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金屬蝕刻的類型和原理

文章出處:本站  責(zé)任編輯:Editor  人氣:5916  發(fā)表時間:2012-4-20 9:02:26  【

        在研究具體某一種金屬蝕刻前,很有必要先弄清楚什么是金屬蝕刻,金屬蝕刻時怎樣進行的。

        著者認為,從專業(yè)意義上講,“金屬蝕刻”一詞的含義是:專指金屬按照設(shè)計和工藝要求所進行的一種受控腐蝕行為。通過這種受控化學(xué)加工,可以滿足某些特定場合的設(shè)計要求,而這些要求是傳統(tǒng)機械加工所不能達到的。金屬化學(xué)蝕刻,在更多場合所指的都是金屬在自然環(huán)境中的化學(xué)破壞所造成的化學(xué)損失。所以被廣泛接受的金屬蝕刻的定義是:金屬與周圍環(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。從這個定義上講,金屬的各種蝕刻其實就是金屬的化學(xué)損失。對于金屬化學(xué)損失的語言表述,流行的主要有:化學(xué)腐蝕,化學(xué)蝕刻,化學(xué)銑銑切及化學(xué)紋理蝕刻等四種。

(1)化學(xué)腐蝕:化學(xué)腐蝕是一種金屬化學(xué)損失的普遍想象和過程,包括了平時常說的金屬在各種腐蝕環(huán)境中的破壞腐蝕,同時也包括使用化學(xué)方法進行受控加工的腐蝕。從整個過程來看,它既包括了無控腐蝕也包括了可控蝕刻,是金屬化學(xué)損失的總稱,是金屬在各種化學(xué)腐蝕介質(zhì)中的一種化學(xué)損失行為,。

(2)化學(xué)蝕刻:化學(xué)蝕刻時很有針對性的,是專指受控腐蝕,是金屬通過化學(xué)方法進行一種可以控制的加工方法。化學(xué)蝕刻根據(jù)被蝕刻后的表面效果及加工要求又可分為化學(xué)銑切和化學(xué)紋理蝕刻。1、化學(xué)銑切:化學(xué)銑切具有和機械銑切相同的意義,只是采用加工的方法不同而已。化學(xué)銑切要經(jīng)化學(xué)蝕刻后的表面,有盡可能高的表面平滑度,盡可能低的表面粗糙度,以及盡可能高的蝕刻精度。2、化學(xué)紋理蝕刻:化學(xué)紋理蝕刻是指經(jīng)化學(xué)蝕刻后的表面,呈現(xiàn)出具有一定粗糙度的表面效果,且這種粗糙度的大小可以通過對工藝過程的化學(xué)指標和物理指標的控制在一定范圍內(nèi)可調(diào)。這些化學(xué)指標包括:所以腐蝕劑的種類及相互之間的濃度配比;物理指標包括:蝕刻溫度、蝕刻時間和蝕刻大小。

        從化學(xué)銑切和化學(xué)紋理蝕刻的要求和最終表面狀態(tài)可以看出:化學(xué)銑切后的金屬零件表面的粗糙度是要求越低越好;化學(xué)紋理蝕刻的金屬表面是要求有一定的粗糙度,對某些特殊要求的材料甚至要求粗糙度越高越好,它們正好是一個相反的過程。

        在這里雖然對金屬的化學(xué)損失行為進行了分類,但在習(xí)慣上人們還是經(jīng)常會用到“化學(xué)腐蝕”這一稱謂。對于人們習(xí)慣使用的“化學(xué)腐蝕”這個稱謂是不是準確呢?不是!因為化學(xué)腐蝕是指金屬材料在于非電解質(zhì)之間發(fā)生的純化學(xué)作業(yè)而引起的腐蝕損傷。其反應(yīng)過程的特點是:材料表面的原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng),腐蝕產(chǎn)物生產(chǎn)與發(fā)生腐蝕反應(yīng)的表面,當反應(yīng)產(chǎn)物牢固地覆蓋在材料表面時,會減緩進一步的腐蝕,腐蝕過程中不伴隨電流的產(chǎn)生。這種腐蝕只是在理論意義上才存在,或是在干燥、非極性有機溶劑、高溫等環(huán)境中才會有這種腐蝕現(xiàn)象。同時,這種腐蝕行為顯然并不能達到金屬蝕刻的目的。

       而我們所要討論的腐蝕都是專指受控腐蝕。受控腐蝕是將被腐蝕金屬放入電解質(zhì)溶液中進行腐蝕的過程,金屬在電解質(zhì)溶液中所發(fā)生的腐蝕過程和上面所說化學(xué)腐蝕有本質(zhì)的區(qū)別。這種腐蝕過程的特點在于:腐蝕過程可分為兩個相互獨立并同時進行的陽極(發(fā)生氧化反應(yīng))和陰極(發(fā)生還原反應(yīng))過程。與化學(xué)腐蝕的顯著區(qū)別是這種腐蝕過程中有電流產(chǎn)生,所以這種腐蝕也稱為電化學(xué)腐蝕。當然,在實際腐蝕過程中化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕是同時存在的。只是在電解質(zhì)溶液中電化學(xué)腐蝕占主導(dǎo)地位而已。

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