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不锈钢蚀刻工艺的发展及现状

文章出处:本站  责任编辑:Editor  人气:1479  发表时间:2021-3-5 13:29:18  【

 很多的合作伙伴来我司考察过后第一件事情就是对整个不锈钢蚀刻工艺的流程很是好奇。在这里,达达也整理了一下详细的资料,来为大家阐述一下整个蚀刻工艺的发展,以及现状是如何的。

蚀刻在世界上是有着悠久的历史的,最初古人通过偶然的发现柠檬和醋酸当中的有机酸会对金属造成锈蚀。但是仅仅通过这些有机酸是无法对金属进行蚀刻加工。人类历史上真正对蚀刻有文字记载是从15世纪发现了无机酸之后,当时主要应用与兵器盔甲和艺术品的蚀刻加工。

通过15世纪英国的一份工匠的笔记上我们可以了解到,当时的蚀刻工艺使用的是用盐、活性炭和醋所混合配置成的一种蚀刻剂,防蚀层则是一种由亚麻仁油组合而成的涂料。在钢铁制品需要加工的时候,先将防蚀涂料按照要求均匀的涂刷在铁制品的表面,等待涂料干燥之后再把蚀刻剂涂抹在产品的表面,于是,没有涂防蚀层的金属表面与蚀刻剂发生了化学反应被腐蚀掉。在这之后,这些能工巧匠们更是使用过石蜡、树脂、松香、蜂蜡、桐油和沥青等作为防蚀层。然后使用最原始的蚀刻剂来进行蚀刻

而随着人类现代科学技术的发展,金属化学蚀刻在其中扮演了不可或缺的角色,像半导体、电子行业、精密部件加工、航空航天等等、由于其对原材料的结构不会造成破坏的特性,低价的成本,以及越来越高的精度都使得各行各业都促进了蚀刻行业的发展。现在的蚀刻工艺已经越发的完善和规范。

现代不锈钢蚀刻工艺的流程:

原材料除油处理-->水洗-->烘干-->贴干膜(或滚涂防蚀层)-->曝光(图文转移)-->显影-->图文转移效果自检-->烘干-->对显影后的产品进行修版并检验-->蚀刻-->脱膜-->品质检验-->包装发货。

首先会根据需求者提供的文件进行处理制作出进行图文转移时所需要的菲林(胶片),然后由光反应通过菲林(胶片)把图案转移到涂有感光油墨的金属片的正反面上。之后又经化学反应把图案显现在钢片上。最后经过化学分解的方法把不需要的图案进行蚀刻,这样,一件所需要的金属制品就初步完成了。

原材料除油的原理:

是通过电解除油,电解除油除了具有传统的化学除油的皂化和乳化的作用之外,还具有电化学作用。在电解条件下,电极的极化作用降低了油与溶液的界面张力,溶液对钢片表面的润湿性增加,使油膜与金属间的黏附力降低,使油易于剥离并分散到溶液中乳化而除去。金属表面的预处理主要包括除油、酸洗、表面微粗化及钝化。除油是表面处理中的一个重要过程,如果表面清洗不干净则无法使蚀刻材料与金属表面牢固附着,同时也易使蚀刻不均匀。预处理,是指对某种金属材料在进行防蚀层制作前或蚀前的预先加工处理工程。目的是为不锈钢蚀刻加工提供一个表面状态一致的基准,然后再这个基准上在进行后续蚀刻加工过程。

滚涂原理:

现在的滚涂大部分使用涂布机,使用时将胶辊与钢轮平行靠近,并匀速向内旋转,油墨从胶管喷至钢轮上,均匀调节胶辊与钢辊之间的紧密度,就可以控制粘附在胶辊上的油墨厚度与均匀度;钢片由输送带往前匀速推进,与胶辊适当接触,胶辊上的油墨就均匀的转印到钢片表面上。在金属蚀刻的防蚀层制作中涂装技术应用较多,常用的涂装方法有丝印法、浸涂法、喷涂法、电泳涂装等。涂覆的防蚀层表面应均匀完整、无砂眼、白点等,如发现防蚀层有上述质量缺陷,并且影响到后续的产品图文的时候,应当退出防蚀层重新涂覆。

干膜原理。现在的干膜原料我们使用的是聚乙烯薄膜,然后在加热加压的条件下将干致抗蚀层粘贴在不锈钢材料上面。干膜中的光致抗蚀层受热后变软,流动性增加,借助于热压辊的压力和光致抗蚀层中胶粘剂的作用完成贴膜过程。干膜光致抗蚀剂是20世纪70年代初期发展起来的一种感光材料,至今已有多种产品用于要求不同的生产需要。干膜具有良好的工艺性能,优良的成像性和耐化学药品性能,在线路板制造、图文制作及精密零件的蚀刻切割上都得到非常广泛的应用。

曝光原理:

首先将需蚀刻的产品图形通过光绘的方式转移至两张完全一致的胶片菲林上,或是通过光刻的方式转移至两张完全一致的玻璃菲林上。然后通过人工对位方式或机器对位方式将菲林对准。再将已涂布感光油墨或贴好感光干膜的钢片置于菲林中间,吸气后即可曝光。曝光时对应菲林黑色出的钢片未被感光,对应菲林白色出的钢片感光,钢片感光处的油墨或干膜发生聚合反应。最后经过显影机,钢片上被感光的油墨或干膜不被显影液溶化,而未感光的油墨或干膜在显影液呗溶化去除,这样需蚀刻的图形通过曝光就转移到了钢片上去了。

曝光是在紫外光照射下,光引发剂吸收光能分解成游离基,游离基再引发不聚合单体进行聚合交联反应,反应后形成不溶于稀碱溶液的体型大分子结构。曝光一般在自动面曝光机内进行,现在的曝光机根据光源的冷却方式不同分为风冷和水冷两种。曝光成像质量除干膜光致抗蚀剂的性能外,光源的选择,曝光的时间(曝光量)的控制,菲林的底板质量等都是影响曝光成像质量的重要因素。

当曝光不足时,由于单体聚合不彻底,在显影过程中,胶膜溶胀变软,线条不清晰,色泽暗淡,甚至脱胶,在蚀刻过程中膜起翘,渗镀,甚至脱落;当曝光过度时,会造成难于显影,胶膜发脆,留下残胶等弊病。曝光将产生图像线宽的偏差,过量的曝光会使图形线条变细,使产品的线条变粗。根据显影后干膜的光亮成都,图像是否清晰,图像线宽是否与原底片相符等等来确定适当的曝光时间。

显影原理:

曝光后的钢片放入显影机显影,用5%-12%Na2Co3溶液,显影温度30-40℃,显影是活性基团羧基--COOHNa2Co3 反应,生产亲水性集团-COONA,从而把未曝光的部分溶解下来,从而把未曝光的部分溶解下来,而曝光部分的干膜不被溶解。其留在版面上保护下面的钢片不被蚀刻药水蚀刻

掌握正确的显影时间对保证显影质量至关重要,如果显影时间不足,未聚合的光致抗蚀剂得不到充分的清洁显影,未感光的抗蚀剂残胶可能会留在金属表面,造成蚀刻图形失真。如果显影时间过度,已聚合的光致抗蚀膜由于与显影液接触时间过长,而发毛、失去光泽,在蚀刻过程中容量产生图形边缘抗蚀膜起层或脱落。正确的显影时间主要根据干膜提供的数据再经多次实验来确定。

蚀刻的工艺原理:

通常所指蚀刻也被称为化学光蚀刻photochemical etching),指通过曝光值班、显影后,将要蚀刻区域的保护膜去除,在蚀刻时接触化学溶液,使用两个阳性图形通过从两面的化学研磨达到溶解腐蚀的作用,形成凹凸或者镂空成型的效果。化学蚀刻是很有针对性的,是专指受控腐蚀,是金属通过化学方法进行一种可以控制的加工方法。

随着电子技术的发展,越来越需要许多几何形状复杂、精密度要求高而机械加工难以实现的超薄型工件。而光化学蚀刻方法却易达到部件平整、无毛刺、图形复杂的要求,且加工周期短、成本低。它的化学原理是利用三氯化铁水溶液作为腐蚀剂与金属反应:

2FeC13 + Fe = 2FeC12

2FeC13 + Cu = CuC12 + 2FeC12

在氯离子和氧化剂共存的条件下就可以发生金属腐蚀。FeC13作为一种较强的氧化剂,其腐蚀作用取决于Fe3 + + e ->Fe2+反应的氧化还原电位(0.77V),加之溶液中含有大量的氯离子,且PH值低、酸性强,所以对金属有强烈的腐蚀倾向。在更多的场合所指的都是金属与周围环境介质接触,并与之发生化学或电化学作用而引起的破坏、变质所导致的金属化学损失行为。蚀刻液中的蚀刻过程,首先是在金属零件表面发生晶粒的溶解作用;其次在晶界上也发生溶解作用,晶界是以不同于晶粒的溶解速度发生溶解作用的。金属表面存在着电位差,电位正的地方得到暂时的保护,电位负的地方被优先蚀刻

脱膜原理:

通过较高浓度的NaOH(1%-4%),将其加温至50℃左右,NaOH具有强腐蚀性,其与钢片表面的感光材料发生化学反应,将保护钢片表面的感光材料剥离。

 

在现代科技的推动下,蚀刻行业被应用于越来越多的场景。金属蚀刻工艺也愈发的完善,但是我国国内的不锈钢蚀刻工艺的精度还有着很大的提升空间。全体蚀刻人仍旧任重道远。

如果您有蚀刻方面的需求请联络我司,必将竭诚为您服务!

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