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        金屬蝕刻詳細介紹

      本視頻可以幫助朋友們詳細了解蝕刻加工的整個流程及工藝控制的大致要點,可以幫助您全面了解金屬蝕刻整個控制過程。本質上金屬蝕刻一個多流程,多管控的一個操作過程,任何一道工序都可以決定了最終的品質。 

      金屬蝕刻(etching)是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。金屬蝕刻技術可以分為濕蝕刻(wet etching)和干蝕刻(dry etching)兩類。金屬蝕刻是由一系列復雜的化學過程組成,不同的腐蝕劑對不同金屬材料具有不同的腐蝕性能和強度

      金屬的種類不同,其蝕刻的工藝流程也不同,但大致的工序如下但大致的工序如下:金屬蝕刻板→清潔除油→水洗→干燥→貼膜或絲網印刷油墨→干燥→曝光圖形→顯影→水洗干燥→蝕刻→退膜→干燥→檢驗→成品包裝。

      通常所指金屬蝕刻也稱光化學金屬蝕刻(photochemical etching),指通過曝光制版、顯影后,將要金屬蝕刻區域的保護膜去除,在金屬蝕刻時接觸化學溶液,達到溶解腐蝕的作用,形成凹凸或者鏤空成型的效果。最早可用來制造銅版、鋅版等印刷凹凸版,也廣泛地被使用于減輕重量(Weight Reduction)儀器鑲板,銘牌及傳統加工法難以加工之薄形工件等的加工;經過不斷改良和工藝設備發展,亦可以用于航空、機械、化學工業中電子薄片零件精密金屬蝕刻產品的加工,特別在半導體制程上,金屬蝕刻更是不可或缺的技術

      金屬蝕刻工藝流程

      金屬的種類不同,其蝕刻的工藝流程也不同,但大致的工序如下:金屬蝕刻板→清潔除油→水洗→干燥→貼膜或絲網印刷油墨→干燥→曝光圖形→顯影→水洗干燥→蝕刻→退膜→干燥→檢驗→成品包裝。

      1.金屬蝕刻前的清潔工序

      在不銹鋼或其它金屬蝕刻之前的工序都是清潔處理,主要的作用就是清除材料表面的臟污,灰塵,油漬等。這首工序是否很好的完成,是保證貼膜或絲印油墨與金屬表面是否具有良好附著力的關鍵工序,因此必須要徹底清除金屬蝕刻表面的油污及氧化膜。除油應根據工件的油污情況定出方案,最好在絲印油墨前進行電解除油,保證除油的效果。除氧化膜也要根據金屬的種類及膜厚的情況選用最好的浸蝕液,保證表面清洗干凈。在絲網印刷前要干燥,如果有水分,也會影響油墨的附著力,而且影響后續圖紋蝕刻的效果甚至走樣,影響蝕刻效果。

      金屬蝕刻

       2.貼干膜或絲印油墨感光膠層

      根據實際的產品材質,厚薄以及圖形的精密寬度確認采用干膜或濕膜絲印,針對不同的厚薄產品,在涂感光膠層時,要考慮到產品的圖形需要的蝕刻加工的時間等因素,以便制得較厚或適用較薄的的感光膠層,這樣才使得遮蓋性能好,金屬蝕刻加工出的圖紋清晰度高。

      3.干燥

      貼膜或滾涂絲印油墨完成后,需要徹底的將感光膠層進行干燥,為曝光工序進行準備工序,同時需要保證表面清潔,無粘連,雜質等。

      4.曝光

      此工序為金屬蝕刻的重要工序,曝光能量的大小會根據產品的材料的厚度,精密精細度來考慮。這也是一個蝕刻加工企業的技術能力的體現。曝光工序決定了蝕刻能否保證有較好的尺寸管控精度等要求。

      5.顯影

      金屬蝕刻板的表面感光膠層經過曝光處理后,圖形膠層經過光照后固化的金屬板上,此后要將圖形中不需要的,即要將需要腐蝕掉的部份裸露出來。顯影的工序也決定的產品最終尺寸能否達到要求。此工序將產品上覆蓋的不需要感光膠層會完全的清除掉。

      6.蝕刻或腐蝕工序

      最為關鍵的工序,產品前制工序完成后。會進行進行化學藥液的蝕刻。此過程決定了最終產品是否合格的關鍵工序。整個過程涉及到了蝕刻藥水的濃度,溫度,壓力,速度等參數,產品的質量均需要由這些參數共同決定。

      7.退膜

      蝕刻后的產品,表面仍覆蓋著一層感光膠層覆蓋著。這道工序需要將蝕刻加工完后的產品表面的感光膠層進去退膜去除。由于感光膠層是酸性物質,因此絕大多數均采用酸堿中和法進行膨松,溢流水洗加超聲波清潔后,除去表面的感光膠層。本工序主要防止有感光膠的殘留。

      8.退膜完成后,剩下的就是檢查,包裝。尺寸的檢查保證不能有任何不良品流出到客戶手上。

      減少側蝕和突沿,提高金屬蝕刻加工系數

      側蝕產生突沿。通常印制板在金屬蝕刻液中的時間越長,(或者使用老式的左右搖擺蝕刻機)側蝕越嚴重。側蝕嚴重影響印制導線的精度,嚴重側蝕將使制作精細導線成為不可能。當側蝕和突沿降低時,蝕刻系數就升高,高的蝕刻系數表示有保持細導線的能力,使蝕刻后的導線接近原圖尺寸。電鍍蝕刻抗蝕劑無論是錫-鉛合金,錫,錫-鎳合金或鎳,突沿過度都會造成導線短路。因為突沿容易斷裂下來,在導線的兩點之間形成電的橋接。

      提高板子與板子之間蝕刻加工速率的一致性

      在連續的板子蝕刻中,金屬蝕刻加工速率越一致,越能獲得均勻蝕刻的板子。要達到這一要求,必須保證蝕刻液在蝕刻的全過程始終保持在最佳的蝕刻狀態。這就要求選擇容易再生和補償,蝕刻速率容易控制的蝕刻液。選用能提供恒定的操作條件和對各種溶液參數能自動控制的工藝和設備。通過控制溶銅量,PH值,溶液的濃度,溫度,溶液流量的均勻性(噴淋系統或噴嘴以及噴嘴的擺動)等來實現。

      提高整個板子表面金屬蝕刻加工速率的均勻性

       

      板子上下兩面以及板面上各個部位的蝕刻均勻性是由板子表面受到金屬蝕刻劑流量的均勻性決定的。蝕刻過程中,上下板面的蝕刻速率往往不一致。一般來說,下板面的蝕刻速率高于上板面。因為上板面有溶液的堆積,減弱了蝕刻反應的進行??梢酝ㄟ^調整上下噴嘴的噴啉壓力來解決上下板面蝕刻不均的現象。蝕刻印制板的一個普遍問題是在相同時間里使全部板面都蝕刻干凈是很難做到的,板子邊緣比板子中心部位蝕刻的快。采用噴淋系統并使噴嘴擺動是一個有效的措施。更進一步的改善可以通過使板中心和板邊緣處的噴淋壓力不同,板前沿和板后端間歇金屬蝕刻蝕刻的辦法,達到整個板面的蝕刻均勻性。 

      金屬蝕刻

      金屬蝕刻加工的一些共性特點說明 

      關于開模及費用: 相對低廉的開模費用,普通的情況下200-1000元不等(特殊的玻璃光罩會貴一些)。更新設計的時間快,最快可一天內即可完成設計的更新并完成模版制作,且成本較小。

      新產品的開發周期:針對金屬蝕刻加工工藝的新產品開發可以更靈活,費用低。設計人員在新品開發時,可以提前和我們溝通,這樣可以經過雙方的討論,來規避一些設計上的缺陷。比如:設計的材料厚度,設計的加工管控精度,可以蝕刻的最小孔,最小的縫隙等??梢蕴崆皩⒃O計圖發至郵箱:ly@sz-ydf.com進行前置討論?;螂娫捖撓担簞⑸?35 3425 7051

      金屬蝕刻加工可實現的一些特殊作用:金屬蝕刻加工可以實現沖壓,切割或CNC達不到的凹凸效果:比如一些LOGO,品牌標識等,且立體感強,圖案任意,精細度高

      金屬蝕刻加工通用的一些可管控精度:依據材料材質,厚度,本廠加工精度大約可以換算成材料厚度的10%,比如0.1mm厚的不銹鋼,可管控的精度為+/-0.01mm 

      金屬蝕刻可加工的一些形狀:幾乎可以任意形狀。依據材料厚度的不同,形狀可開的最小開孔會有所不同,越厚的板子,可開的形狀間隙需要越大。復雜外形的產品同樣可以蝕刻,無需額外增加成本。

      金屬蝕刻可加工一些材料厚度:最為理想狀態是:0.05mm-0.5mm厚度區間。目前本廠可加工材料厚度控制在0.02mm-2.0mm。越厚的板材需要蝕刻加工的時間會更久,相對成本會更高。同時,超薄的材料加工成本也不會低,過程管控防變形等操作需要特殊對待?!?/span>

      蝕刻加工可以加工一些材質:理論上,所有的金屬材料均可以被腐蝕或蝕刻加工。只是針對不同的材料會采用不同的化學配方,抗腐蝕性能好的材料比如金,銀等甚至需要王水型蝕刻配方才能蝕刻??紤]到風險因素及量產性,本廠絕大部份采用SUS304,SUS316不銹鋼蝕刻加工,以及所有的銅材,銅合金,鉬片類材料均可以蝕刻?!?/span>

      蝕刻加工特別優點:由于金屬蝕刻加工是通化學藥水的方式進行浸蝕。

      1.最為顯著的優點就是產品跟原材料保持高度一致。不改變材料的性狀,不改變材料應力(除表面半蝕刻的以外),不改材料的硬度,拉伸強度及屈服強度及延展性?;庸み^程在設備中是經過霧化的狀態進行蝕刻,表面無明顯壓力。

      2.沒有毛剌:產品加工過程,全程無沖壓力,因此不會產生卷邊,突點,壓點。

      3.可以和后工序沖壓配合完成產品的單獨成型動作,可以有掛點的方式進行整版電鍍,背膠,電泳,黑化等,相對成本更為節省。設計掛點方式可以聯系劉先生:ly@sz-ydf.com;135 3425 7051

      4.小型化,多樣化同樣可以應對,且周期短,成本小。這就為國內外一些小型或獨角獸型的公司提供一更好的解決方案,用我們的專門的樣品制樣組,達到快速交期的目的,同時產品質量又能得以保證。 

      金屬蝕刻加工的連接點設計方式

       

       
      金屬蝕刻加工厚度對應的連接大小設計參考
      厚度mm
      內凹設計(形成產品缺口)
      外凸設計(形成產品邊緣毛剌)
      蝕進深度
      蝕進寬度
      凸出高度
      凸出寬度
      0.10
      0.15
      0.60
      0.05-0.15
      0.12-0.15
      0.15
      0.2
      0.75
      0.05-0.15
      0.12-0.15
      0.20
      0.25
      0.90
      0.05-0.15
      0.12-0.15
      0.25
      0.3
      0.90
      0.20
      0.12-0.15
      0.30
      0.35
      1.00
      0.20
      0.2
      0.40
      0.4
      1.30
      0.20
      0.3
      0.50
      0.4
      1.50
      0.30
      0.4
      0.60
      0.4
      1.60
      0.36
      0.4
      0.70
      0.4
      1.65
      0.30
      0.5
      0.80
      0.45
      2.40
      0.40
      0.5
      1.00
      0.45
      2.50
      0.40
      0.5

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      備注:所示單位均為mm單位 

      化學蝕刻溶液配方及工藝條件 

      蝕刻不同的金屬要采用不同的溶液配方及工藝條件,常用金屬材料的蝕刻溶液配方及工藝條件見表6—4~表6-6。

      6-4金屬化學蝕刻溶液的配方及工藝條件 


      表6-5金屬銅化學蝕刻溶液配方及工藝條件

      表6-6鋅鑄件化學蝕刻溶液配方及工藝條件

        工藝操作條件的影響 

          蝕刻是金屬板模圖紋裝飾過程中的關鍵,要想得到條紋清晰、裝飾性很強的圖紋制品,必須注意控制好蝕刻工藝的條件。主要是蝕刻溶液的溫度和蝕刻時間。溶液溫度稍高,可以提高金屬溶解的速度,也就是蝕刻的速度,縮短蝕刻所需要的時間,但是蝕刻溶液一般都是強酸液,強酸液在溫度高的情況下腐蝕性強,容易使防護的涂層或耐蝕油墨軟化甚至溶解,使金屬非蝕刻部位的耐蝕層附著力下降,導致在蝕刻和非蝕刻交界處的耐蝕涂層脫落或溶化,使蝕刻圖紋模糊走樣,影響圖紋的美觀真實和裝飾效果,因此溫度不宜超過45℃。       同樣,如果蝕刻的時間太長,特別是蝕刻液溫度較高的情況下,耐蝕油墨或防護涂層浸漬時間過長,也同樣起到上述的副作用和不良后果,因此時間控制上也要適當,不能浸得太久,一般不宜超過20~25min。

      FeCl3 金屬蝕刻原理的發現 

      Fecl3金屬蝕刻是最早使用的一·種用于銅及臺金蝕刻的加工方法,這種方法,原料容易獲得,價格便宜,配制簡單,易于操作,因此這一方法曾經被廣泛采用,即便是現在也被較多的銅蝕刻廠所采用。但這種方法對環境污染較重而被其他的腐蝕方法所逐漸取代。

       Fecl,對銅的腐蝕是一個氧化還原過程,在銅表面Fe3+銅氧化成Cucl3同時Fe3被還原成Fe3+ 

      FeCl3蝕刻原理的介紹:

      (1)FeCL3濃度對蝕刻速度的影響:FeCL3蝕刻液中隨著FeCL3濃度的增高,蝕刻速度加快。當所含FeCL3超過某一濃度時,由于溶液黏度增加,蝕刻速度反而有所下降。

      (2)鹽酸的添加量對蝕刻速度的影響:在蝕刻液中加入鹽酸,一則可以抑制FeCL3和CuCL2的水解;二則可提高蝕刻速度。特別是當蝕刻液中銅含量達到37.4g/L后,鹽酸的作用更加明顯。

      (3)溫度對蝕刻速度的影響:在FeCL3蝕刻工藝中,隨溫度的增加,蝕刻速度亦加快,比如當溫度在50度時,全新蝕刻液對銅的蝕刻速度可達10um/min。但在實際生產中,都是采用常溫蝕刻方法。FeCL3對銅的蝕刻是一個放熱反應,隨著蝕刻的進行,蝕刻液溫度會逐漸升高,蝕刻速度加快。隨著FeCL3的消耗,蝕刻速度下降。同時這一溫升過程比較緩慢,所以在整個蝕刻過程中蝕刻速度變化不大。

      (4)攪拌對蝕刻速度的影響:靜止蝕刻的速度和蝕刻質量都是比較差的。這是因為在蝕刻過程中,一方面被蝕刻銅表面和蝕刻液中都會有沉淀生成,影響了銅的正常蝕刻;另一方面,銅在蝕刻過程中,被蝕刻表面的溶液會逐漸呈現暗綠色,這表明在補被蝕刻表面的FeCL3已跟銅表面發生了還原反應而失去了氧化能力。

                  cu+FecI,一cucl十Fe~:1

      Cucl離子具有還原性,和腐蝕液葉J的Fe¨進一步反應生成cucl,。

                 Cucl+FeCl、一Cucl2+FeCl 2

      生成的Cucl2具有氧化性,同樣會與銅發生氧化還原反應。

                 Cu+c∞12——2cucl    (5—43)

      FeCl3

      金屬蝕刻原理結論: 

      FeC:l,金屬蝕刻液是依靠Fecl,和cucl:同時完成的。其中n¨的氧化能力強,蝕刻速度快,蝕刻質量好。相對而言,CucI2在這里蝕刻速度較世,蝕刻質量差,隨著蝕刻液中Fe3的消耗和cuCL2的增大而使蝕刻速度逐漸減慢,并使蝕刻質量惡化。當Fe3消耗量達50%時,蝕刻速度及蝕刻質量都將不利于繼續進行蝕刻過程.而應更換蝕刻液。

      在實際生產中,表示金屬蝕刻液的蝕刻效能不是片Fe3的消耗量來衡量,而是采用蝕刻液中銅的溶解量(單位為昏g/l)來衡量。銅在FeCl3蝕刻溶液中,最初蝕刻速度是恒定的。然而,隨著蝕刻液中Fe¨的消耗,蝕刻液中銅含量不斷升高,當溶銅量達到60g/L時,蝕刻速度會變慢,當蝕刻液中Fe3消耗達到40%時或溶銅量達到83g/L時,蝕刻速度會急劇下降,此時的蝕刻液不能再繼續使用,而應考慮蝕刻液的再生或更新。

          通常使用的FeCl 3蝕刻液酸度都不高,所以FecL3蝕刻液在蝕刻銅時,也伴有FeCl,和CuCI,的水解副反應:

          Fecl,+3H:O—Fe(OH)3 J+3HCI 

          cucl2+2H20一cu(on)2 +2HC:l 

          生成的氯氧化物不穩定,受熱易分解牛成相應的氧化物和水,這些氧化物一部分沉淀在蝕刻槽底部形成黃土樣沉積物,一部分懸浮于蝕刻液中,對抗蝕層產生一定的破壞作用。

          2Fe(OH),一Fe202+3H3O 

          cu(OH)2—cuO +H2O  

          FeCl3金屬蝕刻

      原理如需了解更多請聯系:劉先生13534257051 ly@sz-ydf.com 

      金屬蝕刻工藝的特點 

      1.目標性,所謂目標性就是通過某一工藝流程的全過程有一個明確的輸出,或者說要達到某一特定的目的。對金屬蝕刻而言,這個目的就是滿足其設計圖紙對產品的要求。更具體地說,這些要求包括產品的蝕刻尺寸要求、經蝕刻后的表面粗糙度要求等。

      2.內在性,所謂內在性,是指一個工藝流程必須需要有其內在的特定內容,也可以說是內容的實在性。這些內容包含于工藝流程的每一個步驟中,以及參與這些步驟的所有操作者的行為過程。

      3.整體性,所謂整體性,是指工藝流程至少要有兩個或兩個以上的工序組成。因為,作為流程而言的工藝流程不可能是由一個加工步驟來完成,同時一個加工步驟也無法在工藝流程中完成流轉,至少要兩個或兩個以上的步驟及其相關活動才能建立起一個基本的結構或者關系,才能進行流轉。對于金屬蝕刻工藝流程而言,也是由多個工序、各工序的工藝參數、各工序規定的工具及其相關設備組合而成的一個完整的工藝規范統一體,并且相互之間是不可分割的。 

      金屬蝕刻的曝光原理 

      首先將需蝕刻的圖形通過光繪的方式轉移至兩張完全一致的膠片菲林上,或是通過光刻的方式轉移至兩張完全一致的玻璃菲林上。然后通過人工對位方式或機器對位方式將菲林對準。再將已涂布感光油墨或貼好感光干膜的鋼片置于菲林中間,吸氣后即可曝光。曝光時對應菲林黑色處的鋼片未被感光,對應菲林白色處的鋼片感光,鋼片感光處的油墨或干膜發生聚合反應。最后經過顯影機,鋼片上被感光的油墨或干膜不被顯影液溶化,而未感光的油墨或干膜在顯影液被溶化去除,這樣需蝕刻的圖形通過曝光就轉移到鋼片上去了。

      曝光是在紫外光照射下,光引發劑吸收光能分解成游離基,游離基再引發不聚合單體進行聚合交聯反應,反應后形成不溶于稀堿溶液的體形大分子結構。曝光一般在自動面曝光機內進行,現在的曝光機根據光源的冷卻方式不同分風冷和水冷兩種。曝光成像質量除干膜光致抗蝕劑的性能外,光源的選擇,曝光的時間(曝光量)的控制,照相底版的質量等都是影響曝光成像質量的重要因素。

      當曝光不足時,由于單體聚合不徹底,在顯影過程中,膠膜溶漲變軟,線條不清晰,色澤暗淡,甚至脫膠,在蝕刻過程中膜起翹,滲鍍,甚至脫落;當曝光過度時,會造成難于顯影,膠膜發脆,留下殘膠等弊病。曝光將產生圖像線寬的偏差,過量的曝光會使圖形線條變細,使產品的線條變粗。根據顯影后干膜的光亮程度,圖像是否清晰,圖像線寬是否與原底片相符等來確定適當的曝光時間。 

      蝕刻加工前的滾涂保護油原理  

      使膠輥與鋼輪平行靠緊,并勻速向內旋轉,油墨從膠管噴至鋼輪上,均勻調節膠輥與鋼輥之間的緊密度,就可以控制粘附在膠輥上的油墨厚度與均勻度;鋼片由輸送帶往前勻速推進,與膠輥適當接觸,膠輥上的油墨就均勻的轉印到鋼片表面上。 在蝕刻的防蝕層制作中涂裝技術應用較多,常用的涂裝方法有絲印法、浸涂法、噴涂法、電泳涂裝等。涂覆的防蝕層表面應均勻完整、無砂眼、白點等,如發現防蝕層有上述質量缺陷,且這些缺陷又在圖文線條附近,特別是精細圖文線條,應退除防蝕層重新涂覆。工件上噴涂的感光油墨干燥后,在進行曝光之前要進行質量檢查。檢查項目包括油墨表面無劃傷、氣孔,油墨的均滾涂勻性等,如達不到這個要求應將整個板面的油墨退掉重新滾涂。

      *光阻與鋼片的附著力是靠光阻膜順著鋼片表面流動達成。

      *加熱可降低光阻的粘度并增加流動性,壓力可將流動狀態的光阻擠入鋼片表面。

      金屬蝕刻前的滾涂原理

       貼膜時,先從膜上剝下聚乙烯薄膜,然后在加熱加壓的條件下將干致抗蝕層粘貼在不銹鋼材料上面。干膜中的光致抗蝕層受熱后變軟,流動性增加,借助于熱壓輥的壓力和光致抗蝕層中膠黏劑的作用完成貼膜過程。干膜光致抗蝕劑是20世紀70年初期發展起來的一種感光材料,至今已有多種產品用于要求不同的生產需要。干膜具有良好的工藝性能,優良的成像性和耐化學藥品性能,在線路板制造、圖文制作及精密零件的切割上都得到了非常廣泛的應用。 

       金屬蝕刻不可用于加工窄而深的凹槽 

      這是因為在金屬化學蝕刻反應所產生的汽泡會集聚在防蝕層邊緣的下面,而這些被堵在防蝕層下面的氣泡事實上起了把金屬表面與腐蝕劑隔開的作用。以致造成一種非常不規則的腐蝕,形成很不整齊的邊緣,這對于深度較大的加是一件麻煩事。雖然一些性能不錯的防蝕材料較軟,易于使氣泡排出,對于這種加工到一定深度后,即使采用機械攪拌的方法也不足以使用權防蝕層邊緣的氣泡完全排出,但當加工到一定深度后,即使采用機模攪拌的方法也不足以使防蝕層邊緣的氣泡完全排出。對于這種加工最有效的方法就是采用比較費時的手工方法把圖形邊緣的防蝕層修平。另一種可能的原因就是腐蝕液表面張力的作用,這種情況同樣也會在窄或小半徑的表面造成腐蝕不能的情況,對于深度羅大的凹槽加工要求寬度不低于4mm,對于深度不大的凹槽或圓孔要求寬度或半徑不小于深度的1.5倍。 

      蝕刻加工中的酸堿對工作人員的危害及救治 

      1、鹽酸對工作人員的危害及救治

      高濃度的鹽酸對鼻黏膜和結膜有刺激作用,會出現角膜渾濁、嘶啞、窒息感、胸痛、鼻炎、咳嗽、有時痰中帶血。鹽酸霧可導致眼瞼部能皮膚劇烈疼痛。如發生事故,應立即將受傷者移到新鮮空氣處輸氧,清洗眼睛和鼻,并用2%的蘇打水漱口。濃鹽酸濺到皮膚上,應立即用大量的清水沖洗5-10min,在燒傷的表面涂上蘇打漿。嚴重者應立即送醫院治療。鹽酸在空氣中最高的容許濃度為5mg/m3

      2、H3PO4對工作人員的危害及救治

      H3PO4蒸氣能引起鼻黏膜萎縮,對皮膚有相當強的腐蝕作用,能引起皮膚炎癥疾患及肌肉損傷,甚至造成全身中毒現象。H3PO4在空氣中最高容許量為1mg/m3。在工作中如不慎接觸皮膚,應立即用大量的清水沖洗,把H3PO4洗盡后,一般可以用紅汞或龍膽紫溶液涂抹于患處,嚴重時應送醫院治療。

      3、常用金屬蝕刻的材料不銹鋼SUS304 SUS301 機械性能介紹:針對蝕刻工藝而言,SUS304材質性能更適合于蝕刻加工,SUS301的性能偏硬,蝕刻會有毛邊,孔壁不光滑等缺陷。

      金屬蝕刻方式的選擇

      金屬蝕刻的方式根據工件于溶液的接觸形式主要有兩種,即噴淋式蝕刻和侵泡式蝕刻。蝕刻方式的選擇的原則有以下兩種。

      1.生產量:噴淋式蝕刻效率高、速度快、精度高,適合于有一定批量的生產,生產易于實現自動化控制,但是設備投入大,同時也不適宜對異形工件及大型工件的蝕刻;侵泡式蝕刻設備投入小,蝕刻方便,使用工件范圍廣。

      2.工件形狀及大?。簩τ诖笮凸ぜ捎谑茉O備限制,采用噴淋式蝕刻難于進行,而侵泡式就不會受工件大小的影響。工件形狀復雜,在噴淋時有些部位會出現噴淋不到位的情況而影響蝕刻的正常進行,而侵泡式由于是將工件整個侵泡在蝕刻液中,只要保持溶液和工件之間的動態,就能保證異性工件的各個部位都能充滿蝕刻液并進行新液與舊液的連續更換,使蝕刻能正常進行。

      對于不大的平面或近乎平面的工件如果條件允許,采用噴淋式蝕刻不管是效率或是精度都優于侵泡式蝕刻。所以,對于批量大、工件大小適中、形狀簡單的平面形狀的工件以采用噴淋式為首選;如果工件外形較大,難以采用蝕刻機,工件形狀復雜,批量不大,這式以采用侵泡式為宜。

      金屬蝕刻工件的后處理問題

      蝕刻工件的保護膜去除之后,就顯露出光澤的金屬本色,例如:黃銅裝飾件、銘牌、未蝕刻到的凸處是光亮的金黃色。被蝕刻到的凹處則是亞光或是無光的,層次清晰,經漂洗鈍化后,表面罩上保護漆,即為成品。也有在被蝕刻到的凹處填上各種色漆,形成彩色的圖案再罩上保護漆。高檔工藝品脫膜后往往還要電鍍,鍍合金或真金或白銀,再填漆罩光或直接罩光。也有局部電鍍的,例如:不去除保護膜,在被蝕刻的部位鍍上其它顏色,然后再去除保護膜,這樣就是金銀二色的產品了。顯得精致、華麗,高貴。罩光的用保護漆以前有人用自干漆,當時好看但不耐久,現在多用烘干型涂料,紫光光(UV)固化涂料或電泳涂料。工業產品中使用不銹鋼材質的零件,通常去除保護膜,清洗干凈就好了,當然,有特殊要求的也可能需要表面著色,鈍化或涂層。

      金屬蝕刻加工過程中的環境問題

      金屬蝕刻加工過程中影響的因素主要是酸、堿和三氯化鐵,對其廢涂必須妥善處理,不可隨便排放。對于酸、堿廢水一般都是用中和的方法進行處理,正好在蝕刻加工過程中有堿性廢水,也有酸性廢水,它們可以相互中和,當然不可能正好酸堿平衡,這就要檢測PH值,缺啥補啥,使PH值達到排放的要求,同時還要清除過量的金屬離子,經沉淀后,清水方可排放。三氯化鐵廢液對環境的污染,主要是其形象,沾到哪里,哪里就是一片黃銹,非常難看,損害環境。其廢涂應罐裝好由專業的加工單位回收。對含三氯化鐵廢水的處理,最普遍的處理方法是投入石灰乳,它不僅能驛酸起中和作用,還對廢水中的三價鐵及其它金屬離子有沉淀作用,并對廢水中的雜質有凝聚作用。

      蝕刻加工前除油的作用

      除油的目的是除去金屬表面的油垢,作為需要金屬蝕刻的工作不管是加工線路板或是加工一般的機械零部件還是裝飾性工件,也不管是加工航天航空部件或是艦船等高要求工件。在這些待加工的工件中,有些是要進行圖文蝕刻,有些是要進行結構蝕刻,有些只對其工件的一面或雙面進行整體化學蝕刻。對這些工件的表面首先都必須要進行有效的清潔處理。一個理想的清潔表面必須是除了油脂、防銹層、氧化皮,同時又洗去了各種標記符號和其他不溶性外來物質的表面。這一清潔作用的目的是為了保證防蝕層在金屬表面的粘附力和蝕刻速率均勻一致所不可缺少的條件。

      蝕刻加工過程中水洗的作用

      水洗在金屬蝕刻的整個工藝流程中是采用得做多的一個步驟,每經過一次處理其后都要進行水洗。水洗的目的:1.要洗掉從堿性或酸性溶液中取出的工件表面所附著的堿性或酸性液膜代之以清潔的水膜,從而成為清潔的表面;2.工件從一個工序轉移到下一個工序時,不至于將上一個工序的溶液帶到下一個工序的溶液中。所以,水洗在金屬蝕刻的圈過程中是左右其產品質量的重要過程。

      金屬蝕刻過程的控制

      金屬蝕刻質量的保證主要來自于對蝕刻過程的控制,金屬蝕刻過程的控制分為化學參數控制和物理參數控制。

      1.化學參數控制

      化學參數控制對于維持蝕刻液均勻的蝕刻速度是非常關鍵的,化學參數控制主要包括溶液濃度的控制和溶液中各組分之間的比例控制。對這兩方面的控制,前者的濃度控制容易,可以通過分析的方法就能確定溶液中成分的消耗情況。而對于后者控制難度要大一些主要是因為蝕刻液中的添加物質含量較低,并且可能是一些較難分析的材料,或和蝕刻液中的主料分離較為困難。

      化學參數控制的依據來源于對溶液成分的分析而不是經驗的估計,當然對于一些小廠并不排除操作者可以通過觀察蝕刻過程進行的激烈程度、被蝕刻金屬表面的狀態以及溶液顏色的變化再根據經驗來進行調節,并滿足在一定程度上的可控性。這種方式對于成分單一的蝕刻液具有一定的實用性,但對于成分組成復雜,同時對金屬蝕刻深度均一性要求較高的工件,采用這種方法有很大的局限性,難于保證批量生產的需要。從保證產品質量穩定的角度出發,要求蝕刻廠能把分析結果作為調整蝕刻液的依據。

      化學蝕刻溶液的分析周期主要受以下幾方面因素的影響:①溶液體積;②溶液的初始濃度;③單位體積的負荷量;④蝕刻量(一般以日為單位)。對這幾方面的影響因素很容易理解,溶液體積小、溶液初始濃度低、單位體積的負荷量較大的情況下,蝕刻液成分的變化速度就快其分析周期就較短,反之則長。通常而言,如果蝕刻溶液體積不大,批量生產的情況下應保持每個班次分析一次(這里的班次是以8h為一個生產周期計算)。

      2.物理參數控制

      物理參數的控制分為通用參數控制及蝕刻方式所決定的其他參數控制。通用參數控制主要是對在蝕刻過程中時間、溫度進行控制:由蝕刻方式所決定的其他參數控制包括浸泡蝕刻的溶液攪拌程度的控制以及噴射蝕刻的噴射壓力的控制。在化學參數可控范圍內,物理參數的控制對于維持其蝕刻速度的恒定及蝕刻均勻性是非常重要的。物理參數的控制相對于化學參數的控制來說要容易得多,也直觀得多。同時,一些設備對溫度、時間及噴射壓力都有自控裝置,只需要預先將這些參數輸人即可。

       

      任何金屬蝕刻都一定有兩個需要控制的指標,即深度和表面平滑度。雖然物理因素和化學因素的變化都會對蝕刻深度及表面平滑度產生影響,但在確定的蝕刻液成分及濃度的情況下,對深度的影響主要是物理因素,在溫度、壓力恒定的前提下,確保蝕刻深度指標的因素是蝕刻時間,在實際生產中也是通過時間來對蝕刻深度進行控制。而對于表面平滑度,雖然溫度的變化會有一定的影響,但主要還是受蝕刻液的化學組分的影響,在化學組中添加物質對表面平滑度的影響比蝕刻主劑的影響更大,同時調整也更困難,但可以通過實驗確定一個單位面積消耗量的經驗值來控制。

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