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金属蚀刻的类型和原理

文章出处:本站  责任编辑:Editor  人气:5188  发表时间:2012-4-20 9:02:26  【

        在研究具体某一种金属蚀刻前,很有必要先弄清楚什么是金属蚀刻,金属蚀刻时怎样进行的。

        著者认为,从专业意义上讲,“金属蚀刻”一词的含义是:专指金属按照设计和工艺要求所进行的一种受控腐蚀行为。通过这种受控化学加工,可以满足某些特定场合的设计要求,而这些要求是传统机械加工所不能达到的。金属化学蚀刻,在更多场合所指的都是金属在自然环境中的化学破坏所造成的化学损失。所以被广泛接受的金属蚀刻的定义是: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。从这个定义上讲,金属的各种蚀刻其实就是金属的化学损失。对于金属化学损失的语言表述,流行的主要有:化学腐蚀,化学蚀刻,化学铣铣切及化学纹理蚀刻等四种。

(1)化学腐蚀:化学腐蚀是一种金属化学损失的普遍想象和过程,包括了平时常说的金属在各种腐蚀环境中的破坏腐蚀,同时也包括使用化学方法进行受控加工的腐蚀。从整个过程来看,它既包括了无控腐蚀也包括了可控蚀刻,是金属化学损失的总称,是金属在各种化学腐蚀介质中的一种化学损失行为,。

(2)化学蚀刻:化学蚀刻时很有针对性的,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。化学蚀刻根据被蚀刻后的表面效果及加工要求又可分为化学铣切和化学纹理蚀刻。1、化学铣切:化学铣切具有和机械铣切相同的意义,只是采用加工的方法不同而已。化学铣切要经化学蚀刻后的表面,有尽可能高的表面平滑度,尽可能低的表面粗糙度,以及尽可能高的蚀刻精度。2、化学纹理蚀刻:化学纹理蚀刻是指经化学蚀刻后的表面,呈现出具有一定粗糙度的表面效果,且这种粗糙度的大小可以通过对工艺过程的化学指标和物理指标的控制在一定范围内可调。这些化学指标包括:所以腐蚀剂的种类及相互之间的浓度配比;物理指标包括:蚀刻温度、蚀刻时间和蚀刻大小。

        从化学铣切和化学纹理蚀刻的要求和最终表面状态可以看出:化学铣切后的金属零件表面的粗糙度是要求越低越好;化学纹理蚀刻的金属表面是要求有一定的粗糙度,对某些特殊要求的材料甚至要求粗糙度越高越好,它们正好是一个相反的过程。

        在这里虽然对金属的化学损失行为进行了分类,但在习惯上人们还是经常会用到“化学腐蚀”这一称谓。对于人们习惯使用的“化学腐蚀”这个称谓是不是准确呢?不是!因为化学腐蚀是指金属材料在于非电解质之间发生的纯化学作业而引起的腐蚀损伤。其反应过程的特点是:材料表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应,腐蚀产物生产与发生腐蚀反应的表面,当反应产物牢固地覆盖在材料表面时,会减缓进一步的腐蚀,腐蚀过程中不伴随电流的产生。这种腐蚀只是在理论意义上才存在,或是在干燥、非极性有机溶剂、高温等环境中才会有这种腐蚀现象。同时,这种腐蚀行为显然并不能达到金属蚀刻的目的。

       而我们所要讨论的腐蚀都是专指受控腐蚀。受控腐蚀是将被腐蚀金属放入电解质溶液中进行腐蚀的过程,金属在电解质溶液中所发生的腐蚀过程和上面所说化学腐蚀有本质的区别。这种腐蚀过程的特点在于:腐蚀过程可分为两个相互独立并同时进行的阳极(发生氧化反应)和阴极(发生还原反应)过程。与化学腐蚀的显著区别是这种腐蚀过程中有电流产生,所以这种腐蚀也称为电化学腐蚀。当然,在实际腐蚀过程中化学腐蚀和电化学腐蚀是同时存在的。只是在电解质溶液中电化学腐蚀占主导地位而已。

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