Технология за ецване на алуминий със сода каустик. Гравиране на алуминий у дома

Веднъж шефът ми постави задача. Необходимо е да се направи дубликат на клавиатурата за управление на контролера на машината, тъй като фабричната бързо се развали, тъй като беше направена от прозрачен самозалепващо фолио, който е шарен фабрично.

Работя в малка фирма за производство на подправки. Занимавам се с поддръжка на опаковъчни машини, ел. съоръжения, локална мрежаи т.н., накратко всички технологии, умни и не много умни.
Ето го! След много размишления и спорове с шефа, все пак го убедих, че за нашите ламери - оператори корпусът на клавиатурата би бил най-подходящ от "легирана оръжейна стомана", :cool:, но поради липсата на такава решихме да използваме висока - сила алуминиев корпустип 203-125B, 121×66×35 mm от Pros Kit.

Идея

Мързел, приятели мои, мощен двигателпрогрес. След кратък размисъл си спомних, че веднъж случайно бях капнал алуминиев радиаторжелезен хлорид. Докато избърсах капката, имаше петно ​​върху радиатора и малка вдлъбнатина. да...

И ако направите шаблон от фоторезист и след това туршия? Парче дуралуминиева плоча играеше ролята на морско зайче. Всичко се получи с гръм и трясък!

Подготвяме повърхности

Ориз. 1. Подготовка на повърхността.

Бях доста доволен от този вид грапавост. По желание може и да полирате.

Ориз. 2. Калъф и копчета след шлайфане.

Навиване на фоторезиста

Ориз. 3. Филм фоторезист.

За фоторезиста не мога да коментирам. Закупен в онлайн магазина. Всичко, което беше посочено: „Отрицателен индикатор за фотоустойчив филм“.

Измерваме малко с марж около краищата, така че да е удобно да се навива. Филмовият фоторезист се състои от 4 слоя: дъното (матово) е полиетилен, след това тънък слой лепило, след това всъщност самият фоторезист, а отгоре е лъскав защитен слой (лавсан). Внимателно отлепете матовия слой с игла или скалпел, откъснете лента с ширина 5-8 милиметра и я залепете върху тялото. Фоторезистът се навива по-лесно по дължината на тялото.

да Още един нюанс. По-добре е тялото да се загрее над газ до температура приблизително 40 градуса. Тогава фоторезистът залепва по-добре. Постепенно откъсвайки основата, навиваме фоторезиста на повърхността с твърд фотоваляк или в най-лошия случай с пръст. Отрязваме стърчащите ръбове на фоторезиста с пила към тялото или с остър нож.

Уверете се, че частици прах и въздушни мехурчета не попадат под фоторезиста. На това място е възможно да се получи железен хлориди ще има лош късмет. Ако все пак се появят въздушни мехурчета, можете внимателно да ги пробиете с остра игла и да ги навиете силно с фоторолка.
Все още не премахваме горния защитен слой, защото фотомаската може да залепне за фоторезиста (имаше случаи).

Ориз. 4. Навит фоторезист.

Изработка на фотомаска

Фоторезист отрицателен! Тоест там, където няма боя върху шаблона, фоторезистът ще свети там и няма да се отмие при проявяване! Бъди внимателен.

Ориз. 5. Фотомаска. Използвам тиксо пестеливо. Затова пиша различни проективсе още има място на един лист.

Осветете с UV лампа

Ориз. 6. Подготовка за експозиция.

Скрийте бутоните преди мигане. Ако те светнат, ще трябва да пренавиете фоторезиста.
Осветете фоторезиста с UV лампа. Времето на експозиция е около 1 мин.

Ориз. 7. Експониране на фоторезист

Ориз. 8. След експониране се появяват контурите на шаблона.

Проявяване

Ориз. 9. Разработен фоторезист.

Отравяме железен хлорид

Ориз. 10. Офорт.

Разтворът веднага започва да бълбука. Алуминият измества желязото от разтвора и то се утаява точно там, на мястото на ецване. Трябва да се отстранява с мека, ненужна четка за зъби приблизително на всеки 30 секунди. В този случай трябва да внимавате: в краищата на изображението могат да се появят чипове от фоторезист. Ако това се случи - незабавно изплакнете, подсушете и коригирайте чипа с водоустойчив маркер или същия лак за нокти. Въпреки това, лакът може да корозира фоторезиста, бъдете внимателни.

Гравих около 5 мин. След ецване се получават вдлъбнатини с дълбочина около 0,5 мм.
Премахваме фоторезиста. В производството печатни платкифоторезистът може да се отстрани с разтвор на сода каустик (сода каустик) или леко разреден мол за почистване канализационни тръби. Но не е подходящ за алуминий. Потъмнява при контакт с каустик. Ако гравираните вдлъбнатини са дълбоки, тогава можете да отстраните фоторезиста с шкурка с вода, ако не много, тогава можете да го хвърлите в купа с ацетон или разтворител № 646 или 647 за 15-20 минути.

Ориз. 11. След ецване и отстраняване на фоторезиста.

Финални операции

Ориз. 12. Дупките са готови.

Запечатваме контура около надписа със строителна лента. Нямах строителна лента, така че я запечатах с алуминий.

Най-често използваният агент за ецване на алуминий е воден разтворсода каустик със или без добавки. Използва се за общи приложения за почистване, където оксид, грес или подповърхностен детрит трябва да бъдат отстранени с по-дълго време за ецване, за да се постигне лъскаво или матово покритие. Използва се при производството на табели с имена или декоративни архитектурни елементи, за дълбоко гравиране или химическо ецване. Този методецването е доста евтино, но в същото време може да стане твърде сложно за изпълнение.

Разтворите за декоративно ецване могат да съдържат от 4-10% или повече сода каустик, работна температураще бъде 40-90°C и може да се наложи използването на омокрящ агент за диспергиране на лубриканта и за получаване на леко покритие от пяна, както и използването на други добавки. Нормалната работна температура за почистване и декориране е 60°C. Фигурата показва скоростта на отстраняване на метала при различни концентрации и температури по време на 5-минутно ецване на 99,5% алуминиев лист. Тези криви се отнасят за прясно приготвен разтвор, като по-ниските стойности се отнасят за периода след потапянето на алуминия в разтвора. Springe и Shval публикуват данни за степента на декапиране на 99,5% чист алуминиев лист и екструзия на 6063 в разтвори на натриев хидроксид с концентрация 10, 15, 20% при температура от 40 до 70ºС. Chaterjee и Thomas също направиха подробно проучване на екструзия за ецване със сода каустик 6063 и листове 5005, 3013.

Степен на ецване 99,5% алуминий в сода каустик.

Алуминият се разтваря в сода каустик с отделяне на водород и образуване на съединение алуминат, което съществува само в алкален разтвор. Реакцията, която възниква в този случай, може да бъде написана по два начина:

Количеството свободна сода каустик намалява с протичането на реакцията, заедно с това намалява и скоростта на ецване, електрическата проводимост намалява и вискозитетът се увеличава. Ако изобщо не се добави натриев хидроксид към ваната, реакцията протича много бавно, но в крайна сметка бистрият или кафеникав разтвор става млечнобял, от който момент скоростта на ецване започва да се увеличава отново и се повишава до стойност малко по-ниска от първоначалното ецване процент. Реакцията, наблюдавана на този етап, може да бъде записана по следния начин:

Образуваният алуминиев хидрат или Gibsite е под формата на суспензия, докато реакцията освобождава и натриев хидроксид, който е толкова необходим за продължаване на ецването.

Йонна структура на алуминат в разтвори, имащи високо ниво pH е достатъчно трудни въпроси, за щастие този проблем всъщност не засяга оператора. Moulenard, Evans и McKeever проведоха изследване на инфрачервения и рамановия спектър за разтвори на натриев алуминат във вода и деутериев оксид (тежка вода), те също изследваха спектъра ядрен резонансза На и Ал. За концентрации на алуминий под 1,5 М те извличат 4 вибрационни зони, две от които са инфрачервени активни при 950 и 725 cm-1, както и 3 Raman зони, активни при 725, 625 и 325 cm-1. За алуминия също имаше тънка резонансна линия. Всички тези факти могат доста лесно да се свържат със съществуването на тетраедричен Al(OH)4-, който е основният носител на алуминия в разтвора.

Когато концентрацията на алуминий надвиши 1,5 М, се появява нова вибрационна зона при 900 cm-1 за инфрачервената зона и Рамановата зона при 705 и 540 cm-1, докато зоната на ядрения резонанс за алуминия ще бъде значително разширена, без да променя позицията си . Всички тези наблюдения могат да бъдат обяснени от гледна точка на кондензацията на Al(OH)4-, с увеличаване на концентрацията и образуването на Al2O(OH)62-, а в разтвори на 6М натриев алуминат тези две форми съществуват паралелно. Установено е, че разтворът на натриев хидроксид, когато се използва непрекъснато, ще абсорбира алуминий, докато обемът на свободния натриев хидроксид се намали до около една четвърт от първоначалния обем, след което ецването със свободен натриев хидроксид ще продължи, осцилирайки приблизително на същото ниво с амплитуда, която зависи от температурата, интензивността на употреба и периода на пауза. След това хидратът бавно ще се утаи или кристализира на дъното и стените на резервоара, за да образува много твърд хидрат, който е много труден за отстраняване и за съжаление има тенденция да се утаява на повърхността на нагревателните намотки. Тук наблюдаваме третата реакция, т.е. реакцията на дехидрогениране на алуминиев хидроксид с образуването на алуминиев оксид:

Естеството на тази трансформация е показано на фиг. 4-10, където различни количества алуминий се разтварят в 5% (тегл.) разтвор на натриев хидроксид и се правят измервания върху свободния натриев хидроксид веднага след всяко добавяне, а също и след три седмици. До 15 g/l алуминий остава напълно в разтвор без промени в количеството на свободния натриев хидроксид, но веднага щом започне утаяването на алуминиевия оксид, което се случва малко преди появата на свободно различима утайка, свободният натриев хидроксид е възстановена на 4%, т.е. до 80% от първоначалната му стойност. При продължителна употреба тази стойност за такова решение може да варира от 1 до 1,5%, понякога се повишава до 2,5%, в случай на престой с продължителност няколко часа. Подобно съотношение съответства и на по-висока концентрация на сода каустик и тези стойности всъщност не зависят от температурата.

Влияние на разтворения алуминий върху свободния натриев хидроксид.

Друго важно влияние на алуминия е, че с увеличаване на съдържанието на алуминий, скоростта на ецване намалява и това доста ясно се отразява на фигурата. На практика това означава, че ако е необходимо да се поддържа постоянна скоростецване, е необходимо да се увеличи съдържанието на свободна сода каустик, тъй като количеството алуминий във ваната се увеличава.

Крайната реакция в този случай ще настъпи между алуминий и вода с освобождаване на водород и алуминий. На теория ецването може да продължи безкрайно, като загубата на сода каустик се получава само в резултат на увличане. Този метод на работа с резервоара за ецване наистина е приложим на практика, но е необходимо да се помни необходимостта от периодично отстраняване на твърдата хидратна утайка. Според досегашния опит при работа в този режим експлоатационният живот на резервоара може да достигне до 2 години. Филтрирането на разтвори на натриев хидроксид не е толкова успешно поради факта, че много фината утайка има тенденция да запушва филтъра много бързо, но иначе не са установени проблеми с тази техника.

Скорост на ецване в натриев хидроксид 50 g/l, натриев нитрат 40 g/l при 60ºС в зависимост от концентрацията на алуминий.

Химичният контрол на разтвора, приложен преди утаяване или в стабилно състояние след утаяване, включва определяне на общ натрий и свободен натриев хидроксид. Съдържанието на последния може да се изчисли с достатъчна точност за практическо приложениечрез титруване със солна киселина, докато фенолфтолевият индикатор загуби цвета си. Като алтернатива може да се предложи и потенциометрично титруване. За да се компенсират загубите, дължащи се на увличане, е достатъчно само да се поддържа общото съдържание на натриев хидроксид на фиксирано ниво, тъй като не е възможно да се контролират колебанията в свободния натриев хидроксид в разтвора. За точно определение, в които се вземат предвид и карбонатът и разтвореният алуминий, още комплексен методизчисление, дадено в таблицата.

Един от най-често срещаните проблеми при ецване със сода каустик е склонността към ямка или „изгаряне“ на част или цялата част, което е придружено от увеличаване на скоростта на ецване до 300%. Това обикновено се случва при силно натоварени решения, които се използват толкова широко, че няма начин за възстановяване. В този случай хидратът кристализира върху частите, което води до увеличаване на интензивността на локалното ецване, повишаване на температурата и ефект върху границите на зърната, което има свойствата на киселинното ецване. Понякога е трудно да се избегне питинг в разтвори от този тип, когато се опитвате да премахнете анодния филм. Ако това се случи, температурата трябва да се намали.

По този начин може да се види, че въпреки очевидната простота на процеса на ецване, на практика могат да се наблюдават много конкуриращи се реакции, които трябва да бъдат разпознати, за да се получи добър резултат. Основните фактори, отговорни за ецването, са съдържанието на свободен натриев хидроксид в разтвора, наличието и количеството на добавките във ваната, температурата на разтвора и съдържанието на алуминий в разтвора. Влиянието на състава на разтвора вече беше обсъдено по-рано, но температурата на разтвора има силно влияние върху скоростта на ецване. Обикновено този фактор е лесен за контролиране, но на практика, поради екзотермичния характер на тази реакция, често е необходимо да се охлаждат ваните за ецване, особено когато те се използват непрекъснато. Повечето бани за ецване се използват при температури между 55 и 65°C, тъй като при повече високи температуриМоже да възникне замърсяване поради трансферно ецване, особено върху листови материали.

Дълго време търсех приемлив метод за почерняване на метал, който да се приложи у дома и да се получи приемливо качество на почерняване.

Най-достъпно изглеждаше да си купите кутия матова черна боя и да боядисате необходимите части. Но дори този метод не е толкова прост. Необходимо е да се подготви средата и определено не в апартамента, а поне в гаража. И освен това боята може лесно да се надраска.

По принцип мълча за метода на анодиране, той изисква висока технологиясигурността и всякакви опити със сярна киселина не ме изхвърлят.

Съвсем наскоро научих за метода на почерняване с железен хлорид. Чисто случайно - на пазара един човек каза, че е потопил лъскавите части в разработка от ецване на печатни платки и така е получил добро почерняване. Мислех, добра идея, но като цяло не е необходимо да търсите тренировка, достатъчно е просто да намерите железен хлорид (FeCl3)и направете същото решение.

Намерих железен хлорид и го поръчах по интернет от частен продавач на таблото за обяви, пакетче от 200 g ми струваше около 50 UAH с пощенските разходи.

Бях приятно изненадан, защото предимно железен хлорид се продава за радиолюбители. Самият аз обичах радиотехниката преди около 15 години и си мислех, че сега тази индустрия отдавна е изместена от китайски готови радиотехнически решения. Оказа се, че не са изгонени, тъй като има предлагане на железен хлорид, има и търсене. Но няма да се отклонявам от темата, по-нататък по случая ...

По този метод боядисвам алуминий, дуралуминий, стомана и месинг. И мога да кажа, че най-добре се получи с алуминий. Малко по-лош, но приемлив почернен дуралуминий. Стоманата не беше почерняла, но покрита с покритие, наподобяващо ръжда, спря да блести, поне така, все пак стана малко по-добре, отколкото беше. Месингът малко промени цвета си - стана малко по-червен, спря да блести, стана матов, но не стана черен.

Методът за почерняване на алуминий с железен хлорид

Трябваше да почерня няколко дуралуминиеви макромех пръстена и няколко алуминиеви адаптера. За такъв малък брой части са достатъчни 15-20 грама железен хлорид.

Железен хлорид в контейнер за приготвяне на разтвор

Първо трябва да го разредите с малко вода. За такова малко количество желязо се нуждаете от доста малко вода. Важно е резултатът да е гъста смес. така че да не се разтича, а да се размазва по повърхността. Направих го на око - колкото по-дебел е разтворът, толкова по-добре.

Докато разтворът се „влива“, ние подготвяме нашите части за почерняване. Почистваме ги от евентуални замърсявания и прах и ги обезмасляваме. Просто ги измих със сапун под чешмата, това беше достатъчно.

Сега, когато разтворът е готов, вземаме някаква пръчка. например за почистване на ушите с памучен тампон на върха. и изчеткайте внимателно вътрешни повърхностиадаптер. Само ги боядисах, като предпочитах да ги оставя блестящи отвън. Уверете се, че разтворът остава върху повърхностите и не капе.

Детайл с намазан разтвор на железен хлорид

При мен алуминиевите части почерняха след 7-10 минути. Dural потъмня малко по-дълго, може би 20 минути, не го замерих точно.

Dural пръстен потъмнял

В резултат на това повърхността стана тъмно сива, матова. Не блести, което искате.

Ако резултатът не ви удовлетворява, можете да изплакнете частите и да ходите отново с останалия разтвор. Направих това с дуралуминий, стомана и месинг, с надеждата, че ще се получи по-добре.

Dural започна да изглежда значително по-добре, стоманата и месингът останаха същите. Може и да ги оставите намазани за по-дълго време.

След достигане на почерняване частите могат да се измият с течаща вода и да се изсушат. След това можете да ги използвате.

Повърхността на същия пръстен след измиване и изсушаване. Доволен от почерняването.

След като затъмних пръстена с макро кожа, който първоначално беше лъскав, контрастът на снимките се подобри много, особено при снимане на черни детайли при бавни скорости на затвора.

Друга алуминиева част, почернена по същия метод.

Но какво стана с месинга, той изобщо не потъмня, а стана матов и леко промени цвета си.

Ето един относително прост и висококачествен метод за почерняване. Надявам се, че ще бъде полезно не само за мен, но и за други ентусиасти.

Често ни задават един и същ въпрос, възможно ли е да се гравира с диоден лазер върху метал, например алуминий.

Възможно ли е да се гравира метал у дома?

Днес ще отговорим на този въпрос.

Помислете за алуминий. Всъщност това е доста често срещан метал в ежедневието, подходящ за гравиране. Много продукти, като ключодържатели, флаш устройства и някои мобилни телефони, имат алуминиево покритие.

Какво знаем за алуминия?

Това е метал с точка на топене около 600 градуса по Целзий, който има висока топлопроводимост и като правило има на повърхността си филм от алуминиев оксид, чиято точка на топене е над 1000 градуса по Целзий. Това значително усложнява процеса на гравиране чрез термична обработка, но има и друг вариант. Алуминият е добър проводник и ако е така, процесът на електролиза не е отменен. Това е самото решение, за което ще говорим.

Този процес се нарича ецване на алуминий.

В това няма нищо трудно. Трябва ни само източник на ток 9-12 волта.

А също и обикновени сол NaCl, диелектричен съд (пластмасата е добре), пирон или какъвто и да е железен предмет с подходяща форма и размер, вода.

И, разбира се, лазерът!

И така, какво правим?

Подготвяме растерен чертеж, който бихме искали да приложим върху алуминиевата повърхност на плочата.

Например така:

1. 2. Покриваме алуминиевата повърхност на плочата защитно фолио(залепваща лента, лак, боя по избор).3. Поставяме алуминиева плоча върху работния плот на 3D принтер, оборудван с диоден лазер (за предпочитане с мощност над 1-2 W, така че да е достатъчна за изрязване на филма), и включваме режима лазерно рязане(за изгаряне през поставен филм и създаване открити площина мястото на бъдещата гравюра).4. Следващ в пластмасов контейнерприготвя се концентриран воден разтвор на NaCl.5. От източника електрически токизход 2 проводника "плюс" и "минус".

6. Прикрепяме железен предмет (пирон) към минуса и го спускаме във воден разтвор на NaCl.

7. Прикрепяме нашата алуминиева плоча към плюса и също я спускаме в соления разтвор.

8. Захранваме източника на ток.9. Започва процесът на електролиза (ецване) в разтвора. В зависимост от силата на тока и концентрацията на разтвора можете да прецените приблизителното време, необходимо за ецване. Обикновено 3-5 минути.10. Изваждаме продукта от разтвора Трябва да се помни, че гравираният продукт трябва да бъде внимателно изолиран преди да бъде поставен в разтвора, с изключение на онези области, където всъщност трябва да се приложи

Този процесможе да се извършва както у дома, така и в малка работилница.С тази технология всеки може да стане гравьор на метал (алуминий).

По наше мнение тази технология има страхотно практическа стойност.

Абонирайте се за актуализации на Endurance.

Лесно гравиране на алуминий!

Поздрави, химици и радиолюбители!

От началото на годината нашият Endurance екип (LaserLab) получи въпрос, можем ли да направим красиво гравиране върху алуминий с лазер? И ще бъде ли достъпна за всички?

Най-накрая отговаряме! :)

Алуминият е често срещан метал, така че не е чудно, че хората искат да получат своите гравюри върху него. С удоволствие го направих за алуминиевия ключодържател, флашка и кутията на мобилния ми телефон.

Какви са свойствата на алуминия? Да, метал. T_топене 600 градуса, с висока топлопроводимост и често има алуминиев оксид върху покритието си, чиято точка на топене е повече от 1100 градуса. Следователно термичната обработка няма да бъде толкова проста. Нека да разгледаме друг вариант. Както знаете, проводниците са направени от мед и алуминий. Алуминият е отличен проводник, което означава, че можем да използваме процеса на електролиза. Това е трикът, прочетете! А именно ецване на алуминий.

Просто е!) Ще ни трябва:

1. Вода (не повече от 1 литър).
2. Източник на електрически ток (от 9 до 12 V).
3. Обикновена готварска сол NaCl.
4. Диелектричен капацитет (например, изработен от пластмаса).
5. Пирон или друг остър, твърд предмет.

И разбира се лазерът L-Cheapo! Мощност 3-5 вата.

1. Подгответе дизайна, който искате да гравирате върху алуминиевата плоча.

Например растерно изображение на лого.

2. Отървете се от греста върху вашия алуминиев образец. Покрийте го с някой от следните материали: кафява лента, боя, лак, тиксо.

3. Поставете продукта върху 3D принтера и стартирайте лазера (необходимо е да унищожите повърхностния слой от стъпка 2 и ще получите отворени зони).

4. Разбъркайте солта във водата, за да направите концентриран разтвор.

5.1. Вземете източник на ток (на снимката има червен "плюс" и бял проводник "минус").
5.2. Прикрепете железен предмет към минуса и го спуснете във физиологичния разтвор.
5.3. Прикрепете проба от алуминий към плюса и я спуснете в разтвора в същия контейнер.
6. Включете захранването!

7. Изчакайте процеса на електролиза (ецване) в разтвора за около 5 минути. В зависимост от концентрацията на разтвора и силата на тока преценете необходимото време за ецване. Успяхме да гравираме проба на снимка за 3 минути.

8. Отстранете пробата от разтвора.

Клас!!)

Преди да поставите в контейнера с разтвора, не забравяйте, че вашият образец, който ще бъде гравиран, трябва да бъде внимателно изолиран от външната среда, с изключение на тези места, където ще бъде нанесено гравирането.

Можете да провеждате това преживяване както у дома, така и във вашата работилница.

С тази технология всеки може да стане гравьор на метал (поне на алуминий).

Всичко това е ценно и практично знание. Ще се радваме, ако се абонирате за новините на Endurance

Гравиране? лесно!