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金屬蝕刻的類型和原理

文章出處:本站  責任編輯:Editor  人氣:5188  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。通過這種受控化學加工,可以滿足某些特定場合的設計要求,而這些要求是傳統(tǒng)機械加工所不能達到的。金屬化學蝕刻,在更多場合所指的都是金屬在自然環(huán)境中的化學破壞所造成的化學損失。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)生化學或電化學作用而引起的破壞、變質(zhì)所導致的金屬化學損失行為。從這個定義上講,金屬的各種蝕刻其實就是金屬的化學損失。對于金屬化學損失的語言表述,流行的主要有:化學腐蝕,化學蝕刻,化學銑銑切及化學紋理蝕刻等四種。

(1)化學腐蝕:化學腐蝕是一種金屬化學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,是金屬化學損失的總稱,是金屬在各種化學腐蝕介質(zhì)中的一種化學損失行為,。

(2)化學蝕刻:化學蝕刻時很有針對性的,是專指受控腐蝕,是金屬通過化學方法進行一種可以控制的加工方法。化學蝕刻根據(jù)被蝕刻后的表面效果及加工要求又可分為化學銑切和化學紋理蝕刻。1、化學銑切:化學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。化學銑切要經(jīng)化學蝕刻后的表面,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、化學紋理蝕刻:化學紋理蝕刻是指經(jīng)化學蝕刻后的表面,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指標和物理指標的控制在一定范圍內(nèi)可調(diào)。這些化學指標包括: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。

        從化學銑切和化學紋理蝕刻的要求和最終表面狀態(tài)可以看出:化學銑切后的金屬零件表面的粗糙度是要求越低越好;化學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損失行為進行了分類,但在習慣上人們還是經(jīng)常會用到“化學腐蝕”這一稱謂。對于人們習慣使用的“化學腐蝕”這個稱謂是不是準確呢?不是!因為化學腐蝕是指金屬材料在于非電解質(zhì)之間發(fā)生的純化學作業(yè)而引起的腐蝕損傷。其反應過程的特點是: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,腐蝕產(chǎn)物生產(chǎn)與發(fā)生腐蝕反應的表面,當反應產(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)和陰極(發(fā)生還原反應)過程。與化學腐蝕的顯著區(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腐蝕。當然,在實際腐蝕過程中化學腐蝕和電化學腐蝕是同時存在的。只是在電解質(zhì)溶液中電化學腐蝕占主導地位而已。

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