金属化学蚀刻的步骤和蚀刻时间的计算.pdf

金属蚀刻的步骤和蚀刻时间的计算 一 蚀刻的步骤 工业上金属的化学腐蚀通常有下述四个步骤 1 清洁处理 其目的是将待腐蚀零件毛坯表面的各种污渍 清洗干净 以保证防蚀层能与金属表面的粘附力均匀一致 并使 蚀刻速度均匀不变 常用的清洁处理方法有 有机溶剂清洁 碱 性化学清洁 酸性化学清洁 超声波清洁及电解清洁处理等 在 使用过程中可根据零件金属材料类型及零件表面的污染程度分 别选择 2 防蚀处理 其目的是保护那些不需要腐蚀加工的表面 使 需要腐蚀加工的金属表面完全曝露出来 而被与金属材料相适应 的腐蚀剂所腐蚀 这一工序要求 防蚀材料要与金属表面粘附牢 固 并在整个腐蚀过程中不会发生防蚀层脱落现象 防蚀处理主 要包括 丝网印刷防蚀技术 照相化学防蚀技术 移印防蚀技术 图形电镀防蚀技术 激光光刻防蚀技术及刻划防蚀层技术等 3 腐蚀加工 是将被腐蚀金属零件按图纸要求制作好防蚀 图文后 放人腐蚀槽中进行腐蚀加工的过程 在这一工序中主要 控制 腐蚀剂浓度 腐蚀温度 蚀刻时间等 金属腐蚀加工根据 图纸要求可分为五种基本类型 即 整体腐蚀 选择腐蚀 多台 阶腐蚀 锥度腐蚀和化学切割下料 金属全面腐蚀不需要进行防 蚀处理 零件经清洁处理后即可进行腐蚀加工 4 清除防蚀层 零件经腐蚀合格后 使用溶剂 碱液或其他 清洁剂将零件表面的防蚀层去掉 二 蚀刻时间的计算 在化学蚀刻工艺方法中 是把零件或已做过图文防蚀层的零 件置放于腐蚀液中进行腐蚀 并一直腐蚀到金属厚度达到要求或 图文深度达到要求为止 在整个蚀刻过程中 存在着三个可变因 素 即 蚀刻深度 蚀刻速度和蚀刻时间 这三者的关系式如下 v h t 式中 v 为金属的蚀刻速度 mm min 这里所指的化学蚀刻速度 都是指单面蚀刻速度 h 为蚀刻深度 mm t 为蚀刻时间 min 此式为计算蚀刻探度和蚀刻速度的基本公式 对于整体腐蚀 或成型化学蚀刻加工及缕空图文化学蚀刻往往都是在两个面同 时进行化学蚀刻 这种双面化学蚀刻速度比只在一个表面进行化 学蚀刻的速度快 1 倍 在金属材料一定的精况下 影响蚀刻速度的因素很多 其中 最主要的是腐蚀剂的种类 浓度及腐蚀温度 如果腐蚀剂浓度及 蚀刻条件一定 材料的特性及热处理状态对蚀刻速度同样有很大 的影响 在通常情况下 人们所需要的是配制一种腐蚀剂 使它在材 料特性和热处理状态与预计的变化一致的条件下 能够给出最佳 的蚀刻速度与表面粗糙度 比如要配制一种用于不锈钢的腐蚀剂 就应能对各类型号的 不锈钢蚀刻加工 不管他们的热处理状态如何 并都能以最快的 蚀刻速度蚀刻出符合工艺要求的表面粗糙度 对于某些特殊材料 或者是有特殊要求的化学蚀刻 比如 蚀刻贴膜 掩膜板 狭缝 片 无连接点蚀刻 也可以配制专门的腐蚀液 使其尽可能满足 腐蚀加工的要求 为了确定最佳化学蚀刻时间 在进行化学蚀刻之前要对所需 蚀刻的零件预先确定材料的化学蚀刻速度 尤其是在腐蚀液中加 人添加剂后更应如此 通常是采用和被蚀刻材料相同 包括材料 型号 热处理状态及厚度 的小样件进行蚀刻速度的测定 样件 在彻底清洁并精确侧定其厚度之后 在腐蚀液中进行腐蚀 蚀刻 时间一般取 10min 时间越长 蚀刻速度越精确 取出经清洗后 再测量其厚度即可计算出蚀刻速度 比如 某种金属 A 在腐蚀前 的厚度 2 18mm 两面同时腐蚀 10min 后 余下的厚度为 1 53mm 则蚀刻速度为 v 2 18 一 1 53 2x10 0 65 20 0 0325 mm 蚀刻金属所需时间 t 则由下式求出 t h v 设某金属的蚀刻深度为 2 53mm 所用蚀刻时间为 t 2 53 0 0325 77 8 min 取 78min 在实际操作中 操作人员不应让零件在腐蚀液中腐蚀 78min 后才取出 应该在 60min 或 70min 时 取出零件并侧量一下已蚀 刻深度 在测量时应注意将被腐蚀表面的氧化物清除干净后再进 行测量 然后根据实际的蚀刻深度再把零件放到腐蚀液中 直到 预定的腐蚀加工深度为止 对于精度要求高的腐蚀零件 可多增 加几次测量时间 对于化学蚀刻 为保证蚀刻精度 这是常用的 逼进法 在计算的蚀刻时间内 能否完成所需要的腐蚀加工量 在整 个蚀刻过程中 主要需控制两个方面的参数才能得到保证 对 腐蚀液成分浓度的控制 这可以通过对腐蚀液的化学分析 并根 据分析结果补充被消耗的腐蚀剂来得到满足 为了防止腐蚀剂成 分的快速变化 配制腐蚀液时在条件许可的情况下 加工量 腐 蚀液成本承受度 腐蚀场所的大小等 将腐蚀液体积做得大些 使其不至于在对腐蚀量并不太大的零件进行腐蚀加工时 中途还 需要停工分析补充 对腐蚀液温度的控制 温度对蚀刻速度有 一定的影响 在极限蚀刻速度范围内 当温度升高约 12 时 蚀刻速度增加约 1 倍 对于有精确尺寸要求的零件 要求温度不 超过 2 3 0C 化学蚀刻液中的腐蚀剂就像铣头上的一把刀具 因此 对于化 学蚀刻这种特殊工艺 严格保证腐蚀液中各种成分都在工艺控制 范围是很重要的 即使每天的加工质量都与预期的效果一致 仍 有必要对腐蚀液的成分进行定期