रासायनिक मिलिंग

रासायनिक मिलिंग या औद्योगिक नक़्क़ाशी वांछित आकार के साथ एक वस्तु बनाने के लिए सामग्री को हटाने के लिए तापमान-नियंत्रित नक़्क़ाशी रसायनों के स्नान का उपयोग करने की मशीनिंग प्रक्रिया है। रासायनिक नक़्क़ाशी के अन्य नामों में फोटो नक़्क़ाशी, रासायनिक नक़्क़ाशी, फ़ोटो केमिकल नक़्क़ाशी और फोटोकैमिकल मशीनिंग शामिल हैं। यह ज्यादातर धातुओं पर प्रयोग किया जाता है, हालांकि अन्य सामग्री तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है। यह धातु पर उत्कीर्णन के विकल्प के रूप में पुनर्जागरण के दौरान विकसित कवच-सजावटी और छपाई नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं से विकसित किया गया था। इस प्रक्रिया में अनिवार्य रूप से एक संक्षारक रसायन में काटने वाले क्षेत्रों को स्नान करना शामिल है, जिसे एचेंट के रूप में जाना जाता है, जो क्षेत्र में सामग्री के साथ प्रतिक्रिया करता है और ठोस सामग्री को भंग करने का कारण बनता है; मास्केंट्स के रूप में जाने वाले अक्रिय पदार्थों का उपयोग प्रतिरोध के रूप में सामग्री के विशिष्ट क्षेत्रों की रक्षा के लिए किया जाता है।

इतिहास
लैक्टिक एसिड और साइट्रिक एसिड जैसे कार्बनिक रसायनों का उपयोग धातुओं को तराशने और उत्पादों को बनाने के लिए 400 ईसा पूर्व के रूप में किया गया है, जब सिरका का उपयोग सीसा को खराब करने और वर्णक पूछा बनाने के लिए किया जाता था, जिसे सफेद सीसा भी कहा जाता है। अधिकांश आधुनिक रासायनिक मिलिंग विधियों में क्षारीय वगैरह शामिल होते हैं; इनका उपयोग पहली शताब्दी सीई के रूप में किया जा सकता है।

कवच नक़्क़ाशी, मजबूत खनिज एसिड का उपयोग करते हुए, पंद्रहवीं शताब्दी तक विकसित नहीं हुई थी। अलसी-तेल के रंग के मास्केंट के साथ चित्रित किए गए प्लेट कवच पर नमक, चारकोल और सिरका से मिश्रित नक़्क़ाशी लागू की गई थी। एचेंट असुरक्षित क्षेत्रों में काटेगा, जिससे चित्रित क्षेत्रों को राहत में उठाया जा सकेगा। इस तरह से नक़्क़ाशी ने कवच को इस तरह सजाया जा सकता है जैसे कि सटीक उत्कीर्णन के साथ, लेकिन उठे हुए गड़गड़ाहट (किनारे) के अस्तित्व के बिना; इसने उत्कीर्णन उपकरण की तुलना में कवच के नरम होने की आवश्यकता को भी रोका। सत्रहवीं शताब्दी के अंत में, नक़्क़ाशी का उपयोग मापने के उपकरणों पर अंशांकन के लिए किया जाने लगा; नक़्क़ाशी से उत्पन्न होने वाली लाइनों का पतलापन पहले की तुलना में अधिक सटीक और सटीक उपकरणों के उत्पादन की अनुमति देता है। लंबे समय के बाद, यह तोप और तोपखाने संचालकों के लिए प्रक्षेपवक्र सूचना प्लेटों को खोदने के लिए इस्तेमाल किया जाने लगा; कागज शायद ही कभी युद्ध की कठोरता से बच पाएगा, लेकिन एक नक़्क़ाशीदार प्लेट काफी टिकाऊ हो सकती है। अक्सर इस तरह की जानकारी (सामान्य रूप से निशान) कटार खंजर या फावड़े जैसे उपकरणों पर उकेरी जाती थी।

1782 में, जॉन सेनेबियर द्वारा खोज की गई थी कि प्रकाश के संपर्क में आने पर कुछ रेजिन तारपीन में अपनी घुलनशीलता खो देते हैं; अर्थात् वे कठोर हो गए। इसने फोटोकैमिकल मशीनिंग के विकास की अनुमति दी, जहां एक सामग्री की पूरी सतह पर एक तरल मास्केंट लगाया जाता है, और यूवी प्रकाश को उजागर करके क्षेत्र की रूपरेखा तैयार की जाती है। फ़ोटो-रासायनिक मिलिंग का व्यापक रूप से फ़ोटोग्राफ़ी विधियों के विकास में उपयोग किया गया था, जिससे प्रकाश धातु की प्लेटों पर प्रभाव पैदा कर सके।

मिल वाणिज्यिक भागों के लिए रासायनिक नक़्क़ाशी के शुरुआती उपयोगों में से एक 1927 में था, जब स्वीडिश कंपनी एक्टीबोलागेट सेपरेटर ने फ़िल्टर में अंतराल को रासायनिक रूप से मिलिंग करके एज फ़िल्टर बनाने की एक विधि का पेटेंट कराया था। बाद में, 1940 के आसपास, यह बहुत कठोर धातु के पतले नमूनों को मशीन करने के लिए व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने लगा; शीट मेटल, फ़ॉइल और शिम स्टॉक को काटने के लिए दोनों तरफ से फोटो-ईचिंग का इस्तेमाल शिम बनाने, हीट फ्रेट्स और अन्य घटकों को रिकॉर्ड करने के लिए किया गया था।

अनुप्रयोग
नक़्क़ाशी में मुद्रित सर्किट बोर्ड और अर्धचालक निर्माण उद्योगों में अनुप्रयोग हैं। इसका उपयोग एयरोस्पेस उद्योग में भी किया जाता है बड़े विमान घटकों, मिसाइल त्वचा पैनलों और एयरफ्रेम के लिए निकाले गए हिस्सों से सामग्री की उथली परतों को हटाने के लिए। नक़्क़ाशी व्यापक रूप से एकीकृत सर्किट और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के निर्माण के लिए उपयोग की जाती है। मानक, तरल-आधारित तकनीकों के अलावा, सेमीकंडक्टर उद्योग आमतौर पर प्लाज्मा नक़्क़ाशी का उपयोग करता है।

प्रक्रिया
रासायनिक मिलिंग आमतौर पर पांच चरणों की एक श्रृंखला में की जाती है: सफाई, मास्किंग, स्क्राइबिंग, नक़्क़ाशी और डीमास्किंग। रासायनिक मिलिंग प्रक्रिया का वीडियो वीडियो के बारे में और जानें

सफाई
सफाई यह सुनिश्चित करने की प्रारंभिक प्रक्रिया है कि खोदी जाने वाली सतह दूषित पदार्थों से मुक्त है जो तैयार भाग की गुणवत्ता को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती है। एक अनुचित तरीके से साफ की गई सतह के परिणामस्वरूप मास्केंट का खराब आसंजन हो सकता है, जिससे क्षेत्रों को गलत तरीके से उकेरा जा सकता है, या एक गैर-समान नक़्क़ाशी दर हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप गलत अंतिम आयाम हो सकते हैं। सतह को तेल, ग्रीस, प्राइमर कोटिंग्स, चिह्नों और अन्य अवशेषों को चिह्नित करने की प्रक्रिया, स्केल (ऑक्सीकरण), और किसी भी अन्य बाहरी संदूषकों से मुक्त रखा जाना चाहिए। अधिकांश धातुओं के लिए, यह कदम सतह पर एक विलायक पदार्थ को खोदने के लिए लागू करके किया जा सकता है, विदेशी दूषित पदार्थों को धोकर। सामग्री को क्षारीय क्लीनर या विशेष डी-ऑक्सीडाइजिंग समाधानों में भी डुबोया जा सकता है। आधुनिक औद्योगिक रासायनिक नक़्क़ाशी सुविधाओं में यह आम बात है कि इस प्रक्रिया के बाद वर्कपीस को कभी भी सीधे नहीं संभाला जाता है, क्योंकि मानव त्वचा से तेल आसानी से सतह को दूषित कर सकते हैं।

मास्किंग
मास्किंग मास्केंट सामग्री को सतह पर लगाने की प्रक्रिया है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि केवल वांछित क्षेत्र ही उकेरे गए हैं। लिक्विड मास्केंट को डिप-मास्किंग के माध्यम से लगाया जा सकता है, जिसमें भाग को मास्केंट के खुले टैंक में डुबोया जाता है और फिर मास्केंट को सुखाया जाता है। मास्केंट को फ्लो कोटिंग द्वारा भी लगाया जा सकता है: तरल मास्केंट को भाग की सतह पर प्रवाहित किया जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक बयान द्वारा कुछ प्रवाहकीय मास्केंट भी लगाए जा सकते हैं, जहां मास्केंट के कणों पर विद्युत आवेश लागू होते हैं क्योंकि यह सामग्री की सतह पर छिड़काव किया जाता है। आवेश के कारण मास्केंट के कण सतह पर चिपक जाते हैं।

मास्केंट प्रकार
उपयोग किए जाने वाले मास्केंट का निर्धारण मुख्य रूप से सामग्री को उकेरने के लिए उपयोग किए जाने वाले रसायन और स्वयं सामग्री द्वारा किया जाता है। मास्केंट को सामग्री की सतह का पालन करना चाहिए, और वर्कपीस की सुरक्षा के लिए एचेंट के संबंध में रासायनिक रूप से पर्याप्त रूप से निष्क्रिय होना चाहिए। अधिकांश आधुनिक रासायनिक मिलिंग प्रक्रियाएं आस-पास चिपकने वाले मास्केंट का उपयोग करती हैं 350 g cm−1; यदि आसंजन बहुत मजबूत है, तो लिखने की प्रक्रिया को निष्पादित करना बहुत कठिन हो सकता है। यदि आसंजन बहुत कम है, तो नक़्क़ाशी क्षेत्र को सटीक रूप से परिभाषित किया जा सकता है। अधिकांश औद्योगिक रासायनिक मिलिंग सुविधाएं न्योप्रीन इलास्टोमर्स या आइसोब्यूटिलीन-आइसोप्रीन कॉपोलिमर पर आधारित मास्केंट का उपयोग करती हैं।

लिखना
स्क्रिबिंग नक़्क़ाशी किए जाने वाले क्षेत्रों पर मास्केंट को हटाना है। सजावटी अनुप्रयोगों के लिए, यह अक्सर स्क्राइबिंग चाकू, नक़्क़ाशी सुई या इसी तरह के उपकरण के उपयोग के माध्यम से हाथ से किया जाता है; आधुनिक औद्योगिक अनुप्रयोगों में एक ऑपरेटर शामिल हो सकता है जो एक टेम्प्लेट की सहायता से लिखता है या प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण का उपयोग करता है। नक़्क़ाशी के कई चरणों वाले भागों के लिए, रंग कोड और इसी तरह के उपकरणों का उपयोग करने वाले जटिल टेम्पलेट्स का उपयोग किया जा सकता है।

नक़्क़ाशी
नक़्क़ाशी रासायनिक स्नान में भाग का विसर्जन है, और भाग पर रसायन की क्रिया को मिल्ड किया जाता है। रासायनिक स्नान में डूबा हुआ समय परिणामी नक़्क़ाशी की गहराई को निर्धारित करता है; इस समय की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:


 * $$E = \frac s t$$

जहां E नक़्क़ाशी की दर है (आमतौर पर नक़्क़ाशी दर के लिए संक्षिप्त), s आवश्यक कट की गहराई है, और t कुल विसर्जन समय है। नक़्क़ाशी की दर वगैरह की सघनता और संरचना, नक़्क़ाशी की जाने वाली सामग्री और तापमान की स्थिति जैसे कारकों के आधार पर भिन्न होती है। इसकी अस्थिर प्रकृति के कारण, नक़्क़ाशी प्रक्रिया से तुरंत पहले नक़्क़ाशी की दर अक्सर प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है। एक ही सामग्री विनिर्देश, गर्मी-उपचार की स्थिति, और लगभग एक ही मोटाई का एक छोटा सा नमूना काटा जा सकता है, एक निश्चित समय के लिए खोदा जाता है; इस समय के बाद, नक़्क़ाशी की गहराई को मापा जाता है और नक़्क़ाशी दर की गणना करने के लिए समय के साथ उपयोग किया जाता है। एल्युमीनियम आमतौर पर दरों के आसपास उकेरा जाता है 0.178 cm/h, और मैगनीशियम के बारे में 0.46 cm/h.

डिमास्किंग
डिमास्किंग वगैरह और मास्केंट के हिस्से को साफ करने की प्रक्रिया है। आम तौर पर साफ, ठंडे पानी की धुलाई से एचेंट को हटा दिया जाता है। आम मामले में एक डी-ऑक्सीडाइजिंग स्नान की भी आवश्यकता हो सकती है कि नक़्क़ाशी प्रक्रिया सामग्री की सतह पर ऑक्साइड की एक फिल्म छोड़ देती है। मास्केंट को हटाने के लिए विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है, स्क्रैपिंग टूल का उपयोग करके हाथ से हटाना सबसे आम है। यह अक्सर समय लेने वाली और श्रमसाध्य होती है, और बड़े पैमाने पर प्रक्रियाओं को स्वचालित किया जा सकता है।

सामान्य नक़्क़ाशी
एल्युमीनियम के लिए
 * सोडियम हाइड्रॉक्साइड
 * केलर का अभिकर्मक

इस्पात ्स के लिए सादे कार्बन स्टील्स के लिए 2% निताल आम है।
 * हाइड्रोक्लोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड
 * स्टेनलेस स्टील्स के लिए फेरिक क्लोराइड
 * नितल (हल्के स्टील्स के लिए नाइट्रिक एसिड और इथेनॉल, मेथनॉल या मैथलेटेड आत्माएं का मिश्रण।

तांबे के लिए
 * क्यूप्रिक क्लोराइड
 * फ़ेरिक क्लोराइड
 * अमोनियम परसल्फेट
 * अमोनिया
 * 25-50% नाइट्रिक एसिड।
 * हाइड्रोक्लोरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड

सिलिका के लिए
 * हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल

यह भी देखें

 * प्रकाश रासायनिक मशीनिंग
 * नक़्क़ाशी (माइक्रोफैब्रिकेशन)
 * इलेक्ट्रोईचिंग