エッチングを利用したネームプレート

目的：
電気分解の学習の過程で、化学領域でのものづくりを行うため。

対象：
中学校　第2、3学年

カテゴリー：
化学、ものづくり


＜銅板ネームプレートの作製＞

必要なもの：
1. 電解
(1) 銅板（厚さ：0.5mm）2枚
(2) 硫酸ナトリウム水溶液　（0.1mol／L）25ｍL
(3) 硫酸　25mlに対して1滴
(4) 転写シート（Press-n-Peel アメリカTechniks社）
(5) レーザープリンタ
(6) 家庭用アイロン
(7) 金属研磨剤
(8) アルカリマンガン乾電池　単一形　（1.5V）2個
(9) 電解セル
(10) 竹串
(11) クリップ2個

図１：使用した銅板

2. 合金の形成
(1) ピンセット
(2) ホットプレート、あるいはガスコンロ
(3) 電解液25ml以下１L あたりの質量
・硫酸亜鉛七水和物　300g
・塩化アンモニウム　18g
・硫酸アルミニウム　37g
・ホウ酸　30g
(4) 亜鉛版　（厚さ：0.5mm）1枚

図2：使用した亜鉛板

作り方：
1. 電解
(1) 銅板の表面をクレンザーで洗い、皮脂を落とす。
(2) 銅板に転写シートを定着させる。
(3) ネームプレートとなる方を陽極、もう一枚の銅板を陰極とし、電解をおこなう。このとき、電圧は3Vとし、15分間行う。
(4) 除光液で転写シートをふきとり、純水で洗浄する。

図3：電解エッチングの様子

2. 合金の形成
(1) ネームプレートとなる銅板を正極、対極となる亜鉛板を負極とし、電解液につけて約10秒、3Vの電圧をかける。
(2) 亜鉛めっきされたネームプレートを純水で洗浄し、ガスバーナーで色が変わるまで加熱する。
(3) できあがった黄銅板のネームプレートを金属研磨剤で磨く。

図4：完成した黄銅板のネームプレート

＜電解セルの作成方法＞

必要なもの：
(1) 発泡ポリスチレン（厚さ20mm）…本体
(2) 発泡ポリスチレン（厚さ5mm）…土台
(3) アクリル板（厚さ2mm）…本体側面
(4) ボルト・ナット

作り方：
(1) 発泡ポリスチレンボードとアクリル板を切り、ドリルで穴をあける。（図参照）
(2) パーツを組み立て、穴にボルトを通し、ナットで固定する。
(3) 接着剤で土台と本体を接着する。

図5：切りとった発砲ポリスチレンボードとアクリル板

図6：電解セル

＜転写シートの作製と転写の方法＞

必要なもの：
銅板　1枚
転写シート（217mm×281mm）（Press-n-Peel Techniks 社）
レーザープリンタ
家庭用アイロン
クレンザー

作り方：
(1) Power　Point2007のスライドに、ネームプレートの大きさ（14mm×45mm）の長方形を作図する。図形の中に、ネームプレートのデザインを描く。このとき、溶解させる方を白、させない方を黒とする。
(2) デザインの図形を左右反転させる。
(3) 作製したデザインをJPEG形式で保存する。保存した図を転写シートの大きさに設定した新しいスライドに貼りつける。
(4) レーザープリンタで転写シートの印刷面に印刷する。
(5) デザインを切る。汚れを落とした銅板にデザインをのせて、高温のアイロンでデザインが黒く浮き出てくるまで熱する。
(6) 銅板を水に入れて1分冷やし、ゆっくりと転写シートをはがす。

図7：転写シートをはがした後