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金属蚀刻的定义及作用

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-22  浏览次数:1060
核心提示:金属蚀刻就是利用金属在特定的介质或特定的环境条件下发生化学自溶解(腐蚀)或被溶解(电解腐蚀)的作用,使金属表面产生刻蚀纹,生成文字或图案或各种线路
 

金属蚀刻就是利用金属在特定的介质或特定的环境条件下发生化学自溶解(腐蚀)或被溶解(电解腐蚀)的作用,使金属表面产生刻蚀纹,生成文字或图案或各种线路,供表面装饰或工程上应用的一种工艺。例如用化学蚀刻或电解蚀刻的原理,在金属表面刻上文字和图纹做铬牌、彩色图版或电子线路等。其实,蚀刻的定义及作用远不止这些。最早应用金属蚀刻方法的是在金相学上,金属表面通过在某种化学溶液中浸渍后,金属表面的晶格组织就暴露出来,可以在显微镜下观察并拍照。当在化学溶液中进行电解浸渍

图6-1不锈钢在硫酸溶液中浸蚀的显微照片(250×)

时,所得的金相显微组织更清晰,速度更快。图6-1是不锈钢在酸性电解溶液中,在+1.04V恒电位下短暂蚀刻所得到的金相显微照片,通过蚀刻,可以清楚地看到金属表面的晶粒组成情况、形状及大小。此外,蚀刻已普遍用于电镀、化学镀等金属表面处理前的工序。工件经除油、除锈后,电镀之前必须要进行化学浸蚀或电解浸蚀,使金属本体完全暴露出图6-1的形态,才能使金属镀层或膜层与金属基体有良好的结合。所以金属的浸蚀在工业生产及科学研‘究中应用早而且广泛。随着工业的发展及技术的进步,现已推广应用至各种制造业,特别是金属表面装饰行业。可以预期今后将有更大、更广泛的发展与应用。

二、蚀刻的类型与方法

蚀刻的种类主要有化学蚀刻、电解蚀刻、激光蚀刻、超声波蚀刻等。从应用的情况分,主要有文字蚀刻、花纹蚀刻、图案蚀刻及美术艺术作用蚀刻等。主要用在铬牌制作,标牌制造,大型金属平面装饰,橡胶、塑料模具内腔的艺术装饰及电子工业的线路制作等方面。

(一)化学蚀刻

将要进行蚀刻的工件先用耐蚀涂料、耐蚀胶或耐蚀油墨将不需要蚀刻的部分覆盖,然后将工件浸泡在特制的蚀刻溶液中,使要蚀刻的部位与溶液充分接触,必要时可以加热、搅拌等。根据需要蚀刻的深度和试验得到的蚀刻速率控制蚀刻所需的时间,即可获得所要求的蚀刻结果。化学蚀刻又分浸泡式蚀刻,主要加工小型的蚀刻工件,一次可处理多件。另外,也可以用喷淋的方法。就是将蚀刻的化学溶液不断地喷淋到金属表面的蚀刻部位,使溶液与金属充分接触产生腐蚀,使需要蚀刻的金属溶解。这种方法适用于制作大型的工件,如大块的金属平板或大型标牌等不便于浸泡处理的工件。(二)电解蚀刻

电解蚀刻是将需要蚀刻的工件先把不必蚀刻的部分用耐蚀、绝缘的有机材料遮盖起来,将工件放在特定的电解溶液中,让需要蚀

刻的金属部位与溶液充分接触,并将工件作阳极,对着另一块耐蚀金属板作阴极,然后通以电流。蚀刻部分的金属在电解质溶液和阳极电流的共同作用下发生溶解,又叫电化学腐蚀溶解,最后得到需要的文字或花纹图案的蚀坑。时间由需要蚀刻的深度而定。由于电解蚀刻是溶液的化学作用和电流的溶解作用共同所致,所以蚀刻的速度快,容易获得较深的蚀坑,而且生产的效率高,适用于需要有深度的蚀刻工件制作。电解刻蚀同样有浸泡法和喷淋法,主要根据产品的要求及加工条件而定并选择最合适的方法。

(s-)激光蚀刻

激光蚀刻是一种新的方法,是从激光电镀的方法中改进应用在蚀刻上的。同样是使用激光的电镀装置,然后把激光电镀的阴、阳极位置对调。实际上就是在电解蚀刻的方法上增加了激光照射,把激光照在蚀刻的阳极上,使阳极的蚀刻部位既受到溶液的化学反应作用,又受到阳极电流的电解作用,同时还增加激光能的作用效应。激光不仅对电解蚀刻有促进作用,同样化学蚀刻也可以用激光照射加快蚀刻的速度,提高蚀刻的效率。这是因为在激光束的照射下,使被照射的部位产生了高温,加快了金属溶解反应的速度,同时也引起了强烈的搅拌,使蚀刻区内的溶液对流并不断地更新,从而大大地提高了蚀刻的速度和效率。

此外,激光用在液体喷射电解蚀刻时,可以提高蚀刻加工的精度。特别是在电子工业中加工天线等电路印刷版时,如果蚀刻线路的边缘不够清晰时,可以用激光照射提高清晰度。

(四)超声波蚀刻

在化学蚀刻或电解蚀刻中加进超声波发射器,使蚀刻溶液产生振荡,可以加速蚀刻的速度。这是由于加进超声波以后对蚀刻液起到搅拌作用,以便不断地有新的蚀刻液与被溶解表面的金属接触而不断溶解,同时通过搅拌又及时把溶解的金属离子带走,脱离溶解金属的表面,起到促进金属溶解的作用。超声波对溶液的搅拌效应比一般的空气搅拌、机械搅拌及人工搅拌的作用大得多,蚀刻的效果和质量也高得多,但是由于超声波系统的制作和安装有一定

的难度,投资也比较大,如果不是专业的蚀刻制作厂家,很少使用它。

(五)各种方法的比较

综观上述的几种蚀刻方法,各有特点。一般来说,化学蚀刻最简单实用,容易操作与实施,设备简单、投资少,主要是蚀刻速度比较慢,消耗的化学药品比较多,但容易上马。电解蚀刻是在化学蚀刻的基础上加进电解装置及电源系统,使蚀刻速度提高加快,化学溶液的消耗相对减少,但又增加了电能的耗费。在有条件的情况下,采用电解蚀刻也是不错的选择。至于激光蚀刻和超声波蚀刻都是利用先进的科技手段,促进蚀刻过程的反应和溶解,提高蚀刻的速度和质量,起到辅助的作用,但是投资大,技术较复杂,一般的小作坊是不可能利用的,如果是大批量处理蚀刻工件的企业,可以选择使用。

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