Я отсутствовал некоторое время по причине нахождения на отдыхе:
К тому же, я сейчас, так получилось, обитаю не в том месте, где у меня есть рабочее место моделиста. Планирую возобновить деятельность после второй недели сентября.
Мда...
Предыдущее сообщение в этой теме было написано мной 27 августа 2012. В нём я обещал продолжить работу над моделью через две-три недели.
Прошёл без малого год...
Здравствуйте, уважаемые коллеги! Прошу прощения у всех, чьи ожидания я обманул. Видит Бог, сделал я это невольно. Не вдаваясь в подробности, у меня в жизни произошли некоторые существенные изменения и я сам недооценивал их влияние на мою моделистскую деятельность, впрочем как и на распорядок жизни вообще. К тому же, имелся ещё и дополнительный барьер психологического характера: надо было осваивать с нуля сложную на вид технологию фототравления...
Материалы были добыты согласно плана изложенного в этом сообщении.
Ультрафиолетовая лампа была куплена в том же Чипе-Дипе.
Основная статья по работе с плёночным фоторезистом на которую я опирался была взята с сайта радиолюбителей. Всё-таки, фоторезист — это прежде всего их вотчина.
Так или иначе, я всё-таки сделал первую в своей жизни плату фототравления (это третий блин и первый не комом):
Это часть той большой платы, маска для которой приводилась в этом сообщении. Как оказалось, лазерный принтер при печати вносит искажения в изображение, которые незаметны глазом, но существенны для двухстороннего травления. По этому пришлось разрезать маску на несколько частей и совмещать эти части по отдельности. К моменту изготовления этой платы у меня подошёл к концу рулон фоторезиста.
Вывод: плёночного фоторезиста бояться не стоит. Работа с ним весьма проста. Результат получается устойчивым и воспроизводимым. Однако, надо быть аккуратным и внимательным к деталям. Более подробное описание приведу в последующих сообщениях...
Заказал новый рулон фоторезиста. Пока в магазине комплектуют мой заказ, провёл два небольших эксперимента.
Эксперимент №1
Во время предыдущих упражнений с плёночным фоторезистом столкнулся с проблемой аналогичной той, с которой столкнулся автор этого поста. Моё мнение, основанное в основном на интуиции, таково, что данная проблема отслаивания фоторезиста после проявки вызвана слишком концентрированным раствором щёлочи, которым осуществляется проявка. Чтобы закрепить фоторезист на металле его следует прогреть под прессом. Это рекомендует сам производитель в инструкции на коробке. Ламинатора у меня нет, но есть духовка, два куска стекла и канцелярские прищепки.
Поскольку фоторезист нельзя греть выше 70С (информация с коробки), надо подобрать режим для духовки. Для этого был проведён следующий эксперимент:
в духовку были помещены листы стекла, после чего был на некоторое время включён нагрев (режим "3") и затем выключен. В ходе эксперимента записывалась зависимость температуры от времени. Температура измерялась тестером с термопарой:
Из этого графика видно, что
1. После выключения нагрева температура продолжает расти ещё на 17 градусов
2. Максимальная температура держится достаточно долго (~10 минут). Это значит что, хотя понятно, что температура термопары не равна температуре между стёклами, можно ожидать, что за время релаксации стёкла прогреются более-менее равномерно.
Следовательно, прогревать фоторезист в духовке надо следующим образом: включить духовку на определённый режим (3), контролировать температуру по тестеру, выключить духовку в момент когда тестер покажет ~50 градусов, доставать плату через полчаса.
Эксперимент №2
Как отмечалось в предыдущем посте, лазерный принтер немного искажает изображение. Для оценки масштабов бедствия я напечатал на двух листах бумаги лес ёлочек.
Высота одной ёлочки — 34 мм.
Затем совместил эти листы тонером друг к другу, зажал между двумя листами стекла и посмотрел на просвет что получилось:
Как собственно я и ожидал, искажений поперёк листа незаметно. Удивительным оказался тот факт, что вдоль длинной стороны искажения различаются от центра к краям.
По хорошему, этот эксперимент надо было ставить с плёнкой а не с бумагой, но тут меня задушила жаба. Насколько я помню, с плёнкой искажения были больше...
Так или иначе, фотошаблон надо будет отредактировать так, чтобы сделать его искажениеустойчивым.
Попытки увеличения искажениеустойчивости фотошаблона заключались в следующих мероприятиях:
1. Шаблоны лицевой и изнаночной части каждой детали располагались рядом на одном листе в надежде, что внесённые принтером искажения одинаково воздействуют на лицевую и изнаночную маски и тем самым повысится вероятность того, что они в конечном итого совместятся с минимальными сдвигами.
2. Вокруг каждой детали было размещено по несколько маркеров в виде крестиков для совмещения. В предыдущей версии шаблона маркеры были расположены только в углах всего листа. Эта мера, я надеюсь, облегчит соединение каждой детали по отдельности.
3. Маски были перераспределены по листу так, чтобы отдельные крупные детали и компактные группы мелких деталей можно было вырезать из листа и совмещать порознь.
4. В тех местах, где отверстие или щель должна формироваться на детали путём травления навстречу двух одинаковых структур, изнаночные маски под эти структуры были расширены.
фрагмент обеих масок наложенных друг на друга:
здесь синим показана маски лицевой стороны, чёрным — изнаночной
Теперь дело за малым: надо найти 2,5–3 часа непрерывного свободного времени для накатывания фоторезиста, экспонирования и проявки...
2,5–3 часа непрерывного свободного времени для накатывания фоторезиста, экспонирования и проявки...
Гыыы, наивный
Где-то около часа у меня ушло только на нанесение фоторезиста на заготовки.
В общем, рассказываю по порядку. Сразу скажу, что всё мероприятие оказалось удачным где-то на 20%
Тем не менее, отрицательный результат тоже результат.
Итак, использовалась листовая латунь (или латунная фольга) вот такая:
толщина вроде как 130 мкм
Листы-заготовки нарезались ножницами и выпрямлялись об край стола. Затем тщательно промывались с моющим средством (не для посуды, а позлее, для раковин, плит и т.п.) и губкой.
Фоторезист применялся вот такой:
На коробке написано много всего интересного.
В коробке рулон полупрозрачной синей плёнки глянцевой наружу рулона и матовой с внутренней стороны рулона. Коробка из обычного однослойного картона, но сам рулон дополнительно завёрнут в чёрную плёнку в несколько слоёв.
Плёнка представляет собой трёхслойный композит. Собственно фоторезист представляет собой легко тянущуюся синюю плёнку. Эта плёнка похожа по механическим свойствам на растянутый Парафильм-М или на фум-ленту, только липкая. Собственно, то что мы имеем в рулоне это фоторезист закрытый с наружной относительно рулона стороны глянцевой плёнкой, судя по надписи на коробке, полиэтилентетрафталатной, а с внутренней — просто полиэтиленовой матовой, похожей на пищевую полиэтиленовую. Форму весь этот композит держит благодаря глянцевой плёнке.
Процесс нанесения плёнки на латунную заготовку заключается в следующем: вырезается кусок фоторезиста по размеру заготовки плюс припуски, с уголка фоторезиста отклеивается краешек матовой плёнки и этот освободившийся краешек наклеивается на заготовку. Затем, продолжаем по чуть-чуть отклеивать матовую плёнку и тут же приклеиваем и приглаживаем пальцами фоторезист.
Спешить не следует. Нужно следить за тем, чтобы плёнка приклеивалась ровно и под неё не попадали пузырьки воздуха и пыль. В случае ошибки отклеить фоторезист и приклеить заново не повредив его будет сложно. Хотя на ощупь пальцами фоторезист и не кажется особо липким, но к имеющейся у меня хорошо отмытой латуни, а ровно как и к стеклу, адгезию имеет бешеную.
Затем обрезаем по краям заготовки припуски и повторяем процесс с другой стороны заготовки.
В результате получаем куски латуни покрытые красивой блестящей синей плёнкой.
Имеющиеся маски я нарезал на куски подетально и совмещал маски для каждой детали по-отдельности. Для пущей точности, совмещал я их придавливая половинки друг к другу листами стекла. По совмещении фиксировал парой капель цианакрилата.
В образовавшиеся таким образом книжечки вкладывались заготовки с фоторезистом и зажимались между двумя листами стекла с помощью канцелярских прищепок:
После чего производилось экспонирование вот таким образом:
Расстояние до лампы выбиралось такое, чтобы оно было по возможности больше чем размер экспонируемой поверхности. При этом условии можно ожидать, что засветка всей поверхности фоторезиста будет приблизительно равномерной. Время определялось по тестовой картинке, которая экспонировалась в тех же условиях. Соответствующие участки тестовой картинки перекрывались в соответствующее время.
Для данной лампы, данного расстояния до лампы и прочих уникальных условий это время составило 50 минут на одну сторону. Тем не менее, заготовку я слегка пересветил. Судя по всему, причина пересвета была в том, что тестовая картинка делалась со старым слегка просроченным фоторезистом и дело было зимой, когда в помещении не было так жарко.
Сразу после экспонирования производил проявку. Проявка проводилась для каждой заготовки отдельно, поскольку процесс проявки нуждается в контроле и приложении рук к каждой заготовке.
Что нам нужно для проявки написано на коробке:
"Проявить в 1–2% растворе кальцинированной соды при температуре 18–28C с последующей промывкой холодной водой."
Другими словами, требуется намешать 1–2% кальцинированной соды в воде комнатной температуры. Кальцинированная сода у меня имеется из магазина радиодеталей, но вроде как её можно купить и в хоз-маге, как средство для смягчения воды. Проблема в том, что по умолчанию концентрация растворов указывается в массовых долях. А в быту проще измерять объём. Значит надо посчитать...
Итак, Википедия сообщает нам, что кальцинированная сода, она же карбонат натрия, имеет плотность 2,54 г/мл. Значит, 2% от пол-литра (такой я лоток для проявки использовал) воды, которые имеют вес 500 г, будут весить 10 г. А объём такого веса соды будет равен 10 г / (2,54 г/мл) = 3,9 мл. Имеющаяся у меня для всяких не пищевых целей ложка имеет объём ~10 мл (проверял наливая ею воду в мерный стакан). Однако, указанная плотность соды дана для монолитного вещества, а у меня — порошок, который по идее должен быть легче... В общем, 1/3 ложки на пол-литра воды должна дать концентрацию раствора как раз где-то между 1% и 2%.
Пред проявкой не забываем снять защитную глянцевую плёнку с фоторезиста! Но не выкидываем её!!!
Практически сразу после опускания в раствор на заготовке начинают проявляться контуры деталей. Если не начинают — скорей всего не снята защитная плёнка.
В процессе проявки я тёр нужные места заготовки жёсткой кисточкой и в этих местах процесс проявки шёл интенсивней. Заготовка даже выдерживала умеренно сильную обработку старой зубной щёткой, хотя некоторые мелкие детали всё-таки были утеряны. Когда из под фоторезиста во всех нужных местах показался чистый металл, промываем заготовку под струёй холодной воды. После этого накрываем обе стороны ещё влажной заготовки кусками защитной плёнки, которую перед этим снимали. Затем, опять помещаем заготовки между листами стекла и прогреваем это всё в духовке градусов приблизительно до 100C. Всё что я писал в предыдущих постах про 70С оказалось ерундой. Чтобы давление от стекла равномерней распределялось по заготовкам, я дополнительно проложил их бумажными полотенцами.
Если не выполнять этих дополнительных телодвижений с прогревом под давлением, то велика вероятность, что по высыхании слой фоторезиста может отслоиться от заготовки.
В результате получается вот так:
Теперь наступает время травления.
Травил в хлорном железе (ХЖ). Чтобы раствор ХЖ был постоянно горячий, помещал лоток с раствором в тазик с горячей водой из-под крана. Чтобы травление шло равномерно с обеих сторон заготовок, я снабдил их вот такими "ножками" (это обрезки внешней оболочки кабеля витой пары для интернета):
и постоянно покачивал лоток. Однако, поскольку травилось несколько заготовок за раз, то сильно покачивать лоток я не мог, иначе заготовки начинали сваливаться в кучу. Процесс шёл ооочень мееедлееенно. Не менее чем полтора часа я сидя в ванне раскачивал этот лоток и поправлял заготовки. Раствор ХЖ светлел и, судя по всему, процесс замедлялся. В конце концов получилось вот это:
Детали от своих рамок я специально не отделял. Они выпадали сами либо прямо в ХЖ либо в процессе промывки под струёй воды.
Как видно по этой картинке, получились мелкие детали и те детали, для которых лицевые и изнаночные маски не сильно отличались, т.е., те детали, которые фактически односторонние.
Не получились сложные детали большой площади. Картина "разрушений" такова. В то время как на некоторых участках нужные отверстия в детали только начинали формироваться, на других участках некоторые элементы уже начинали "стаивать". Моя гипотеза о причинах произошедшего такая: из-за того, что я не мог интенсивно перемешивать раствор, процесс травления шёл неравномерно по площади детали и, что самое главное, с разной скоростью шёл с верхней и нежней стороны. Т. е., детали фактически травились только с одной стороны.
Фоторезист я планирую удалить средством для прочистки стоков в канализацию, каковое есть сильная щёлочь. Этого средства у меня на данный момент нет.
Выводы:
Честно говоря, при виде результата у меня опустились руки. Вряд ли я из пластика смогу так ровно вырезать эти детали, значит надо двигаться в направлении именно травления. Нанесение масок удалось без существенных замечаний. Значит надо что-то менять в самом травлении. Травить детали по-отдельности у меня терпения не хватит. Думаю попробовать электрохимическим методом в лимонной кислоте. Благо, небольшой опыт и материалы имеются.
PS
Боюсь надоесть читателю объёмом текста. Однако пишу эти строки я и для себя в значительной степени. Если после долгого перерыва придётся мне браться за описанный здесь процесс, то, пожалуй, никакой объём текста слишком большим не будет.
Crow2A
Алексей, интересный эксперимент!
все должно получиться. есть некая англосакская фирма Flightpath (ИМХО так называется). у них травлением даются стены аэродромных сообружения в 1:72. значит и у тебя получится
желаю успехов!
Алексей, внушаить!
По поводу сидения в ванной и покачивания. Рекомендую почитать тут http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=23&t=216
Основная мысль такова - ёмкость для раствора делается (или берется) вертикальная благо контейнеров пищевых сейчас всяких до дури, на дно укладывается аэратор (что-нибудь близкое к площади дна и с дырками) к нему подключается аквариумный компрессор (думаю и от аэрографа подойдет). Раствор перемешивается потоком пузырьков. Вроде бы как то так. Успехов.
Алексей, внушаить!
По поводу сидения в ванной и покачивания. Рекомендую почитать тут http://scaletrainsclub.com/board/viewtopic.php?f=23&t=216
Основная мысль такова - ёмкость для раствора делается (или берется) вертикальная благо контейнеров пищевых сейчас всяких до дури, на дно укладывается аэратор (что-нибудь близкое к площади дна и с дырками) к нему подключается аквариумный компрессор (думаю и от аэрографа подойдет). Раствор перемешивается потоком пузырьков. Вроде бы как то так. Успехов.
Не советую использовать компрессор для аэрографа - вам же потом еще в этом помещении жить;-) У него производительность на порядок выше (минимум), чем у аквариумного.
Основная мысль такова - ёмкость для раствора делается (или берется) вертикальная благо контейнеров пищевых сейчас всяких до дури, на дно укладывается аэратор (что-нибудь близкое к площади дна и с дырками) к нему подключается аквариумный компрессор (думаю и от аэрографа подойдет). Раствор перемешивается потоком пузырьков.
Как раз двигаюсь в этом направлении. Попробовал потравить током в лимонной кислоте. Вроде работает, травление идёт быстрее, но проблема перемешивания осталась. Закупил распылитель для аквариума (аэратор) и трубочку для него. На такую мысль меня натолкнуло вот это изделие. Переходник на компрессор от аэрографа имеется. Собственно, нужно просто собрать всё воедино и решить проблему всплывания распылителя, но никак не доходят до этого руки...
organic писал(а):
Не советую использовать компрессор для аэрографа - вам же потом еще в этом помещении житьWink У него производительность на порядок выше (минимум), чем у аквариумного.
Вы совершенно правы. Выяснил это экспериментальным путём опробовав систему распылитель-компрессор в воде. Решается дросселированием путём перегибания питающей трубочки и фиксацией перегиба бельевой прищепкой.
"Всё дело в волшебных пузырьках, а электричество не катит"
Итак, сначала я пытался травить детали в лимонной кислоте с помощью электрического тока. Для этого был даже специально приобретён лабораторный регулируемый источник постоянного тока/напряжения и собрана специальная травильная установка:
На этой фотографии в левой части показаны отдельные компоненты установки, в правой — установка в сборе без залитого электролита.
В качестве ёмкости использовалась мензурка на 800 мл. На неё сверху ставился деревянный брусок с клеммами к которому крепились латунные пластины катода (минус напряжения) и рама склеенная из кусков литника. Назначение рамы двоякое — центровать катодную сборку внутри ёмкости и не давать всплыть бульбулятору.
Бульбулятор представляет собой рассеиватель для аквариума. Он продавался в виде длинной прямой толстостенной трубки из некоего пластикового пористого материала с двумя пластиковыми заглушками, одна из которых имеет патрубок для подачи воздуха. Эта трубка была нагрета на газу и свёрнута в улитку нужного диаметра. Дополнительно заглушки были герметизированы силиконовым герметиком. Питание воздухом осуществлялось компрессором от аэрографа. Для согласования производительности компрессора и пропускания бульбулятора воздух дросселировался перегибанием трубки подачи воздуха и фиксацией перегиба бельевой прищепкой. Располагая прищепку на разных расстояниях от перегиба можно плавно регулировать поток воздуха.
Анодом (плюс напряжения) являлась собственно травимая деталь. Она удерживалась устройством "третья рука" за припаянный кусочек проволоки одним из крокодилов. Второй крокодил держал провод идущий к источнику напряжения. "Третья рука" свободно ставилась на брусок катодной сборки так чтобы травимая деталь находилась посередине между пластинами катода.
В качестве электролита использовался раствор лимонной кислоты в воде с концентрацией "сколько не жалко".
При силе тока 1,5–2 А травление шло весьма быстро — 15–20 минут. Однако, результат получался неудовлетворительный:
На этой картинке слева направо:
1. Деталь полученная травлением в хлорном железе в процессе описанном в одном из предыдущих постов. Деталь получилась более-менее, но в нижней части "стаили" полукруглые выступы. Деталь признана неудавшейся. Причина — недостаточная интенсивность перемешивания.
2. Деталь полученная электрохимическим травлением без применения бульбулятора. Ярко выраженная неравномерность травления. "Полутравленные" поверхности имеют линзообразную форму. Ещё, на этой детали была нанесена изначально дефектная маска.
3. Деталь полученная в окончательном варианте установки электрохимического травления (с бульбулятором). Выглядит она лучше предыдущей, но всё равно налицо неравномерность травления — к краям сильнее. Признана неудавшейся.
В общем, в результате анализа результата у меня родилась такая гипотеза:
ГИПОТЕЗА
Скорость травления в данной конкретной точке детали зависит от плотности тока (ток на единицу площади поверхности детали) в данной конкретной точке детали.
Поскольку напряжение на по всей поверхности детали можно считать постоянным, плотность тока определяется общим сопротивлением всех тех путей в электролите, по которым ток течёт от детали к пластинам катода.
Сопротивление это тем больше, чем путь до пластин больше и тем меньше, чем больше ширина этого пути. К примеру, в случае если ток течёт в электролите находящемся в длинной трубе постоянного сечения, то сопротивление будет прямо пропорционально длине трубы и обратно пропорционально площади её сечения.
Так вот, с тех участков детали, которые находятся ближе к её центру ток может легко дотечь до пластины находящейся с той же стороны детали, но чтобы дотечь до второй пластины расположенной с противоположной стороны, ему надо по длинному пути огибать всю деталь и просачиваться в узкие щели между деталью и стенками сосуда. В то время, как у самого края детали току открыт практически одинаковый путь до обеих пластин.
Таким образом, плотность тока, а следовательно и скорость травления, на краях детали до двух раз больше чем в центре детали и никаким перемешиванием этого не исправишь. Тот же эффект проявляется, когда в заготовке протравливается отверстие. Края этого отверстия начинают травиться быстрее чем поверхность вдали от него.
Сим закрываю тему электрохимического травления для целей получения традиционных фототравлёных деталей.
Однако, использование бульбулятора для активного перемешивания травильного раствора было шагом вперёд. Дальнейшие изыскания я сосредоточил в области обычного химического травления.
В поисках альтернативы хлорному железу я нашёл на сайте радиолюбителей вот эту крайне полезную статью. В ней автор даёт обзор традиционных составов для травления печатных плат и в конце предлагает свой рецепт, которым я и решил воспользоваться. Рецепт таков:
на 100 мл аптечной 3% перекиси водорода 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли
процесс идёт при комнатной температуре.
Сперва я опробовал этот состав в слегка модифицированной установке описанной выше (были удалены за ненадобностью пластины катода).
Результат оказался весьма неплохим:
Имеющиеся дефекты вызваны дефектами маски и могут быть зашпаклёваны.
Однако, использовать такую объёмистую ёмкость для травления плоских деталей экономически нецелесообразно. По этому была куплена переноска для аквариумных рыбок и слегка перепилена:
На днище переноски имелись заветные буковки "PS", что значит, "полистирол", который клеится обычным моделистским клеем, что очень удобно. Фактически из переноски была выпилена центральная часть и вклеен на силиконовом герметике бульбулятор вырезанный из выпрямленного бульбулятора предыдущей конструкции.
На заготовку припаиваются ограничители из гнутой проволоки в изоляции, места пайки закрашиваются эмалью чтобы не травились.
Окончательный вариант травильной установки в действии:
Для заправки установки нужно:
- два по 100 мл флакона перекиси водорода — 2х ~8 руб.
- пачка лимонной кислоты 50 г — ~13 руб.
- чайная ложка с горкой поваренной соли — стоимостью пренебрегаем.
ИТОГО: ~30 руб. за процесс.
Из ёмкость летят мелкие брызги как из стакана с газировкой, по этому ёмкость устанавливается в тазик. Скоба на боку ёмкости, через которую пропущена воздушная трубка нужна для того, чтобы жидкость не вытекала самотёком из ёмкости.
Процесс идёт приблизительно 1 час. Результат получается такой:
Дефекты опять-таки объясняются качеством масок и могут быть зашпаклёваны.
По результатам испытаний были мною мне выработаны следующие рекомендации:
- делать больше ограничителей для деталей,
- доработать технологию нанесения масок (уже есть идеи как).
Таким образом, на данный момент имеются все детали для изготовления каркаса башни. Однако, детали эти получились весьма тонкими и гибкими. В качестве самостоятельной несущей конструкции их использовать пожалуй нельзя. Предполагаю использовать их в качестве облицовочного покрытия для листов пластика. Но это уже будет темой отдельного сообщения.
Это нереально круто. Прочитал всю ветку на одном дыхании. Прошу Вас, не останавливайтесь. Очень хочется увидеть результат.
Руки растут из правильного места, правильнее некуда)
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете вкладывать файлы Вы не можете скачивать файлы
Наблюдаемые темы
FAQ
Поиск
Пользователи
Награды
Избранное
Регистрация
Профиль
Войти и проверить личные сообщения
Вход
?
Вряд ли я из пластика смогу так ровно вырезать эти детали, значит надо двигаться в направлении именно травления. Нанесение масок удалось без существенных замечаний. Значит надо что-то менять в самом травлении. Травить детали по-отдельности у меня терпения не хватит. Думаю попробовать электрохимическим методом в лимонной кислоте. Благо, 
