金属蚀刻的定义

　　金属蚀刻定义：蚀刻(etching)也称金属腐蚀,或光化学蚀刻.是将金属材料使用光化学反应的移除的技术，是冲压工艺的延伸,是蚀刻更专业化的体现.

　　蚀刻的原理： 指通过曝光显影工序、将产品的图形转移到金属钢片上，将要蚀刻区域的保护，不要的区域除去保护膜裸露出金属部分，再用化学药水溶液起到腐蚀的作用，形成凹凸半刻或者镂空成型的效果。卓力达经过不断改良和工艺设备发展，目前用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术

                                                                                                                                                                                                                      金属蚀刻工艺

金属蚀刻, 就是只做金属的蚀刻, 不锈钢,铜合金, 铝合金,钛合金及钼材, 都可以用蚀刻的工艺加工成型, 特别是精度要求高的产品, 蚀刻工艺是首选 !  不锈钢有多种牌号，常用的有 SUS304, SUS301, SUS316, SUS631等 。不锈钢蚀刻工艺的难点在于：不锈钢本身的搞腐蚀性能较强，如何保证不锈钢蚀刻工艺加工完成后的产品的尺寸，精度，表面都能完全符合客户的要求。这就需要在不锈钢蚀刻工艺蚀刻管控的过程中，设备，人员，技术相配合，有较好的加工设备，有过硬的技术水平。

                                                                                                                                                             金属蚀刻工艺的流程详解

金属的种类不同，其蚀刻的工艺流程也不同，但大致的工序如下：金属蚀刻板→除油→水洗→浸蚀→水洗→干燥→丝网印刷→千燥→水浸2～3min→蚀刻图案文字→水洗→除墨→水洗→酸洗→水洗→电解抛光→水洗→染色或电镀→水洗→热水洗→干燥→软布抛(擦光)光→喷涂透明漆→干燥→检验→成品包装。

1．蚀刻前处理：在金属蚀刻之前的工序都是前处理，它是保证丝印油墨与金属面具有良好附着力的关键工序，因此必须要彻底清除金属蚀刻表面的油污及氧化膜。除油应根据工件的油污情况定出方案，最好在丝印前进行电解除油，保证除油的效果。除氧化膜也要根据金属的种类及膜厚的情况选用最好的浸蚀液，保证表面清洗干净。在丝网印刷前要干燥，如果有水分，也会影响油墨的附着力,。 

2．附膜（干膜或湿膜）：钢片清洗干净后，在表面滚涂感光油墨或直接贴干膜，（以便制得较厚的丝网模版，这样才使得遮盖性能好，蚀刻出的图纹清晰度高）丝网版的胶膜在光的作用下，产生光化学反应，使得光照部分交联成不溶于水的胶膜，而未被光照部分被水溶解而露出丝网空格，从而在涂有胶膜丝网版上光刻出符合黑白正阳片图案的漏网图纹。把带有图纹的丝印网版固定在丝网印刷机上，采用碱溶性耐酸油墨，在金属板上印制出所需要的图纹，经干燥后即可进行蚀刻。 

3．金属蚀刻后处理：金属蚀刻后必须除去丝印油墨。一般的耐酸油墨易溶于碱中。将蚀刻板浸入40～60g／L的氢氧化钠溶液中，温度50～80℃，浸渍数分钟即可退去油墨。退除后，如果要求光亮度高，可进行抛光，然后进行染色，染色后为了防止变色及增加耐磨、耐蚀性，可以喷涂透明光漆。对于一些金属本身是耐蚀性能好而且不染色的，也可以不涂透明漆，要根据实际需要而定。 

(二)金属蚀刻化学蚀刻溶液配方及工艺条件

蚀刻不同的金属要采用不同的溶液配方及工艺条件，常用金属材料的蚀刻溶液配方及工艺条件见表6—4～表6-6。

(三)工艺操作条件的影响

蚀刻是金属板模图纹装饰过程中的关键，要想得到条纹清晰、装饰性很强的图纹制品，必须注意控制好蚀刻工艺的条件。主要是蚀刻溶液的温度和蚀刻时间。溶液温度稍高，可以提高金属溶解的速度，也就是蚀刻的速度，缩短蚀刻所需要的时间，但是蚀刻溶液一般都是强酸液，强酸液在温度高的情况下腐蚀性强，容易使防护的涂层或耐蚀油墨软化甚至溶解，使金属非蚀刻部位的耐蚀层附着力下降，导致在蚀刻和非蚀刻交界处的耐蚀涂层脱落或溶化，使蚀刻图纹模糊走样，影响图纹的美观真实和装饰效果，因此温度不宜超过45℃。同样，如果蚀刻的时间太长，特别是蚀刻液温度较高的情况下，耐蚀油墨或防护涂层浸渍时间过长，也同样起到上述的副作用和不良后果，因此时间控制上也要适当，不能浸得太久，一般不宜超过20～25min。

(四)化学蚀刻图纹装饰实例

?1．装饰用的材料：装饰用的金属板材：普通钢材、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金等，以不锈钢板为例说明，板厚l～3mm。化工原料：丝印感光胶(例如浙江昆山市化工涂料厂生产的DH重氮型)，耐酸油墨有99-956型和99-200K型等一(广东顺德大良油墨厂产品)，其他为常用化学化工药品。 

2．工艺流程：不锈钢板→除油→水洗→干燥→丝网印刷→干燥→水浸→蚀刻图纹叶(片)水洗→除墨→水洗→抛光→水洗→着色→水洗叶(片)硬化处理→封闭处理→清洗叶(片)干燥→检验→产品。?

3．具体操作及注意事项：

(1)除油 ?除油是为了使丝印油墨与板材有良好的附着力，所以金属板在印前必须彻底把油除干净。除油的方法很多，可以根据情况及需要选择，例如采用常规的化学除油、表面活性剂除油，甚至电解除油、超声除油等，也可以选用商品的专用除油剂。彻底清洗干净后，经干燥再转入丝网印刷。

(2)丝网印刷选用l50目不锈钢、聚酯或尼龙单丝维网，用绷网机固定在网框上，再用上浆器刮涂DH重氮型感光胶，涂覆2～3次，涂膜干燥后，将拍摄好的图纹黑白胶片附着在涂膜丝网上，经曝光、显影后，即制得丝印模板，然后再将不锈钢板、图纹模板固定在丝网印刷机对应位置上，采用碱溶性的耐酸油墨，印上所需要的图纹，自然干燥(或烘干)。如果烘烤，则温度不宜过高及时间不宜过长，否则油墨的碱溶性降低，到除油墨时，不易清除干净。一般情况下，自然干燥1h。烘干为55～60℃，4～5min。

(3)图纹蚀刻工艺 ?图纹化学蚀刻溶液的配方及工艺条件如下： 氯化铁(FeCl3) 650～800g／L 蚀刻加速剂 85～lO0g／L 盐酸(HCl，38％) 85～120g／L 蚀刻液温度 10～45℃ 磷酸(H3P04) 20～30g／L 浸渍时间 l5～25min

在操作过程中要严格控制溶液的温度和时间。温度过高、时间过长，油墨与板面的附着力下降，在蚀刻与非蚀刻处可能出现油墨的脱落，导致图纹模糊走样，影响蚀刻的精度和装饰效果。

(4)蚀刻后除墨蚀刻后必须除去保护的碱溶性耐酸油墨。方法是浸入40～60g／L NaOH碱液中，温度控制在60～70℃，浸泡3～5min，以除干净油墨为准。然后用水冲表面的碱液至中性。

(5)蚀刻后处理经蚀刻后的图纹不锈钢板经过除油墨及清洗干净后，可以根据用户的不同需要作如下附加装饰处理。 ①对要求保留不锈钢原色及光泽的，经除油墨及清洗干净后，放进50％HN03(体积分数)和50％H20的溶液中浸泡l0～20min，作钝化处理，使不锈钢蚀刻图纹板获得新的保护膜，即可得装饰制品。 ②对要求保留不锈钢原色，但光亮度要求更高、更光亮的，经除油墨及洗净后，先进行电解抛光，然后再表面钝化。电解抛光的溶液配方及工艺条件如下：柠檬酸 50％～70％ 溶液温度 40～60℃ 硫酸 20％～l5％ 电流密度 15～30A／dm2 水 10％～25％ 抛光时间 5～lOmin阴极材料 铅板 ③为了提高制品的装饰性，有些用户要求改变原有不锈钢的颜色。对此，不锈钢经蚀刻图纹及清除干净表面的油墨后，先进行电解抛光，然后化学着色或电解着色，着色后必须对着色膜进行硬化处理及封闭处理，最后得到所需的装饰制品。化学着色溶液的配方及工艺条件如下： 硫酸(H2S04) 270～300g／L 溶液温度 65～80℃ 铬酐(Cr03) 450～500g／L 处理时间 由蓝色→橙色→金黄 (NH4)6Mo7024·4H20 40～50g／L 色一绿色，颜色随时间变化 化学着色后要进行硬化处理(或固膜)以便稳定着色膜，改善着色膜的质量及耐磨性。硬化处理的溶液配方及工艺条件如下： 重铬酸钾(K2Cr207) 10～20g／L 溶液温度 65～80℃氢氧化钠(NaOH) 3～5g／L 处理时间 2～3min溶液pH 6.5～7.5 ? ? ? ?着色膜经上述硬化(固膜)处理后，硬度、耐磨、耐蚀性都已提高，但膜层有孔隙，需要进一步进行封孔处理。如果着色膜本身质量好、硬度高，可以不必进行硬化处理，但必须进行封孔处理。封孔处理液的成分及工艺条件如下：硅酸钠(Na2Si03) 10g／L 溶液温度l00℃ 沸腾十二烷基苯磺酸钠 2～5g／L 处理时间 4～6m 除了化学着色外，也可以用电解法着色，电解着色溶液的配方及工艺条件如下：

铬酐(Cr03) ?80～260g／L 电流密度 0.05～0.10A／dm2 硫酸(H2S04)25％(体积分数) 着色时间l0～30min 溶液温度 70～90℃ 本着色溶液在着色过程中，工艺条件对颜色有较大影响。首先是硫酸对铬酐的浓度比例对颜色的影响，铬酐浓度高时，为金黄色，浓度再高，则变成紫红色。温度对着色的影响为：温度升高，色泽逐渐加深。着色时间的影响为：5min便开始着色，随着时间的增加，颜色加深，20min后色泽基本稳定。电流密度对着色的影响为：0.03A／dm2时，为玫瑰色，0.05A／din2时，则为l8K金色。电解着色后同样需要进行硬化处理，硬化处理可以用化学法(上述举例)，也可以用电解法。电解法硬化处理的溶液配方及工艺条件如下： 铬酐(Cr03) 240～280g／L 阴极电流密度 0.2～1.0A／dm2 硫酸(H2S04) 2～3g／L 阳极材料 铅或铅锑合金 溶液温度 50～55℃ 处理时间 10～15min 

硬化处理后，同样要进行封闭，在 沸 腾 的 硅 酸 钠 溶 液 中 煮 5min，   取出清洗、  干燥，  便可得到各种色泽的图纹装饰板

蚀刻工艺的发展

 蚀刻技术的起源从有记载的数据可以追溯到14世纪，在那时人们对金属蚀刻还只能说是一种加工技术，还不能上升到工艺这个范畴，因为在当时及以后的几百年里，蚀刻只是由加工者自己的技术水准来决定其加工质量，而不是所有人都可以学到这门技术。到了17世纪，由于硫酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、苛性碱等强有力地具有蚀刻作用的强酸、强碱被先后发明，才使蚀刻技术有了新的发展。

 17世纪后期，人们已经开始使用蚀刻技术进行测量工具刻度的加工，作为工具已有别于以前的艺术品的加工，它要求其产品的一致性高，这就要求蚀刻技术能做到一定批量的产品在质量上的一致性，这就需要一种规范来精确规定每个加工工序的要求。

到了20世纪，由于与金属蚀刻有关的技术先后得到了解决，同时金属蚀刻技术经过几百年的的艰难历程，人们也积累了足够的经验，并在这些经验之上形成了蚀刻的理论。使蚀刻加工从航空航天到普通民用产品都被大量采用。

                                                                                                                                               

蚀刻工艺的深度及表面粗糙度控制

        经常会有需要半刻的产品, 而且半刻深度公差及表面粗糙度都有要求, 
      半刻深度靠蚀刻时间和蚀刻机的压力 来控制,  一般来说, 蚀刻时间越长, 半刻深度越深 , 压力越大, 半刻深度越深, 这两点都要管控
      表面的粗焅度靠药水浓度控制,   蚀刻速度越慢, 表面越细腻, 蚀刻速度快的, 表面粗糙.

                                                                                                                                                                   几种金属蚀刻不锈钢材料选择和用途

很多易变的因素表示侵蚀介质的特征，即化学制品和其浓度、大气状态、温度、时间，所以假如不了解介质的准确的性质，要使用材料、选择材料是难题。但是，以下可作为选择指南：
304型 广泛使用的材料。在建筑中能经受一般的锈蚀，可抵挡食物加工介质浸蚀（但含有浓酸和氯化物成分的高温状态可能泛起侵蚀），能抵挡有机化合物、染料和广泛的各种各样的无机化合物。304L型（低碳），耐硝酸性好，并耐用中等温度和浓度的硫酸，广泛地用作液态气体贮罐，用作低温设备（304N）、用具其它消费产品，厨房设备、病院设备、运输工具、废水处理装置。
316型 比304型含有稍多的镍，并含有2%─3%的钼，耐蚀性比304型好，特别是在倾向于引出发点侵蚀的氯化物介质中。316型已发展用作亚硫酸盐纸浆机，由于它耐用硫酸化合物。而且，它的用途已扩大到在加工产业中处理良多化学制品。
317型?含有3%—4%的钼（在这个系列中也是所得到的较高的水平），并含有比316型较多的铬，具有更高的耐点侵蚀和裂痕侵蚀机能。
430型 比304型合金含量低，用作在温顺的大气中高抛光装饰用途，也可用作硝酸和食物加工设备。
410型在三种一般化用途的不锈钢中具有最低的合金含量，需要强度和耐蚀性配合的高承力部件选用，例如坚固件。410型在温顺的大气中、水气中和很多缓和的化学产品介质中耐蚀。
2205型 比304型和316型优胜，由于他对氯化物应力侵蚀裂纹具有高的抵挡力，并具有大约两倍的强度。316不锈钢板、316不锈钢管、316不锈钢带不锈钢的发展，不锈钢的历史

毕业于英国谢菲尔德大学的著名冶金科学家亨利·布雷尔利（Harry Brearley）于20世纪初期发明了不锈钢。　不锈钢的发明和使用，要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托，研究武器的改进工作。那时，士兵用的步枪枪膛极易磨损，布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。布雷尔利发明的不锈钢于1916年取得英国专利权并开始大量生产，至此，从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球，亨利·布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。

金属蚀刻工艺的特点

1.目标性，所谓目标性就是通过某一工艺流程的全过程有一个明确的输出，或者说要达到某一特定的目的。对金属蚀刻而言，这个目的就是满足其设计图纸对产品的要求。更具体地说，这些要求包括产品的蚀刻尺寸要求、经蚀刻后的表面粗糙度要求等。
2.内在性，所谓内在性，是指一个工艺流程必须需要有其内在的特定内容，也可以说是内容的实在性。这些内容包含于工艺流程的每一个步骤中，以及参与这些步骤的所有操作者的行为过程。
3.整体性，所谓整体性，是指工艺流程至少要有两个或两个以上的工序组成。因为，作为流程而言的工艺流程不可能是由一个加工步骤来完成，同时一个加工步骤也无法在工艺流程中完成流转，至少要两个或两个以上的步骤及其相关活动才能建立起一个基本的结构或者关系，才能进行流转。对于金属蚀刻工艺流程而言