别的限制，只要能导电即可，优选地，所述导电盐溶液的PH为6-10。
在所述阳极表面包覆吸水材料的方法为使用粘合剂将吸水材料贴合在阳极表面或者直接将吸水材料缠绕于阳极上。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述阳极与装有导电盐溶液的容器连通，在所述阳极与容器之间设置有控制阀，在所述电蚀刻过程中通过控制控制阀不断给阳极表面的吸水材料提供导电盐溶液。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述控制阀控制导电盐溶液的流量为2-10毫升/分钟。该流量可以及时补充蚀刻过程中导电盐的损失并对蚀刻的表面进行冲洗。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述导电盐溶液为可溶性钾盐和/或钠盐的水溶液。进一步，所述导电盐溶液为氯化钠水溶液。氯化钠较为常见且较钾盐便宜很多，同时氯化钠溶液呈中性。所述氯化钠水溶液中氯化钠的含量为60-200g/L，更优选为100-150g/L。溶液的温度为常温即可。较高的氯化钠浓度将增加溶液的导电性，加快腐蚀的速度，不利于电蚀刻过程的控制，对蚀刻面的平整度和均一性有较大的影响，反之较低的氯化钠浓度降低了溶液的导电性，腐蚀速度较慢，增加边缘侧蚀的进行。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述遮蔽的方法没有特别的限制，可以是本领域技术人员所公知的各种遮蔽方法，如丝印、移印、转印贴花或感光成像的方法将所需制作的字符和图案制作于基材表面。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述电源为直流电源，所述直流电源电压为2-12V，优选为4-8V。电压高于12V时增加了腐蚀速度，不利于电蚀刻过程控制且过大的电压使得边缘处尖锐部位由于尖端放电等因数的影响使得表面深度不均。反之小于2V时，使得腐蚀速度较慢，侧蚀加大。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述阳极采用铜或者钛合金为导电电极，所述吸水材料为棉花、海绵、吸水纸和毛毡中的至少一种。当阳极部位接触模具表面时形成闭合回路此时发生电腐蚀过程，主要的反应如下：
Fe-3e-→Fe3+，
4OH--4e-＝2H2O+O2↑，
4H++4e-＝H2，
过程中涉及到活性氧的生成使得三价铁离子形成氧化物而析出于氯化钠溶液中。过程中还伴随着模具合金成分形成氧化物析出的过程。同时电解水的过程生成的气体有效的将表面生成的氧化物进行冲刷。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，所述蚀刻的深度根据具体工艺要求可以自行选择，本发明蚀刻深度为0.01-0.5mm，通过控制蚀刻的时间来达到相应的深度，所述蚀刻的时间为0.5-5分钟。
根据本发明所提供的电蚀刻方法，在电蚀刻完成之后去除表面的遮蔽物。
和传统蚀刻方法相比，本方法仅采用氯化钠溶液，过程中不涉及强酸强碱及有毒物质，蚀刻速度快，蚀刻面光滑平整，过程环保，操作简易，成本非常低廉。有效的实现了在模具表面制作图纹且可以降低腐蚀加工给模具带来的破坏性风险。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
配置氯化钠溶液120g/L，采用如下工艺进行操作：
(1)将型号为S136的模具进行抛光处理；采用1200#砂纸对其表面进行手工打磨去除表面的机械加工和电火花加工纹理，后使用较软的抛光材料如布、毛皮等涂抹钻石膏对需要抛光的表面进行精抛。
(2)清理表面，均匀的喷涂一层感光油墨(深圳夏日电子生产的线路板感光蓝油XR-9009)，自然干燥10分钟；
(3)采用功率为4KW曝光机粘贴有字符或图案的菲林进行曝光处理4秒，并采用1％的碳酸钠溶液进行显影后用清水清洗表面；
(4)将电源阴极与模具相接，阳极为钛合金，在钛合金表面包覆棉花，打开氯化钠溶液流量控制阀到流量为3毫升/分钟，调节电压为2V，用阳极均匀刷动阳极蚀刻部位3分钟；
(5)采用中性脱漆剂退除表面油墨；
(6)采用清水清洗并进行干燥处理，得到产品A1。
实施例2
按照实施例1的方法制备产品A2，不同之处在于电压为4V。
实施例3
按照实施例1的方法制备产品A3，不同之处在于电压为10V。
实施例4
按照实施例1的方法制备产品A4，不同之处在于：氯化钠溶液60g/L，氯化钠溶液流量控制阀到流量为4毫升/分钟。
实施例5
按照实施例4的方法制备产品A5，不同之处在于电压为6V。
实施例6
按照实施例4的方法制备产品A3，不同之处在于电压为12V。
实施例7
按照实施例1的方法制备产品A7，不同之处在于：氯化钠溶液200g/L，氯化钠溶液流量控制阀到流量为6毫升/分钟。
实施例8
按照实施例7的方法制备产品A8，不同之处在于电压为8V。
实施例9
按照实施例7的方法制备产品A9，不同之处在于电压为10V。
对比例1
配置传统的化学腐蚀溶液硝酸120g/L，三氯化铁100g/L，硫酸铜12g/L，盐酸75g/L，氟化氢10g/L，常温操作。按照如下方式进行：
(1)将型号为S136的模具进行抛光处理：采用1200#砂纸对其表面进行手工打磨去除表面的机械加工和电火花加工纹理，后使用较软的抛光材料如布、毛皮等涂抹钻石膏对需要抛光的表面进行精抛；
(2)清理表面，均匀的喷涂一层感光油墨(选取深圳夏日电子生产的线路板感光蓝油XR-9009)，对整个模具进行保护，遮蔽处理，自然干燥10分钟；
(3)采用功率为4KW曝光机粘贴有字符或图案的菲林进行曝光处理4秒，并采用1％的碳酸钠溶液进行显影后用清水清洗表面；
(4)浸泡于腐蚀溶液中进行蚀刻处理10分钟；
(5)采用中性脱漆剂退除表面油墨；
(6)采用清水清洗并进行干燥处理得到产品B1。
测试方法
1、外观
目测表面形态，结果见表1。
2、粗糙度测试
采用英国泰勒霍普森有限公司生产的Surtronic 25表面粗糙度仪进行检测，测试结果见表1。
3、蚀刻深度尺寸测量
采用高度规进行测试，结果见表1。
4、侧蚀率
采用日本三丰型号为QV-X302P12-C的QV影像仪进行测试，测出侧蚀量，所述侧蚀率＝侧蚀量/蚀刻深度，值越大侧蚀越严重。
表1
Figure BSA00000174615400061
Figure BSA00000174615400071
从表1中可以看出，本发明的蚀刻方法得到的产品的表面光滑，侧蚀较小。且本发明的蚀刻液是氯化钠水溶液，没有酸碱性气体。

Claims (11)

1.一种图纹电蚀刻方法，其特征在于：该方法包括对基材表面的字符或图案以外的区域进行遮蔽，再对字符或图案区域进行电蚀刻；所述电蚀刻是将电源阴极与基材接触，用表面包裹有吸水材料的阳极在需要电蚀刻的区域进行涂刷；所述吸水材料吸附有导电盐溶液。
2.根据权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述导电盐溶液的PH为6-10。
3.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述阳极与装有导电盐溶液的容器连通，在所述阳极与容器之间设置有控制阀，在所述电蚀刻过程中通过控制控制阀不断给阳极表面的吸水材料提供导电盐溶液。
4.如权利要求3所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述控制阀控制导电盐溶液的流量为2-10毫升/分钟。
5.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述导电盐溶液为可溶性钾盐和/或钠盐的水溶液。
6.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述导电盐溶液为氯化钠水溶液。
7.如权利要求6所述的蚀刻方法，其特征在于：所述氯化钠水溶液中氯化钠的含量为60-200g/L。
8.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述电源为直流电源，所述直流电源电压为2-12V。
9.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述吸水材料为棉花、海绵、吸水纸和毛毡中至少的一种。
10.如权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻深度为0.01-0.5mm，蚀刻时间为0.5-5分钟。
11.根据权利要求1所述的电蚀刻方法，其特征在于：所述基材为模具钢。
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