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不銹鋼蝕刻工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀

文章出處:本站  責(zé)任編輯:Editor  人氣:2671  發(fā)表時(shí)間:2021-3-5 13:29:18  【

 很多的合作伙伴來(lái)我司考察過(guò)后第一件事情就是對(duì)整個(gè)不銹鋼蝕刻工藝的流程很是好奇。在這里,達(dá)達(dá)也整理了一下詳細(xì)的資料,來(lái)為大家闡述一下整個(gè)蝕刻工藝的發(fā)展,以及現(xiàn)狀是如何的。

蝕刻在世界上是有著悠久的歷史的,最初古人通過(guò)偶然的發(fā)現(xiàn)檸檬和醋酸當(dāng)中的有機(jī)酸會(huì)對(duì)金屬造成銹蝕。但是僅僅通過(guò)這些有機(jī)酸是無(wú)法對(duì)金屬進(jìn)行蝕刻加工。人類(lèi)歷史上真正對(duì)蝕刻有文字記載是從15世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了無(wú)機(jī)酸之后,當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用與兵器盔甲和藝術(shù)品的蝕刻加工。

通過(guò)15世紀(jì)英國(guó)的一份工匠的筆記上我們可以了解到,當(dāng)時(shí)的蝕刻工藝使用的是用鹽、活性炭和醋所混合配置成的一種蝕刻劑,防蝕層則是一種由亞麻仁油組合而成的涂料。在鋼鐵制品需要加工的時(shí)候,先將防蝕涂料按照要求均勻的涂刷在鐵制品的表面,等待涂料干燥之后再把蝕刻劑涂抹在產(chǎn)品的表面,于是,沒(méi)有涂防蝕層的金屬表面與蝕刻劑發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)被腐蝕掉。在這之后,這些能工巧匠們更是使用過(guò)石蠟、樹(shù)脂、松香、蜂蠟、桐油和瀝青等作為防蝕層。然后使用最原始的蝕刻劑來(lái)進(jìn)行蝕刻。

而隨著人類(lèi)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,金屬化學(xué)蝕刻在其中扮演了不可或缺的角色,像半導(dǎo)體、電子行業(yè)、精密部件加工、航空航天等等、由于其對(duì)原材料的結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞的特性,低價(jià)的成本,以及越來(lái)越高的精度都使得各行各業(yè)都促進(jìn)了蝕刻行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在的蝕刻工藝已經(jīng)越發(fā)的完善和規(guī)范。

現(xiàn)代不銹鋼蝕刻工藝的流程:

原材料除油處理-->水洗-->烘干-->貼干膜(或滾涂防蝕層)-->曝光(圖文轉(zhuǎn)移)-->顯影-->圖文轉(zhuǎn)移效果自檢-->烘干-->對(duì)顯影后的產(chǎn)品進(jìn)行修版并檢驗(yàn)-->蝕刻-->脫膜-->品質(zhì)檢驗(yàn)-->包裝發(fā)貨。

首先會(huì)根據(jù)需求者提供的文件進(jìn)行處理制作出進(jìn)行圖文轉(zhuǎn)移時(shí)所需要的菲林(膠片),然后由光反應(yīng)通過(guò)菲林(膠片)把圖案轉(zhuǎn)移到涂有感光油墨的金屬片的正反面上。之后又經(jīng)化學(xué)反應(yīng)把圖案顯現(xiàn)在鋼片上。最后經(jīng)過(guò)化學(xué)分解的方法把不需要的圖案進(jìn)行蝕刻,這樣,一件所需要的金屬制品就初步完成了。

原材料除油的原理:

是通過(guò)電解除油,電解除油除了具有傳統(tǒng)的化學(xué)除油的皂化和乳化的作用之外,還具有電化學(xué)作用。在電解條件下,電極的極化作用降低了油與溶液的界面張力,溶液對(duì)鋼片表面的潤(rùn)濕性增加,使油膜與金屬間的黏附力降低,使油易于剝離并分散到溶液中乳化而除去。金屬表面的預(yù)處理主要包括除油、酸洗、表面微粗化及鈍化。除油是表面處理中的一個(gè)重要過(guò)程,如果表面清洗不干凈則無(wú)法使蝕刻材料與金屬表面牢固附著,同時(shí)也易使蝕刻不均勻。預(yù)處理,是指對(duì)某種金屬材料在進(jìn)行防蝕層制作前或蝕前的預(yù)先加工處理工程。目的是為不銹鋼蝕刻加工提供一個(gè)表面狀態(tài)一致的基準(zhǔn),然后再這個(gè)基準(zhǔn)上在進(jìn)行后續(xù)蝕刻加工過(guò)程。

滾涂原理:

現(xiàn)在的滾涂大部分使用涂布機(jī),使用時(shí)將膠輥與鋼輪平行靠近,并勻速向內(nèi)旋轉(zhuǎn),油墨從膠管?chē)娭龄撦喩?,均勻調(diào)節(jié)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(jìn),與膠輥適當(dāng)接觸,膠輥上的油墨就均勻的轉(zhuǎn)印到鋼片表面上。在金屬蝕刻的防蝕層制作中涂裝技術(shù)應(yīng)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(yīng)均勻完整、無(wú)砂眼、白點(diǎn)等,如發(fā)現(xiàn)防蝕層有上述質(zhì)量缺陷,并且影響到后續(xù)的產(chǎn)品圖文的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)退出防蝕層重新涂覆。

干膜原理。現(xiàn)在的干膜原料我們使用的是聚乙烯薄膜,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(dòng)性增加,借助于熱壓輥的壓力和光致抗蝕層中膠粘劑的作用完成貼膜過(guò)程。干膜光致抗蝕劑是20世紀(jì)70年代初期發(fā)展起來(lái)的一種感光材料,至今已有多種產(chǎn)品用于要求不同的生產(chǎn)需要。干膜具有良好的工藝性能,優(yōu)良的成像性和耐化學(xué)藥品性能,在線(xiàn)路板制造、圖文制作及精密零件的蝕刻切割上都得到非常廣泛的應(yīng)用。

曝光原理:

首先將需蝕刻的產(chǎn)品圖形通過(guò)光繪的方式轉(zhuǎn)移至兩張完全一致的膠片菲林上,或是通過(guò)光刻的方式轉(zhuǎn)移至兩張完全一致的玻璃菲林上。然后通過(guò)人工對(duì)位方式或機(jī)器對(duì)位方式將菲林對(duì)準(zhǔn)。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(shí)對(duì)應(yīng)菲林黑色出的鋼片未被感光,對(duì)應(yīng)菲林白色出的鋼片感光,鋼片感光處的油墨或干膜發(fā)生聚合反應(yīng)。最后經(jīng)過(guò)顯影機(jī),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?jiǎn)h溶化去除,這樣需蝕刻的圖形通過(guò)曝光就轉(zhuǎn)移到了鋼片上去了。

曝光是在紫外光照射下,光引發(fā)劑吸收光能分解成游離基,游離基再引發(fā)不聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng),反應(yīng)后形成不溶于稀堿溶液的體型大分子結(jié)構(gòu)。曝光一般在自動(dòng)面曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行,現(xiàn)在的曝光機(jī)根據(jù)光源的冷卻方式不同分為風(fēng)冷和水冷兩種。曝光成像質(zhì)量除干膜光致抗蝕劑的性能外,光源的選擇,曝光的時(shí)間(曝光量)的控制,菲林的底板質(zhì)量等都是影響曝光成像質(zhì)量的重要因素。

當(dāng)曝光不足時(shí),由于單體聚合不徹底,在顯影過(guò)程中,膠膜溶脹變軟,線(xiàn)條不清晰,色澤暗淡,甚至脫膠,在蝕刻過(guò)程中膜起翹,滲鍍,甚至脫落;當(dāng)曝光過(guò)度時(shí),會(huì)造成難于顯影,膠膜發(fā)脆,留下殘膠等弊病。曝光將產(chǎn)生圖像線(xiàn)寬的偏差,過(guò)量的曝光會(huì)使圖形線(xiàn)條變細(xì),使產(chǎn)品的線(xiàn)條變粗。根據(jù)顯影后干膜的光亮成都,圖像是否清晰,圖像線(xiàn)寬是否與原底片相符等等來(lái)確定適當(dāng)?shù)钠毓鈺r(shí)間。

顯影原理:

曝光后的鋼片放入顯影機(jī)顯影,用5%-12%Na2Co3溶液,顯影溫度30-40℃,顯影是活性基團(tuán)羧基--COOHNa2Co3 反應(yīng),生產(chǎn)親水性集團(tuán)-COONA,從而把未曝光的部分溶解下來(lái),從而把未曝光的部分溶解下來(lái),而曝光部分的干膜不被溶解。其留在版面上保護(hù)下面的鋼片不被蝕刻藥水蝕刻

掌握正確的顯影時(shí)間對(duì)保證顯影質(zhì)量至關(guān)重要,如果顯影時(shí)間不足,未聚合的光致抗蝕劑得不到充分的清潔顯影,未感光的抗蝕劑殘膠可能會(huì)留在金屬表面,造成蝕刻圖形失真。如果顯影時(shí)間過(guò)度,已聚合的光致抗蝕膜由于與顯影液接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng),而發(fā)毛、失去光澤,在蝕刻過(guò)程中容量產(chǎn)生圖形邊緣抗蝕膜起層或脫落。正確的顯影時(shí)間主要根據(jù)干膜提供的數(shù)據(jù)再經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

蝕刻的工藝原理:

通常所指蝕刻也被稱(chēng)為化學(xué)光蝕刻photochemical etching),指通過(guò)曝光值班、顯影后,將要蝕刻區(qū)域的保護(hù)膜去除,在蝕刻時(shí)接觸化學(xué)溶液,使用兩個(gè)陽(yáng)性圖形通過(guò)從兩面的化學(xué)研磨達(dá)到溶解腐蝕的作用,形成凹凸或者鏤空成型的效果?;瘜W(xué)蝕刻是很有針對(duì)性的,是專(zhuān)指受控腐蝕,是金屬通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行一種可以控制的加工方法。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越需要許多幾何形狀復(fù)雜、精密度要求高而機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)的超薄型工件。而光化學(xué)蝕刻方法卻易達(dá)到部件平整、無(wú)毛刺、圖形復(fù)雜的要求,且加工周期短、成本低。它的化學(xué)原理是利用三氯化鐵水溶液作為腐蝕劑與金屬反應(yīng):

2FeC13 + Fe = 2FeC12

2FeC13 + Cu = CuC12 + 2FeC12

在氯離子和氧化劑共存的條件下就可以發(fā)生金屬腐蝕。FeC13作為一種較強(qiáng)的氧化劑,其腐蝕作用取決于Fe3 + + e ->Fe2+反應(yīng)的氧化還原電位(0.77V),加之溶液中含有大量的氯離子,且PH值低、酸性強(qiáng),所以對(duì)金屬有強(qiáng)烈的腐蝕傾向。在更多的場(chǎng)合所指的都是金屬與周?chē)h(huán)境介質(zhì)接觸,并與之發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞、變質(zhì)所導(dǎo)致的金屬化學(xué)損失行為。蝕刻液中的蝕刻過(guò)程,首先是在金屬零件表面發(fā)生晶粒的溶解作用;其次在晶界上也發(fā)生溶解作用,晶界是以不同于晶粒的溶解速度發(fā)生溶解作用的。金屬表面存在著電位差,電位正的地方得到暫時(shí)的保護(hù),電位負(fù)的地方被優(yōu)先蝕刻

脫膜原理:

通過(guò)較高濃度的NaOH(1%-4%),將其加溫至50℃左右,NaOH具有強(qiáng)腐蝕性,其與鋼片表面的感光材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將保護(hù)鋼片表面的感光材料剝離。

 

在現(xiàn)代科技的推動(dòng)下,蝕刻行業(yè)被應(yīng)用于越來(lái)越多的場(chǎng)景。金屬蝕刻工藝也愈發(fā)的完善,但是我國(guó)國(guó)內(nèi)的不銹鋼蝕刻工藝的精度還有著很大的提升空間。全體蝕刻人仍舊任重道遠(yuǎn)。

如果您有蝕刻方面的需求請(qǐng)聯(lián)絡(luò)我司,必將竭誠(chéng)為您服務(wù)!

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