塑胶模具钢蚀刻工艺推荐

塑胶模具钢蚀刻工艺推荐

针对德国葛利兹钢材

塑料注塑模具型腔表面的皮革组织皮纹效果




  图像腐蚀又称皮纹、皮纹蚀刻,是一种在已加工完成模具表面,制造一种有皮纹组织的模具表面处理方法。这种皮纹结构可以使塑胶产品表面更方便的握持,同时还能保护产品表面以及提供良好的视觉效果。蚀刻技术能够制作许多种自然的或是人造皮纹组织图案。右图所示为塑料注塑模具型腔表面的皮革组织皮纹效果。


声明:下面有关模具钢材的蚀刻工艺仅供参考,具体生产操作请结合实际进行,钢厂不承担相关责任。


                                                                              

蚀刻工序


  蚀刻工艺是目前最常用的在钢材表面形成一凹陷纹理的方法。首先利用相片和电脑技术制成特定的蚀刻皮纹菲林底片,然后一步步将该菲林底片粘贴到干净的模具表面,并手工修正粘贴过程中的接合处。接下来将工件置于紫外线灯照射下,并在显像液中显影。随后,在精密控制的情况下,模具表面会被某种酸液根据显影后的蚀刻图案腐蚀成具有特定深度的层。整个腐蚀过程是将适量的经过精确配比的酸溶液如硝酸或氯化铁,制成酸液池然后将工件放进酸液池中,或者将酸液直接以喷雾的形式喷至模具表面。客户可根据不同的蚀刻深度或者皮纹特征来选择具体的蚀刻时间长短。通常蚀刻深度在0.1~0.5mm之间。此外许多模具表面的蚀刻图案是由多次腐蚀或者多层蚀刻皮纹菲林制成的,这就需要经过多个蚀刻步骤和多个特殊皮纹菲林底片组合起来才能实现。



                                                                       利用图片和电脑技术制成蚀刻菲林底片



                                                                在蚀刻之前将菲林底片粘贴在相应的模具表面


蚀刻工艺的关键工艺步骤概括:


     --利用图片和电脑修正技术来设计表面皮纹结构

      --按照想要的皮纹结构制作一个菲林底片

     --将菲林粘在已涂有光阻介质涂层的模具表面;

     --手工检查并修正好所有的接缝

     --在紫外线下曝光并使菲林图案在光阻介质涂层上显影

     --将紫外线曝光部位清除

     --合适的酸液对模具表面酸洗一定的时间以达到特定的腐蚀深度

     --清洗模具表面停止蚀刻过程

     --如有必要用下一张菲林底片重复蚀刻过程

                                                                                                                     UV light紫外线

                                                                              蚀刻原理:1.菲林   2. 光阻介质层   3. 模具钢   4. 保护层


蚀刻前模具表面的准备


  在模具机加工后进行去应力处理,接下来进行精加工和表面打磨。由于模具表面是进行蚀刻工艺,故通常来说没必要采用比220#粒度更细的砂纸打磨其表面。模具表面也不用进行抛光。最后用240~320# 粒度的砂纸打磨模具表面就足够了。选用砂纸遵循以下原则:


——细蚀刻皮纹同时蚀刻深度较浅的选用320#粒度砂纸;

——粗蚀刻皮纹同时蚀刻深度较深的选用240#粒度砂纸;


注:蚀刻深度由钢材成分和表面硬度决定


  电火花加工之后模具表面必须经过打磨或者抛光,否则重新变硬的火花层将会导致很差的蚀刻效果。


  要避免在蚀刻之前进行模具表面火焰表面硬化或者渗氮处理,如果模具一定要进行表面硬化处理则应在蚀刻工艺之后进行。


  通常来说焊接区域在蚀刻后其表面质量会较差。但某些情况下焊接后的模具可以进行蚀刻工艺,如模具使用和母材相同材质的焊条以及焊接操作完全遵循材料供应商的焊接建议,除了上述正确的焊条材质以外,最重要的一点是焊接必须进行预热及焊后回火处理。在这种情况下进行蚀刻时,需要向蚀刻工艺操作者指出焊接区域。


  为了避免蚀刻过程中出现问题,在蚀刻之前需要进行以下的蚀刻测试:


——对模具表面进行去油脂处理﹝例如:使用清洁器、酒精或类似物品﹞

——用刷子将测试液﹝测试液如:3%的硝酸酒精)涂在模具表面,以避免酸液接触范围超出测试区域。

——测试时间最多1分钟﹝表面变黑﹞

——用清水冲洗干净测试液

——用压缩空气将冲洗留下的泡沫干燥干净﹝不能用布或者纸巾来擦干净﹞

——检查模具表面是否有下列残留:

——EDM层﹝白色区域上的光点﹞

——不正当的焊接如:焊接区域发白

——机加工或者磨削留下的条纹或者擦痕

——硬质点区域﹝如因高的表面硬度引起﹞

——显微组织畸变﹝如因硬质区域或者焊接引起﹞

——对模具问题区域进行人工检查和修补﹝联系模具制造方或焊接方﹞


钢材因素对蚀刻结果的影响


  大多数蚀刻模具都是由塑胶模具钢制造而成。蚀刻工艺过程和蚀刻后其皮纹效果取决于钢材种类和硬度。其他的对皮纹效果会产生影响的有材料的均匀性、纯净度和钢材的料纹方向等。一个原则是复杂模具的嵌入件全部采用同种类型的钢材生产,如有可能这些钢材最好取自同一个大模块上。钢材的料纹方向最好沿同一方向。通常来说,Cr含量≤15%和Ni含量≤5%的所有钢种都可以进行蚀刻工艺。在对2083或2316等Cr耐腐蚀性钢模具进行蚀刻时,需要用到特殊的蚀刻剂和较长的蚀刻时间。要获得同样的蚀刻效果,硬度高的材料通常蚀刻时间要比低硬度材料长。所以,即使是同一大模块上取料也可能因为成分偏析或者硬度偏差而导致蚀刻效果不均匀、表面纹理不理想。如果蚀刻材料的纯净度或者杂质S含量较高,则通常会在最后皮纹形貌上导致产生无法接受的带状缺陷或孔洞。正因为如此,S模具钢2085和2312一定不能用来制作要求模具型腔表面进行皮纹或者抛光的模具型腔。标准的用于蚀刻的模具钢有预硬的塑胶模具钢2311, 2738, XPM,以及淬火的2711, 2767 2343 (ESR 钢种)。对1730﹝C45﹞和高碳含量钢种2379﹝D2﹞进行蚀刻其效果可能也不会很好。不管是选用哪种钢材都应该进行蚀刻测试以确定钢材表面的关键区域,进而确保使用合适的蚀刻工艺来对材料进行蚀刻处理。标准的蚀刻剂仍然是在硝酸﹝晶界活性酸﹞基础上调配而成。尽管这种刻蚀剂很容易调配并且得到的结果也很稳定,但是其对钢材偏析很敏感,因此用在大尺寸模块上时要注意。XPM 相当于标准的2738而言,其大尺寸模具的偏析程度和料纹问题都较少。为了避免上述大尺寸模块的问题,可以使用在氯化铁酸溶液基础上调配的蚀刻剂进行蚀刻。


   蚀刻工艺是目前最常用的在钢材表面形成一层凹陷纹理的方法。首先利用相片和电脑技术制成特定的蚀刻皮纹菲林底片,然后一步步将该菲林底片粘贴到干净的模具表面,并手工修正粘贴过程中的接合处。接下来将工件置于紫外线灯照射下,并在显像液中显影。随后,在精密控制的情况下,模具表面会被某种酸液根据显影后的蚀刻图案腐蚀成具有特定深度的皮纹层。整个腐蚀过程是将适量的经过精确配比的酸溶液如硝酸或氯化铁,制成酸液池然后将工件放进酸液池中,或者将酸液直接以喷雾的形式喷至模具表面。客户可根据不同的蚀刻深度或者皮纹特征来选择具体的蚀刻时间长短。通常蚀刻深度在0.10.5mm之间。此外许多模具表面的蚀刻图案是由多次腐蚀或者多层蚀刻皮纹菲林制成的,这就需要经过多个蚀刻步骤和多个特殊皮纹菲林底片组合起来才能实现。



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