Qu’est-ce que la gravure chimique ?
(1) Principes et caractéristiques de la gravure chimique
La gravure chimique est une méthode de traitement qui expose les pièces à traiter à un milieu chimique, où une réaction chimique se produit, provoquant la corrosion et la dissolution du matériau de la pièce, obtenant ainsi la forme et la taille requises. Lors de la gravure chimique, les parties de la surface de la pièce qui ne doivent pas être traitées doivent d'abord être recouvertes d'un revêtement résistant à la corrosion-. Ensuite, la pièce est immergée dans la solution de gravure ou la solution de gravure est appliquée sur la surface de la pièce, supprimant ainsi la marge des zones exposées pour atteindre l'objectif de traitement.
La gravure chimique peut traiter des matériaux métalliques et non métalliques (tels que le verre, l'ardoise, etc.), elle n'est pas affectée par la dureté du matériau traité et n'entraîne pas de modifications physiques. Après traitement, la surface est exempte de bavures, ne se déforme pas et ne présente pas d'écrouissage. Toute surface traversée par la solution de gravure peut être traitée, ce qui la rend adaptée aux surfaces difficiles à usiner mécaniquement. Aucune pince n'est requise pendant le traitement. Étant donné que la solution de gravure et les vapeurs polluent l'environnement et sont nocives pour l'équipement et la santé humaine, des mesures de protection appropriées doivent être prises pendant le traitement.
La gravure chimique est principalement utilisée dans la fabrication de moules pour traiter les motifs, les dessins et le texte à la surface des cavités des moules en plastique, la photogravure-étant la plus largement utilisée.
La photo-la gravure consiste à photographier l'image requise sur un négatif photographique, puis l'image du négatif est dupliquée sur la surface de travail de la cavité du moule recouverte d'une émulsion photosensible (émulsion) par le biais d'une réaction photochimique. La couche de film exposée devient insoluble dans l'eau et sa résistance à la corrosion est améliorée. La couche de film non exposée est soluble dans l'eau ; après lavage à l'eau pour éliminer la couche de film non exposée, une partie du métal est exposée. Grâce à l'immersion dans la solution de gravure, les motifs et dessins requis sont obtenus.
(2) Processus de gravure chimique
Le processus de photogravure-est le suivant :
Original Drawing -> Photography -> Reverse Mounting of Negative -> Hardening of Film -> De-coating -> Etching ->Garniture.
① Dessin et photographie originauxLe graphique et le texte requis sont dessinés sur le papier selon une certaine proportion, qui constitue le dessin original. Ensuite, à l'aide d'un équipement photographique spécialisé, le dessin original est photographié pour le réduire à la taille requise sur le négatif photographique. Un exemple de film réalisé pour la gravure de texte sur une cavité de boîte à savon est présenté à la figure 6-3.
② Émulsion photosensibleIl existe de nombreuses formules d'émulsions photosensibles, l'émulsion photosensible à l'alcool polyvinylique (PVA) étant la plus couramment utilisée. Le principe de fonctionnement de l'émulsion photosensible est le suivant :
L'alcool polyvinylique et le dichromate d'ammonium ne subissent pas de réaction chimique entre eux. L'alcool polyvinylique se caractérise par être facilement soluble dans l'eau, incolore, transparent et possédant des propriétés adhésives. Une fois l'eau évaporée, elle forme un film mince, mais elle peut être éliminée en rinçant ou en essuyant avec de l'eau. Le dichromate d'ammonium est un matériau photosensible qui, après exposition à la lumière, sensibilisation et développement, devient difficile à dissoudre dans l'eau. Il se combine avec le mélange d'alcool polyvinylique pour former un film mince qui adhère relativement fermement à la surface du moule. Les parties non exposées, encore majoritairement constituées d'alcool polyvinylique, peuvent être éliminées par rinçage à l'eau et essuyage avec un coton absorbant. Le film d'émulsion photosensible collé à la surface du moule, après durcissement, possède un certain niveau de résistance à la corrosion, protégeant le métal de la corrosion.
③ Nettoyage de la surface gravéeLa surface du moule doit être nettoyée avant d'appliquer l'émulsion. Pour les petits moules, l'huile peut être éliminée en les chauffant dans une solution de NaOH à 10 %, suivi d'un rinçage à l'eau claire.
Pour les moules plus grands, ils sont d'abord bouillis dans une solution de NaOH à 10 % et rincés, puis rincés à nouveau à l'eau bouillante. Après le nettoyage, le moule doit être cuit dans un four électrique à environ 50 degrés avant d'appliquer l'émulsion ; sinon, l'émulsion photosensible risque de se décoller facilement. La cavité du moule nettoyée est illustrée à la figure 6-4.
④ Application de l'émulsionL'émulsion peut être appliquée par pulvérisation sous lumière rouge en chambre noire. Les zones du moule nécessitant une imagerie photosensible doivent être pulvérisées à plusieurs reprises, avec un intervalle entre les couches en fonction de la température ambiante-plus court pour des températures plus élevées et plus long pour des températures plus basses. Des précautions doivent être prises pour assurer un revêtement uniforme. La cavité du moule après application de l'émulsion est illustrée à la figure 6-5.
⑤ Fixation du négatif photographiquePosez le négatif photographique préparé à plat sur la surface à graver, nivelez la surface, appuyez sur le négatif avec un morceau de verre, en le rendant perpendiculaire à la surface, et fixez le négatif avec du ruban adhésif transparent. Pour les zones arrondies ou courbes, de la vaseline blanche peut être utilisée pour faire adhérer le négatif. La conception de la cavité du moule doit prendre en compte la commodité de fixer le film au préalable ; si nécessaire, la cavité peut être conçue comme une structure d'insert. La cavité du moule après la fixation du film est illustrée à la figure 6-6.
⑥ ExpositionLa zone de la pièce qui a été recouverte et sur laquelle le négatif est fixé est exposée à une source de lumière ultraviolette (telle qu'une lampe au mercure) pour sensibiliser le film d'émulsion photosensible sur la surface de la pièce en fonction de l'image. Au cours de ce processus, la position de la source lumineuse doit être ajustée pour garantir une exposition uniforme de la zone photosensible. La durée d'exposition est déterminée sur la base de l'expérience pratique.
⑦ Développement et rinçageLa pièce exposée est immergée dans l'eau chaude entre 40 et 50 degrés pendant environ 30 secondes, permettant à la partie non exposée du film d'émulsion de se dissoudre dans l'eau. Après le retrait, le colorant violet alcalin est déposé sur la surface et réparti uniformément pour le développement. Une fois qu'un motif clair apparaît, il est rincé à l'eau claire et les parties non exposées sont essuyées avec du coton absorbant. Enfin, il est séché à l'air chaud, comme le montre la figure 6-7.
⑧ Durcissement et réparation du filmLa cavité du moule développée est placée dans une étuve électrique à température constante de 150 à 200 degrés et cuite pendant 5 à 20 minutes pour améliorer la force d'adhésion et la résistance à la corrosion du film. S'il reste un film d'émulsion sur la surface de la cavité qui n'a pas été complètement retiré, il peut être coupé avec la pointe d'un couteau. Les zones manquantes du film doivent être réparées à l’aide d’encre d’imprimerie.
⑨ Protection des-zones non gravéesLes zones qui ne nécessitent pas de gravure doivent être protégées avec un film, comme le montre la figure 6-8.
⑩ GravureDifférentes solutions de gravure doivent être sélectionnées pour différents matériaux. Pour les cavités de moules en acier, une solution aqueuse de chlorure ferrique est couramment utilisée et peut être appliquée par immersion ou par pulvérisation. Si une quantité appropriée de poudre de sulfate de cuivre est ajoutée à la solution aqueuse de chlorure ferrique pour former une pâte, puis appliquée sur la surface de la cavité (épaisseur de revêtement de 0,2 à 0,4 mm), la pénétration latérale peut être réduite. Pour éviter les sous-dépouilles (gravure latérale), un agent protecteur peut également être ajouté au réactif de gravure, ou de la poudre de colophane peut être brossée et incrustée dans les parois latérales du motif exposé. La température de gravure est de 50 à 60 degrés. En fonction de la densité et de la profondeur des motifs et des dessins, la gravure doit généralement être effectuée 1 à 3 fois, avec une profondeur de gravure typique de 0,3 mm.
⑪ Dé-revêtement et finitionLa cavité du moule gravée est nettoyée avec un solvant pour laque et de l'alcool industriel. De la pâte à modeler peut être utilisée pour prendre une impression du texte afin de vérifier l'effet de gravure, comme le montre la figure 6-9. Toutes les zones défectueuses sont retouchées localement puis soumises à une gravure secondaire ou à une réparation mécanique. Une fois la gravure terminée, l'émulsion photosensible adhérant à la surface doit être lavée avec une solution de NaOH pour brûler la couche protectrice, puis rincée plusieurs fois à l'eau. Il est ensuite séché à l'aide d'un ventilateur et recouvert d'un film d'huile, complétant ainsi l'ensemble du processus. Le texte sur la section de la cavité du moule finie est illustré à la figure 6-10. Une vidéo de traitement du site de production peut être trouvée dans le dossier « Vidéos de cas » sous le fichier « Drying Text.mp4 » dans la bibliothèque de ressources du MOOC « Mold Manufacturing Technology » de l'Université de Chine (numéro de cours : 0802SUST006).
