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电解蚀刻的方法及原理

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-27  浏览次数:1417
核心提示:电解蚀刻实际就是电解某种金属材料,如电解铜、铁等。具体做法是将要蚀刻的制件做阳极,用耐蚀金属材料做辅助阴极。将阳极连接电源的正极,辅助阴极连接电源的负极。
 

金属表面蚀刻文字、图案在装饰工程中应用越来越广泛,在各行各业中都有这种要求和愿望。另外在装饰品种上也将越来越多。目前大量的蚀刻装饰制品是做凸凹字标牌、奖牌、铜壁画及彩色图纹板等。化学蚀刻一般可以做到,但对某些金属材料或要求精度较高、蚀刻要求较深的装饰品,就有一定的困难。在这种情况下,可以试用电解蚀刻的方法解决问题。电解蚀刻和化学蚀刻比较,具有一定的优点。首先是电解蚀刻能处理各种金属材料。因为很多金属在电解液中都有溶解的作用。由于电解蚀刻主要是靠电流的电解作用,所以电解液的成分比较简单,成本较低,溶液的腐蚀性较小,对设备的防护要求较低,对环境的污染相对也较小。其次是电解蚀

刻所得到的刻痕比较深,可达到0.4~1.Omm,这对化学蚀刻是难以达到的。同时沿屏蔽层侧向的腐蚀小,尤其对于需要大面积去除的凸字标牌,可使笔画不变形、立体感强、装饰效果好。因此在某些化学蚀刻法不能解决的情况下,可考虑使用电解法。但电解法也有不足的地方,例如需要电源设备及有关装置,其次是使用的屏蔽不蚀刻部位的材料既要求耐电解质的腐蚀、又要有很好的绝缘性能。另外,是需要消耗电能,一次投资较大,相对成本稍高。因此可以根据生产装饰制品的要求及生产的实际条件选择蚀刻的方法及工艺。

电解蚀刻实际就是电解某种金属材料,如电解铜、铁等。具体做法是将要蚀刻的制件做阳极,用耐蚀金属材料做辅助阴极。将阳极连接电源的正极,辅助阴极连接电源的负极。如图6—7所示。

图6—7 电解蚀刻工作原理示意图

当电流通过电极和电解质溶液时,在电极的表面及电解质溶液中发生电化学反应,利用这种反应将要溶解去除的部分金属去除,达到金属腐蚀的目的。根据法拉第定律,电流的通过量与金属的溶解量成正比,也就是被蚀刻的金属越多,消耗的电量就越大。根据电化学原理,电解蚀刻装置的电源接通后,在阳极上发生氧化反应、在辅助阴极上发生还原反应。阳极反应的结果是蚀刻部位的金属被氧化变成水合离子或络合离子进入电解质溶液。因此,蚀刻部位的金属不断地溶解并在金属的表面留下当量电子,其反应式

如下:

式中 M——蚀刻金属的原子;

咒6——溶解金属留下的当量电子数;

M+”e——失去ne个电子的金属离子,未水合化;

M+ne·xH20——进入电解液的金属水合离子。 .阴极上的反应是电解溶液中的还原性物质如氢离子、氧分子或金属正离子等在阴极上得到电子,还原成氢气析出或生成氢氧根负离子或金属沉积物附着在阴极上,因此阴极反应是各种还原反应的结果。其电极反应如下:

2H++2e—H2十2H20+02+4e一40H—M+ne+ne—M 0从上可以看到,电解蚀刻主要是利用电流加快蚀刻部位金属的

溶解,而不是化学蚀刻那样要加入各种添加剂,特别是催速剂。在某种条件下还可能一面将蚀刻的金属溶解,另一方面又能将溶解的金属在阴极上沉积而回收。从示意图6—7上可以看到电解蚀刻需要有专用的电解设备、电源系统及配电设施,在实际操作时,还要有挂具和装卸作业等。

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