A tecnologia de gravação de alumínio com soda cáustica. Gravando alumínio em casa

Certa vez, o chefe definiu uma tarefa para mim. É necessário fazer um teclado duplicado para controlar o controlador da máquina, porque o de fábrica rapidamente caiu em desuso, porque era feito de transparente filme autoadesivo, que é modelado na fábrica.

Trabalho em uma pequena empresa que fabrica especiarias. Estou envolvido na manutenção de máquinas de embalagem, instalações elétricas, rede local etc., resumindo toda tecnologia, inteligente e não muito inteligente.
Então aqui está! Depois de muito pensar e debater com o chefe, ainda assim o convenci de que, para nossos lammers - operadores, a caixa do teclado seria mais adequada de "aço de arma ligado", :legal:, mas na ausência dela, decidimos usar alta -força caixa de alumínio tipo 203-125B, 121×66×35 mm do Pros Kit.

Ideia

Preguiça, meus amigos, motor potente progresso. Depois de pensar um pouco, lembrei-me de que uma vez pinguei acidentalmente radiador de alumínio cloreto férrico. Enquanto limpava a gota, havia uma mancha no radiador e uma pequena depressão. Sim...

E se você fizer um estêncil de fotorresistente e depois picles? Um pedaço de placa de duralumínio serviu de cobaia. Tudo funcionou com um estrondo!

Preparamos superfícies

Arroz. 1. Preparação da superfície.

Fiquei bastante satisfeito com esse tipo de rugosidade. Você também pode polir, se desejar.

Arroz. 2. Caixa e botões após a retificação.

Enrolando o fotorresiste

Arroz. 3. Filme fotorresistente.

Não posso comentar sobre o fotorresistente. Comprei na loja online. Tudo o que foi indicado: "Indicador negativo de filme fotorresistente".

Medimos um pouco com uma margem nas bordas, para que seja conveniente rolar. O filme fotorresistente consiste em 4 camadas: o fundo (é fosco) é polietileno, depois uma fina camada de cola, depois, de fato, o próprio fotorresistente e, por cima, uma camada protetora brilhante (lavsan). Retire delicadamente a camada fosca com uma agulha ou bisturi, rasgue uma tira de 5 a 8 milímetros de largura e cole-a no corpo. O fotorresiste é mais fácil de rolar ao longo do comprimento do corpo.

Sim! Mais uma nuance. É melhor aquecer o corpo com gás a uma temperatura de aproximadamente 40 graus. Então o fotorresiste adere melhor. Rasgando gradualmente a base, rolamos o fotorresiste até a superfície com um rolo fotográfico rígido ou, na pior das hipóteses, com um dedo. Cortamos as bordas salientes do fotorresistente com uma lima no corpo ou com uma faca afiada.

Certifique-se de que partículas de poeira e bolhas de ar não fiquem sob o fotorresistente. Neste local é possível obter cloreto férrico e haverá má sorte. Se ainda ocorrerem bolhas de ar, você pode perfurá-las suavemente com uma agulha afiada e enrolá-las fortemente com um rolo fotográfico.
Ainda não retiramos a camada protetora superior, pois a fotomáscara pode grudar no fotorresiste (houve casos).

Arroz. 4. Fotorresiste laminado.

Fazendo uma fotomáscara

Fotoresistente negativo! Ou seja, onde não houver tinta no gabarito, o fotorresiste acenderá ali e não será lavado durante a revelação! Tome cuidado.

Arroz. 5. Fotomáscara. Eu uso fita com moderação. Por isso estou digitando projetos diferentes ainda há espaço em uma folha.

Ilumine com uma lâmpada UV

Arroz. 6. Preparação para a exposição.

Esconda os botões antes de piscar. Se acenderem, será necessário enrolar novamente o fotorresiste.
Ilumine o fotorresiste com uma lâmpada UV. O tempo de exposição é de cerca de 1 min.

Arroz. 7. Exposição de fotorresistente

Arroz. 8. Após a exposição, os contornos do padrão aparecem.

manifestando

Arroz. 9. Fotorresiste desenvolvido.

Nós envenenamos em cloreto férrico

Arroz. 10. Gravura.

A solução imediatamente começa a borbulhar. O alumínio desloca o ferro da solução e ele se deposita ali mesmo, no local da corrosão. Deve ser removido com uma escova de dentes macia e desnecessária aproximadamente a cada 30 segundos. Nesse caso, é preciso ter cuidado: podem aparecer chips fotorresistentes nas bordas da imagem. Se isso acontecer - enxágue imediatamente, seque e corrija o chip com um marcador à prova d'água ou o mesmo esmalte. No entanto, o verniz pode corroer o fotorresiste, tenha cuidado.

Eu ataquei por cerca de 5 minutos. Após o ataque, são obtidas depressões de cerca de 0,5 mm de profundidade.
Nós removemos o fotorresistente. na fabricação placas de circuito impresso fotorresiste pode ser removido com uma solução de soda cáustica (soda cáustica) ou Mole ligeiramente diluído para limpeza canos de esgoto. Mas não é adequado para alumínio. Escurece em contato com soda cáustica. Se os recessos gravados forem profundos, você pode remover o fotorresistente com uma esponja de esmeril com água, se não muito, pode jogá-lo em uma tigela com acetona ou solvente nº 646 ou 647 por 15 a 20 minutos.

Arroz. 11. Depois de gravar e remover o fotorresiste.

Operações finais

Arroz. 12. Os furos estão prontos.

Selamos o contorno ao redor da inscrição com fita adesiva de construção. Eu não tinha fita de construção, então fechei com alumínio.

O agente de decapagem de alumínio mais comumente usado é solução de água soda cáustica com ou sem aditivos. É usado para aplicações de limpeza geral onde óxido, graxa ou detritos subsuperficiais precisam ser removidos com um tempo de gravação mais longo para obter um acabamento brilhante ou fosco. Isso é usado na produção de placas de identificação ou elementos arquitetônicos decorativos, para gravação profunda ou ataque químico. Este método a gravação é bastante barata, mas ao mesmo tempo pode se tornar muito complicada de executar.

As soluções para gravação decorativa podem conter de 4 a 10% ou mais de soda cáustica, Temperatura de trabalho será de 40-90°C e pode ser necessário o uso de um agente umectante para dispersar o lubrificante e obter um revestimento de espuma leve, bem como o uso de outros aditivos. A temperatura operacional normal para limpeza e decoração é de 60°C. A figura mostra a taxa de remoção de metal em várias concentrações e temperaturas durante uma decapagem de 5 minutos de chapa de alumínio com 99,5%. Essas curvas se aplicam a uma solução recém-preparada, com valores menores referentes ao período após a imersão do alumínio na solução. Springe e Shval publicaram dados sobre a taxa de decapagem de chapa de alumínio com 99,5% de pureza e extrusão de 6063 em soluções de hidróxido de sódio com concentração de 10, 15, 20% a uma temperatura de 40 a 70ºС. Chaterjee e Thomas também fizeram um estudo detalhado da extrusão de decapagem com soda cáustica 6063 e folhas 5005, 3013.

Grau de corrosão 99,5% alumínio em soda cáustica.

O alumínio se dissolve na soda cáustica com a liberação de hidrogênio e a formação de um composto aluminato, que existe apenas em solução alcalina. A reação que ocorre neste caso pode ser escrita de duas maneiras:

A quantidade de soda cáustica livre diminui à medida que a reação prossegue, junto com isso, a taxa de corrosão também diminui, a condutividade elétrica diminui e a viscosidade aumenta. Se nenhum hidróxido de sódio for adicionado ao banho, a reação prossegue muito lentamente, mas eventualmente a solução límpida ou acastanhada torna-se branca leitosa, ponto a partir do qual a taxa de corrosão começa a aumentar novamente e sobe para um valor ligeiramente menor do que a corrosão inicial. avaliar. A reação observada neste estágio pode ser escrita da seguinte forma:

O hidrato de alumina formado ou Gibsite está na forma de uma suspensão, enquanto a reação também libera hidróxido de sódio, tão necessário para a continuação da corrosão.

Estrutura iônica de aluminato em soluções com alto nível pH é suficiente perguntas difíceis, felizmente, esse problema não diz respeito ao operador. Moulenard, Evans e McKeever conduziram um estudo de espectro infravermelho e Raman para soluções de aluminato de sódio em água e óxido de deutério (água pesada), eles também estudaram o espectro ressonância nuclear para Na e Al. Para concentrações de alumínio abaixo de 1,5M, eles derivaram 4 zonas de vibração, duas das quais eram infravermelhas ativas em 950 e 725 cm-1, bem como 3 zonas Raman ativas em 725, 625 e 325 cm-1. Para o alumínio, também havia uma fina linha de ressonância. Todos esses fatos podem ser facilmente correlacionados com a existência do tetraédrico Al(OH)4-, que é o principal carreador do alumínio em solução.

Quando a concentração de alumínio excede 1,5M, uma nova zona vibracional aparece em 900 cm-1 para a zona infravermelha e a zona Raman em 705 e 540 cm-1, enquanto a zona de ressonância nuclear para o alumínio será significativamente expandida sem alterar sua posição . Todas essas observações podem ser explicadas pela condensação de Al(OH)4-, com aumento da concentração e formação de Al2O(OH)62-, e em soluções de aluminato de sódio 6M, essas duas formas coexistem paralelamente. Verificou-se que a solução de hidróxido de sódio, quando usada continuamente, absorverá o alumínio até que o volume de hidróxido de sódio livre seja reduzido a cerca de um quarto do volume original, após o que o ataque com hidróxido de sódio livre continuará, oscilando aproximadamente no mesmo nível com amplitude, que depende da temperatura, intensidade de uso e período de pausa. O hidrato irá lentamente assentar ou cristalizar no fundo e nas laterais do tanque para formar um hidrato muito duro que é muito difícil de remover e, infelizmente, tende a assentar na superfície das serpentinas de aquecimento. Aqui observamos a terceira reação, ou seja, a reação de desidrogenação do hidróxido de alumínio com a formação de óxido de alumínio:

A natureza desta transformação é mostrada na fig. 4-10, onde várias quantidades de alumínio são dissolvidas em solução de hidróxido de sódio a 5% (peso), e medições são feitas no hidróxido de sódio livre imediatamente após cada adição e também após três semanas. Até 15 g/l de alumínio permanecem completamente em solução sem alterações na quantidade de hidróxido de sódio livre, no entanto, assim que começa a precipitação do óxido de alumínio, que ocorre pouco antes do aparecimento de um precipitado livremente distinguível, o hidróxido de sódio livre é restaurado para 4%, ou seja, até 80% do seu valor inicial. Com uso prolongado, esse valor para tal solução pode variar de 1 a 1,5%, às vezes chegando a 2,5%, no caso de paradas de várias horas. Uma proporção semelhante também corresponde a uma maior concentração de soda cáustica, e esses valores são, na verdade, independentes da temperatura.

Efeito do alumínio dissolvido no hidróxido de sódio livre.

Outra influência importante do alumínio é que, com o aumento do teor de alumínio, a taxa de corrosão diminui e, claramente, isso se reflete na figura. Na prática, isso significa que se for necessário manter velocidade constante decapagem, é necessário aumentar o teor de soda cáustica livre à medida que aumenta a quantidade de alumínio no banho.

A reação final neste caso ocorrerá entre o alumínio e a água com a liberação de hidrogênio e alumínio. Em teoria, a decapagem pode continuar indefinidamente, com a perda de soda cáustica ocorrendo apenas como resultado do arrastamento. Este método de trabalho com o tanque de decapagem é realmente aplicável na prática, porém, é preciso lembrar a necessidade de remoção periódica do precipitado de hidratos sólidos. De acordo com a experiência atual, ao operar neste modo, a vida útil do tanque pode ser de até 2 anos. A filtração de soluções de hidróxido de sódio não tem sido tão bem-sucedida devido ao fato de que sedimentos muito finos tendem a entupir o filtro muito rapidamente, mas, fora isso, nenhum problema foi identificado com esta técnica.

Taxa de corrosão em hidróxido de sódio 50 g/l, nitrato de sódio 40 g/l a 60ºС dependendo da concentração de alumínio.

O controle químico da solução, aplicado antes da precipitação ou em estado estável após a precipitação, inclui a determinação do sódio total e do hidróxido de sódio livre. O conteúdo deste último pode ser calculado com precisão suficiente para aplicação prática por titulação com ácido clorídrico até que o indicador fenolftoleico perca a cor. Como alternativa, a titulação potenciométrica também pode ser oferecida. Para compensar as perdas por arrastamento, basta apenas manter o teor total de hidróxido de sódio em um nível fixo, uma vez que não é possível controlar as flutuações do hidróxido de sódio livre em solução. Para definição exata, em que também são levados em consideração o carbonato e o alumínio dissolvido, mais método complicado cálculo dado na tabela.

Um dos problemas mais comumente encontrados com a corrosão por soda cáustica é a tendência de corroer ou “queimar” parte ou toda a peça, o que é acompanhado por um aumento na taxa de corrosão de até 300%. Isso geralmente ocorre em soluções altamente carregadas que são usadas tão extensivamente que não há como recuperar. Nesse caso, o hidrato cristaliza nas peças, o que leva a um aumento da intensidade do ataque ácido local, aumento da temperatura e efeito nos contornos de grão, que tem as propriedades do ataque ácido. Às vezes é difícil evitar a corrosão em soluções desse tipo ao tentar remover o filme do ânodo. Se isso acontecer, a temperatura deve ser reduzida.

Assim, pode-se perceber que, apesar da aparente simplicidade do processo de ataque químico, muitas reações concorrentes podem ser observadas na prática, as quais devem ser reconhecidas para se obter bom resultado. Os principais fatores responsáveis ​​pela decapagem são o teor de hidróxido de sódio livre na solução, a presença e quantidade de aditivos no banho, a temperatura da solução e o teor de alumínio da solução. A influência da composição da solução já foi discutida anteriormente, porém, a temperatura da solução tem forte influência na taxa de corrosão. Normalmente esse fator é fácil de controlar, mas na prática, devido à natureza exotérmica dessa reação, muitas vezes é necessário resfriar os banhos de decapagem, principalmente quando estão em uso contínuo. A maioria dos banhos de decapagem são usados ​​em temperaturas entre 55 e 65°C, já que a temperaturas mais temperaturas altas Pode ocorrer contaminação devido à corrosão por transferência, especialmente em materiais de folha.

Por muito tempo, procurei um método aceitável de escurecimento de metal que pudesse ser aplicado em casa e obter uma qualidade de escurecimento aceitável.

O mais barato parecia ser comprar uma lata de tinta preta fosca e pintar as partes necessárias. Mas mesmo esse método não é tão simples. É preciso preparar o ambiente, e definitivamente não no apartamento, mas pelo menos na garagem. Além disso, a pintura pode ser facilmente riscada.

Eu geralmente fico calado sobre o método de anodização, requer alta tecnologia segurança e todos os tipos de experimentos com ácido sulfúrico não me descartam.

Mais recentemente, aprendi sobre o método de escurecimento com cloreto férrico. Puramente por acaso - no mercado, uma pessoa disse que mergulhou as partes brilhantes no trabalho de gravação de placas de circuito impresso e, assim, conseguiu um bom escurecimento. Eu pensei, Boa ideia, mas em geral não é necessário procurar malhar, basta apenas encontrar cloreto férrico (FeCl3) e faça a mesma solução.

Encontrei cloreto férrico e encomendei pela Internet de um vendedor particular no quadro de avisos, um sachê de 200 g me custou cerca de 50 UAH com frete.

Fiquei agradavelmente surpreso, porque principalmente o cloreto férrico é vendido para rádios amadores. Eu mesmo gostava de engenharia de rádio, cerca de 15 anos atrás, e pensava que agora esta indústria há muito foi suplantada por soluções chinesas de engenharia de rádio prontas. Descobriu-se que eles não foram forçados a sair, pois há oferta de cloreto férrico, também há demanda. Mas não vou me desviar do assunto, mais adiante no caso ...

Eu pinto alumínio, duralumínio, aço e latão com este método. E posso dizer que ficou melhor com alumínio. Um pouco pior, mas aceitável duralumínio enegrecido. O aço não escureceu, mas cobriu com uma camada parecida com ferrugem, parou de brilhar, pelo menos assim, ainda ficou um pouco melhor do que estava. O latão mudou um pouco de cor - ficou um pouco mais vermelho, parou de brilhar, ficou fosco, mas não ficou preto.

O método de escurecimento do alumínio com cloreto férrico

Eu precisava escurecer alguns anéis macromecânicos de duralumínio e alguns adaptadores de alumínio. Para um número tão pequeno de peças, 15-20 gramas de cloreto férrico são suficientes.

Cloreto férrico em um recipiente para preparar uma solução

Primeiro você precisa diluir com um pouco de água. Para uma quantidade tão pequena de ferro, você precisa de um pouco de água. É importante que o resultado seja uma mistura espessa. para que não se espalhe, mas espalhe na superfície. Fiz a olho nu - quanto mais espessa a solução, melhor.

Enquanto a solução é “infundida”, preparamos nossas peças para escurecer. Nós os limpamos de possíveis sujeiras e poeiras e os desengorduramos. Só lavei com sabão na torneira, foi o suficiente.

Agora que a solução está pronta, pegamos algum tipo de bastão. por exemplo, para limpar as orelhas com um cotonete na ponta. e escove suavemente superfícies internas adaptador. Eu apenas pintei, preferindo deixar com brilho por fora. Certifique-se de que a solução permaneça nas superfícies e não pingue.

Detalhe com uma solução untada de cloreto férrico

No meu caso, as peças de alumínio ficaram pretas após 7 a 10 minutos. Dural escureceu um pouco mais, talvez 20 minutos, não cronometrei com precisão.

Anel dural escurecido

Como resultado, a superfície ficou cinza escura, fosca. Não ofusca, que é o que você quer.

Caso o resultado não o satisfaça, você pode enxaguar as peças e caminhar novamente com o restante da solução. Fiz isso com duralumínio, aço e latão, na esperança de que ficasse melhor.

Dural começou a parecer visivelmente melhor, o aço e o latão permaneceram os mesmos. Você também pode deixá-los manchados por mais tempo.

Após atingirem o escurecimento, as peças podem ser lavadas com água corrente e secas. Então você pode usá-los.

A superfície do mesmo anel após a lavagem e secagem. Satisfeito com o escurecimento.

Depois que apaguei o anel de pêlo macro, que inicialmente era brilhante, o contraste nas fotos melhorou muito, principalmente ao fotografar detalhes em preto com velocidades lentas do obturador.

Outra peça de alumínio, escurecida pelo mesmo método.

Mas o que aconteceu com o latão: não escureceu nada, mas ficou fosco e mudou um pouco de cor.

Aqui está um método de escurecimento relativamente simples e de alta qualidade. Espero que seja útil não só para mim, mas também para outros entusiastas.

Muitas vezes nos fazem a mesma pergunta: é possível gravar com um laser de diodo em metal, por exemplo, alumínio.

É possível gravar metal em casa?

Hoje vamos responder a esta pergunta.

Considere o alumínio. Na verdade, é um metal bastante comum na vida cotidiana, adequado para gravação. Muitos produtos, como chaveiros, pen drives e alguns telefones celulares têm um revestimento de alumínio.

O que sabemos sobre o alumínio?

Trata-se de um metal com ponto de fusão de cerca de 600 graus Celsius, que possui alta condutividade térmica e, via de regra, possui uma película de óxido de alumínio em sua superfície, cujo ponto de fusão é superior a 1000 graus Celsius. Isso complica muito o processo de gravação por tratamento térmico, mas existe outra opção. O alumínio é um bom condutor e, nesse caso, o processo de eletrólise não foi cancelado. Esta é a própria solução sobre a qual falaremos.

Este processo é chamado de gravação de alumínio.

Não há nada difícil nisso. Precisamos apenas de uma fonte de corrente de 9-12 volts.

E também comum sal NaCl, um recipiente dielétrico (plástico é bom), um prego ou qualquer objeto de ferro de forma e tamanho adequados, água.

E, claro, o laser!

Então, o que estamos fazendo?

Estamos preparando um desenho raster que gostaríamos de aplicar na superfície de alumínio da placa.

Por exemplo, assim:

1. 2. Cobrimos a superfície de alumínio da placa filme protetor(fita adesiva, verniz, tinta a escolher).3. Colocamos uma placa de alumínio na área de trabalho de uma impressora 3D equipada com laser de diodo (de preferência com potência superior a 1-2W, para que seja suficiente cortar o filme) e ligamos o modo corte a laser(para queimar o filme colado e criar áreas abertas no lugar da futura gravura).4. Próximo em recipiente de plástico preparar uma solução aquosa concentrada de NaCl.5. Da fonte corrente elétrica saída 2 fios "mais" e "menos".

6. Colocamos um objeto de ferro (prego) no menos e o abaixamos em uma solução aquosa de NaCl.

7. Colocamos nossa placa de alumínio no plus e também a colocamos na solução salina.

8. Fornecemos energia à fonte atual.9. Inicia-se o processo de eletrólise (gravação) em solução. Dependendo da força da corrente e da concentração da solução, você pode estimar o tempo aproximado necessário para a corrosão. Geralmente 3-5 minutos.10. Retiramos o produto da solução, lembrando que o produto gravado deve ser cuidadosamente isolado antes de ser colocado na solução, com exceção das áreas onde, de fato, deve ser aplicado.

Este processo pode ser feito tanto em casa quanto em uma pequena oficina.Com essa tecnologia, qualquer pessoa pode se tornar um gravador de metal (alumínio).

Em nossa opinião, esta tecnologia tem um grande valor prático.

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Gravação em alumínio facilitada!

Saudações, químicos e radioamadores!

Desde o início do ano, nossa equipe de Endurance (LaserLab) tem uma pergunta: podemos fazer uma bela gravação em alumínio com um laser? E estará disponível para todos?

Finalmente respondemos! :)

O alumínio é um metal comum, então não é de admirar que as pessoas queiram gravar nele. Fiz isso com prazer pelo chaveiro de alumínio, pen drive e estojo do meu celular.

Quais são as propriedades do alumínio? Sim, metálico. T_melting 600 graus, com alta condutividade térmica e geralmente possui óxido de alumínio em seu revestimento, cujo ponto de fusão é superior a 1100 graus. Portanto, o tratamento térmico não será tão simples. Vejamos outra opção. Como você sabe, os fios são feitos de cobre e alumínio. O alumínio é um excelente condutor, o que significa que podemos usar o processo de eletrólise. Este é o truque, continue a ler! Ou seja, gravura em alumínio.

É simples!) Vamos precisar de:

1. Água (não mais que 1 litro).
2. Fonte de corrente elétrica (de 9 a 12 V).
3. Sal de mesa comum NaCl.
4. Capacitância dielétrica (por exemplo, feita de plástico).
5. Um prego ou outro objeto pontiagudo e duro.

E, claro, o laser L-Cheapo! Potência 3-5 watts.

1. Prepare o desenho que deseja gravar na placa de alumínio.

Por exemplo, uma imagem bitmap de um logotipo.

2. Elimine a graxa em sua amostra de alumínio. Cubra-o com qualquer um dos seguintes materiais: fita marrom, tinta, verniz, fita adesiva.

3. Coloque o produto na impressora 3D e inicie o laser (é necessário destruir a camada superficial a partir do passo 2 e obterá áreas abertas).

4. Mexa o sal na água para fazer uma solução concentrada.

5.1. Pegue uma fonte de corrente (na foto há um "mais" vermelho e um fio branco "menos").
5.2. Anexe um objeto de ferro ao menos e abaixe-o na solução salina.
5.3. Anexe uma amostra de alumínio ao plus e abaixe-a na solução no mesmo recipiente.
6. Energize-se!

7. Aguarde o processo de eletrólise (gravação) na solução por cerca de 5 minutos. Dependendo da concentração da solução e da força da corrente, estime o tempo necessário para a corrosão. Conseguimos gravar a amostra na foto em 3 minutos.

8. Remova a amostra da solução.

Aula!!)

Antes de colocar no recipiente com a solução, não esqueça que sua amostra, a ser gravada, deve ser cuidadosamente isolada do ambiente externo, com exceção das áreas onde será aplicada a gravação.

Você pode realizar essa experiência tanto em casa quanto em sua oficina.

Com esta tecnologia, qualquer um pode se tornar um gravador de metal (pelo menos alumínio).

Tudo isso é um conhecimento valioso e prático. Ficaremos felizes se você assinar as notícias do Endurance

Gravar? Facilmente!