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影響金屬蝕刻速率的因素
本文是耀達(dá)發(fā)精密為各位提供的關(guān)于影響金屬蝕刻速率的技術(shù)資，歡迎大家審閱。
談到金屬蝕刻加的過程，其蝕刻速率就是一個(gè)非常受大家關(guān)注的問題,同時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)多種文獻(xiàn)都多次講到需要快的蝕刻速度。但金屬蝕刻速率并不是越快越好,這要具體情況具體分析，這個(gè)具體情況就是對(duì)深度及蝕刻表面狀態(tài)的要求,這個(gè)狀態(tài)其實(shí)就是平滑度,在這兩個(gè)要求中關(guān)鍵的是蝕刻深度的要求。對(duì)于一個(gè)需要進(jìn)行金屬蝕刻的產(chǎn)品,不管是要求深的蝕刻還是要求淺的蝕刻都有一個(gè)共同的準(zhǔn)則,那就是深度的均勻性。
蝕刻深度的均勻性主要受4個(gè)方面的影響:材料、蝕刻溶液、蝕刻過程的物理參數(shù)和蝕刻時(shí)間。
金屬蝕刻加工速率和側(cè)蝕量
耀達(dá)發(fā)精密關(guān)于金屬蝕刻速率側(cè)蝕量計(jì)算
在蝕刻加工中兩個(gè)最關(guān)鍵同時(shí)也是最為重要的參數(shù)。
蝕刻速度決定了蝕刻加工周期的長(zhǎng)短，蝕刻速度越快，蝕刻加工周期越短，生產(chǎn)效率越高，反之生產(chǎn)效率較低。但是，蝕刻速度也并非越快越好：
1、蝕刻速度越快，在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)金屬的蝕刻量就越大，產(chǎn)熱量增大，腐蝕液溫度變化快，不利于蝕刻速度的恒定；
2、蝕刻速度太快，對(duì)于深度要求很精準(zhǔn)的零件加工不易控制；
3、蝕刻速度越快，經(jīng)蝕刻后的金屬表面質(zhì)量越低，明顯影響蝕刻表面的平滑度和光澤度；
4、高的蝕刻速度往往都需要高濃度的腐蝕劑濃度、高腐蝕性的化學(xué)試劑、高的蝕刻溫度等。這些因素一則使腐蝕劑成本增高，同時(shí)對(duì)抗蝕層的要求增高，成本增加。
再則，高濃度的腐蝕劑和高的蝕刻溫度都會(huì)增加對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)操作人員的危害。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于那些蝕刻量較大的零件，可以采用“先快后慢”的方法進(jìn)行。所謂“先快后慢”就是先用蝕刻速度較快的腐蝕液進(jìn)行一次蝕刻，當(dāng)蝕刻深度接近設(shè)計(jì)要求值后，再換用蝕刻速度較慢的腐蝕液進(jìn)行精度蝕刻，這樣做雖然增加了工序，但縮短了加工時(shí)間，同時(shí)又保證了蝕刻精度和表面光澤度。至于快速蝕刻時(shí)間的確定，需要根據(jù)零件加工要求而定，一般可以選擇總蝕刻量的80%-90%為宜。
蝕刻加工時(shí)間的計(jì)算
在蝕刻工藝方法中，是把零件或已做過圖文防蝕層的零件置放于腐蝕液中進(jìn)行蝕刻，并一直蝕刻到金屬厚度達(dá)到要求的或圖文深度達(dá)到要求為止。在整個(gè)蝕刻過程中，存在三個(gè)可變因素，即：蝕刻深度、蝕刻速度和蝕刻時(shí)間。這三者的關(guān)系式如下：
V=h/t
式中：V為蝕刻的速度（mm/min），這里所指的化學(xué)蝕刻速度是指單面的蝕刻速度；h為蝕刻深圳（mm）；t為蝕刻時(shí)間（min）
此式為計(jì)算蝕刻深度和蝕刻速度的基本公式。對(duì)于整體蝕刻或成型的化學(xué)蝕刻加工及鏤空?qǐng)D文的蝕刻往往都是兩個(gè)面同時(shí)進(jìn)行。這種雙面蝕刻加工的速度比只在一個(gè)面進(jìn)行的蝕刻加工的速度快1倍，在金屬材料一定的情況下，影響蝕刻加工速度的因素很多，其中最主要的是蝕刻劑的種類、濃度及蝕刻溫度。如果蝕刻劑的濃度及蝕刻條件一定，材料的特性及熱處理狀態(tài)對(duì)蝕刻加工的速度同樣有很大的影響。
當(dāng)需要較深的蝕刻要求時(shí),材料的因素并不重要(材質(zhì)質(zhì)量大差例外),同時(shí)為了生產(chǎn)效率的需要,要通過對(duì)蝕刻溶液濃度、配方組成的調(diào)整及蝕刻物理參數(shù)的調(diào)整來提高蝕刻速度,即便是這樣也不需要“越快越好的蝕刻速度”。因?yàn)樘斓乃俣葧?huì)使溶液成分變化太快，會(huì)反過來影響到物理參數(shù)的控制難度,同時(shí)也會(huì)使被蝕刻的金屬表面溶解速度不能一致,使蝕刻后的表面平滑度降低。對(duì)常用金屬材料的蝕刻以現(xiàn)有技術(shù)水平完全可以做較高的蝕刻速度,可達(dá)0.1m/min以上,這么快的速度需要腐蝕能力更強(qiáng)的配方及更高的溫度,為了維持溶液成分的相對(duì)穩(wěn)定可以采用大體積或自動(dòng)分析調(diào)整技術(shù),但在這里就有一個(gè)可用于批量生產(chǎn)的防蝕層怎么制作的問題,本書中所講的一定是批量生產(chǎn)而不是實(shí)驗(yàn)室的工作。
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所以,快的蝕刻速度只是一個(gè)相對(duì)概念,是在容易控制的同時(shí),防蝕層制作成本可接受、蝕刻深度均勻的前提下,快的蝕刻速度才是有意義的。
對(duì)于深度要求淺的蝕刻材料的表面狀態(tài)及品粒組織就會(huì)對(duì)深度的均勻性產(chǎn)生影響,同時(shí)如果將蝕刻溶液及物理參數(shù)調(diào)到快的蝕刻速度,其均勻性將無法控。付于蝕刻深度超過毫米級(jí)的要求,其刻速度達(dá)到0.05mm/min時(shí),在生產(chǎn)中會(huì)覺得太慢。如果對(duì)蝕刻深度要求在0.035m時(shí),其蝕刻速度在0.01mm/mim時(shí)會(huì)覺得太快。因?yàn)榻饘傥g刻時(shí)并不是所想象的那樣同時(shí)在整個(gè)金屬表面展開。于材料表面的鈍化等因素有些部位的金屬蝕刻會(huì)有遲后效應(yīng),特別是對(duì)不銹鋼的蝕刻這種現(xiàn)象更為明顯。
影響蝕刻速度的另一個(gè)重要因素就是公差,速度越快對(duì)公差的精度控制就越困難。比如當(dāng)一個(gè)要求公差為士0.00m的工件,在設(shè)計(jì)蝕刻工藝時(shí)需要確定其蝕刻速度,當(dāng)然公差一定是和深度相對(duì)應(yīng)的,蝕刻深度越大公差也越大,反之則越小。
綜上所述,可以知道影響確定蝕刻速度的因素主要有蝕刻深度要求及公差要求。對(duì)于蝕刻深度大的工件可以設(shè)計(jì)成高蝕刻速度的工藝方案,當(dāng)對(duì)公差要求高時(shí)可采用分次蝕刻的方法進(jìn)行,即先采用高速度的蝕刻方法,當(dāng)接近設(shè)計(jì)要求深度時(shí)采用低蝕刻速度的方法來保證公差。對(duì)于蝕刻深度淺、公差要求嚴(yán)的工件則應(yīng)采用蝕刻速度較慢的工藝方法。
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