Способ нанесения микрорельефана поверхность алюминия и егосплавов

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалисти lecKMx

Республик

>794595 (61) Дополнительное к авт свид-ву— (22) Заявлено 06.10.78 (21) 2675740/28-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень №! (45) Дата опубликования описания 09.03.81 (51)М Кл з G03 Г7!02

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 655.22 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. М. Пучкова, В. Ф. Каширин и H. Е. Коноплева (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА

НА ПОВЕРХНОСТЬ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к фотомеханической репродукции печатных форм и может быть,и спользовано при исследовании напряженно-дефо рмтерован ного состояния при холодной и горячей упругой .и пластической 5 деформа вин алккми ниевых сплавов в лабораторных и промышленных условиях.

Для .исследования, напряженно-деформирова нного состояния методом муаровых полос материалов из алюминия и его сила- >р вов при высоких температурах до 500 С на,плоскую поверхность исследуемой детали наносят микрорельеф (расстр),в .виде ли,нейных канавок за данной глубины и шага путем вытравливания ка навок без дополни- 15 тель ного окрашивания поверхности, так как существующие э мульоии и красители разрушаются при,вьпсонсих температурах.

Известны способы нанесения растра, заключающиеся в том, что после нанесен|ия 20 линейного растра .на образец путем переноса фотоизображения на его.поверхность образец помещают в ванну с кислотой и производится травление незасвеченных участков,:п ри этом время травления, подбирается 25 экспериментально в зависимости от ко нцентрации кислоты, а после травлвыия образец промывают в проточной воде (1).

Недостатком, известных способов является получение канавок плотностью только до 4 линий на мм (шаг 250 мкм). К роме того, края ка навок получаются неровными, что .не позволяет ттолучить контрастные муаровые полосы.

Известны также способы нанесения микрорельефа на поверхность алюминия и его сплавов, заключающиеся в переносе фотоизображен ия íà поверхность заготовки с последующим окраикиванием, дублением, термообработкой и травлением в растворе гидрата окиси натрия (2).

Недостатком является слабая контрастность изображения, что не позволяет получить:качественные картины, муаровых полос.

С целью улучшения качества микрорельефа путсм повышения контрастности изображения .по п редлагаемому способу термообработку .проводят:в течение 20—

25 мин, а травление ведут в растворе гидрата окиси натри я концентрацией 25 — 40% в течение 2 — 5 мин, а затем осветляют,в азотной ки,слоте.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность образца, на которую наносят расстр, доводится до чистоты 7 — 8 класса шероховатости с использованием шлифовальных шкурок. Затем поверхноть об794595

Продолжительность солевой термообработни, лгин

Концентрация едкого натра, %

Время травления, .ни к

Контрастность растра

10

24

25 разца обезжиривают окисью магния и на центрифуге наносят слой фотоэмульсии.

На высохш ий фотоэмульсионный слой экспоннруют изображение,растра при освещении ксеоновой лампой и производят проявление, путем прсмывки,водой. В процессе проявления незасвеченные участки эмульсии растворяют в воде, а засвеченные, в следствпе фотоадгезии, прочно соединяются с поверхностью металла.

После окрашивали я, промывки -и дубления .производится термооб работка в расплаве солей (54% К1х10а и 45% 1х1а1х10 ) при температуре 200 С в течение 20—

25 л1ин. Эта операция проводится для повышения стойкости фотоэмульсионной сетки к воздействию едкого патра. После солевой обработки и охлаждения травят при комнатной температуре в насыщенном растворе гидрата окиси натрия концентрацией

25 — 40% в течение 2 — 5 мин и осветляют в

5%-ной азотной кислоте.

После химико-термической обработки на поверхности металла образуется микрорельеф в виде канавок глубиной 15—

40 нкм. В процессе деформи рования канавKH сохраняются, если они нанесены на свободную поверхность или .нахо д ятся на контактной поверхности, где контактные силы трения не превьипают 2 — 3 кгс/Аль, а контактные удельные давления не превышают

15 — 20 кгс/лиР. Процесс экспонирования для получения контраста микрорельефа (растра),на поверхности за счет направленного освещения представлен,на чертеже.

Источник света S (ксеноновую лампу) располагают в плоскоспи, перпендикулярной к направлению лияий (канавок) А растра таким образом, чтобы пучок света,с,параллельными лучами был направлен под углом а = 10 — 20 к,поверхности образца

В. При та ком уасположении источника света выступающие поверхности В освещены, а канавки А,находятся в тени. Этим приемом достигается высокая контрастность изобр ажения.

Способ осуществляют следующим образом.

Зо

Поверхность для нанесения растра обрабатывают на фрезер ноя или строгаль.ном станках до чистоты поверхности 5 — 6 класса шероховатости по ГОСТ 2789-59.

Затем поверхность доводят с использованием шлифовальных шкурок М40, М28, М20 до чистоты 7 — 8 класса шероховатости, обезжиривают окисью магния c!ïîследующей промывкой в проточной воде.

Образец закрепляют в центре диска центрифуги и * поливают подготовленную поверхность эмульсией на основе пол ивинилового спирта. В ращают диск со скоростью 120 — 200 об!мин в течение 3—

5 лин до полного, высыхания фотоэмульси:,и.

На высохший эмульоионный слой на,кладывают эмульсионной стороной пленку, на которую нанесен линейный распр, имеющий шаг 50 — 100 мклi, и прижимают к IIOверхносги образца стеклом. Экспонирование производят ксеноновой лампой ДКСТ2000 в течение 1,8 — 2 мин. Экспонирован,ный образец промывают проточной водой

3 — 5 мин. Проявленный образец помещают эмульсионным слоем в раствор метилвиолета на 1 — 2 лаин. Затем образец промывают в проточной воде. После этого образец опускают на 1 — 2 мин в 5% -,ный раствор хромового ангидрида .и нагревают в термостате до 150 — 200 С для повышения эффекта дубления.

Образец помещают на 20 — 25 лтин в расплав солей (54% К1х10а и 46% NBNOg) при температуре 200 С, После солевой обработки образец охлаждают на воздухе до ком.н а тн ой темпер а туры, о статии солей смывают проточной, водой. Травление производят в насыщенном растворе гидрата окиси натрия концентрацией 25 — 40% при комнатной температуре,в течение 2 — 5 мин и промывают в проточной, воде. Далее поверхность протирают 5% - ным раствором азотной .кислоты.

Контраст изображения определяется продолжительностью солевой термообработки, концентрацией едкого натра и временем травления. Данные по испытанию способа приведены .в табл. 1.

Таблица 1

Перетрав. растра

Хаотичные углубления, изображение отсутствует

Удовлетворительная

Хорошая

Перетрав растра

794595

Таблица 2

Формула изобретения

Способ получения микрорельефа на поверхности заготовки

Показатели качества микрорельефа

Минимальный шаг растра, который можно изготовить, мкм

40 — 100 и более.Контрастность растра при шаге

40 — 100 мкм

Хорошая, удовлетворительная

Составитель Л. Теплова

Корректор С. Файн

Техред А. Камышннкова

Гедактор О. Филиппова

Заказ 228/211 Изд. М 225 Тираж 541 Подписное

1ШО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Как показывают данные, приведенные в табл. 1, снижен не продолжительности солевой обработки уменьшает прочность засвеченных участков и они разрушаются в п роцессе травления гидратом оииси натра, У величение времени травления также,приводит z разрушению засвеченных участков.

Отклонение от предложен ных .режимов термообработки вызывает .перетрав растра, приводит,к появлению хаотично расположенных углублений, п ри этом изображение отсутствует.

Характеристика качества растра, полу ченного травлением данным способом, приведена в табл. 2.

Использование способа, нанесения мииро рельефа позволяет пол учить растр хорошей и удовлетворительной контрастносты с шагом 40 — 100 мкм, который может быть использован при высоких температурах лри исследовании напряженно-деформированного состояния,в процессах об работки металлов давлением, 11pm исследовании усло;вий работы 11pm повышенных температурах деталей и узлов общего машиностроения и 40 .в друпих областя х науки и техники, изучающих условия формоиэменения материалов с использованием методов конечных деформаций (напр|имер, метод муар).

Кроме того, изобретение может быть использовано,в полиграфической промышленности B технологии изготовления печатных форм офсетной печати и для печатных схем.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа обусловливается тем, что технология, получения микрорельефа значительно упрощается, нет необходимости в строительстве и эксплуатации дорогостоящих вакуумных установок.

Способ нанесения микрорельефа на поверхность алюминия и его сплавов, заключающийся в переносе фотоизображения на поверхность ваготовии с последующим окрашиванием, дублением, термообработкой ,в расплаве солей и травлением в растворе лидрата окиси натр ия, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества микрорельефа путем повышения контрастности изображения,:в нем термообработку проводят в течение 20 — 25 мин пр и температуре 200, а травление ведут в раство,ре гидрата окиси натрия концентрацией

25 — 40% в течение 2 — 5 мин, а затем осветляют в азотной кислоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Полухин П. И. и др, Деформации и напряжения при обработке металлов давлением, 1974, с. 207.

2. Авторское,свидетельство СССР № 152796, кл. G 03 F 5/02, 1962 (прототип).