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     基板的清洗與表面處理 (對于較小不銹鋼蝕刻的平面工件,可直接采用絲印的方式完成涂布的工序,但對于大面積,絲印無(wú)法進(jìn)行的不銹鋼蝕刻產(chǎn)品只能采用直接在工件表面涂布顯影。)---->涂布---->熱風(fēng)預烘---->曝光---->顯影---->補光固化---->干燥---->蝕刻脫墨---->后制作---->檢驗---->包裝出貨。

1.不銹鋼基板的清洗與表面處理
    目的:除去
不銹鋼蝕刻工件表面的防銹油、潤滑油、乳化液及工作人員分泌的汗漬油脂等。成份組成:氫氧化鈉、碳酸鈉等堿性物質(zhì)及十二烷基苯磺酸鈉等。脫脂不完整會(huì )影響后面涂布工序中保護膜與不銹鋼蝕刻工件的接合力,以致在不銹鋼蝕刻過(guò)程中保護膜脫落造成工件的損壞。
    2.涂布(涂布感光油墨)
    可以采用滿(mǎn)版印刷、刷涂、滾涂或噴涂的方式,對油墨涂層的均一性要求不是很高,只要能保證涂層能夠在蝕刻時(shí)對
不銹鋼蝕刻產(chǎn)品需保護部位得到充分的保護。此工序和制作網(wǎng)板中的涂布工序差不多,只是制作網(wǎng)板是在網(wǎng)砂上涂感光油墨,而金屬蝕刻是直接在工件表面涂布。
     3.熱風(fēng)預烘干
    熱風(fēng)預烘干(30-40℃,10-15分)目的只是防止曝光時(shí)感光油墨粘住菲霖。要在暗室中進(jìn)行操作。
     4 .曝光
   高壓汞燈、碘鎵燈、金屬鹵素燈。時(shí)間:二十秒左右,抽真空;根據
不銹鋼蝕刻工件的精度要求適當調整曝光時(shí)間。精度要求越高,曝光時(shí)間要適當縮短
     5.顯影
   對于水性感光油墨,可采用1%碳酸鈉水溶液或直接用清水,溫度25-30℃,手工顯影或噴射顯影。對于油性感光油墨,可采用有機溶劑進(jìn)行手工顯影或噴射顯影。
     6.補光固化
   增加固化膜對底材的結合力,提高耐蝕刻性能。采用高壓汞燈照射 或用紫外光照射,照射時(shí)間的長(cháng)短要根據各自油墨的不同特性來(lái)決定,時(shí)間太長(cháng),油墨老化,結合力不好導致不能很好保護
不銹鋼蝕刻工件,時(shí)間太短,固化效果不好,結合力也不好,也不能很好保護工件。
     7.干燥
   干燥 90-110℃/5-10分,增加固化膜對底材的結合力,提高耐腐蝕或耐電鍍性能。若要永久保留固化膜,可進(jìn)行140-160℃/30分鐘以上熱烘烤
     8 . 蝕刻
         1)
不銹鋼蝕刻蝕刻液一般都是強酸或強堿。盡可能使反應快速完成,一般蝕刻速度為0.04mm/分鐘,蝕刻速度越快,側蝕的程度就越小,所得到的不銹鋼蝕刻工件精密度就越高。
         2)電化學(xué)蝕刻
            把工件做陽(yáng)極,在電解液中通電,
不銹鋼蝕刻工件上未被保護部位因作陽(yáng)極而溶解,從而達到蝕刻的目的。電化學(xué)蝕刻的蝕刻速率一般由工件表面的電流密度來(lái)控制。
     9.脫墨(退膜)
        對于
不銹鋼蝕刻完成既為成品的產(chǎn)品,直接退去保護油墨。要根據所采用的油墨性質(zhì)來(lái)選用脫墨液:  
     1.對于水性油墨,可采用20%氫氧化鈉水溶液/50~60℃浸泡約十分鐘,然后擦拭,去除油墨。
     2.對于油性油墨,要用有機溶劑進(jìn)行浸泡約十分鐘,然后進(jìn)行擦洗去除。
    10.后制作
         對于蝕刻的成品,進(jìn)行手工填漆、電泳涂裝或者電鍍,從而形成同一平面兩種雙色甚至多種顏色的外觀(guān)效果。如果是蝕刻標牌,就是先蝕刻出中間的字,然后進(jìn)行填漆,達到的效果。
 
 不銹鋼蝕刻定義:不銹鋼蝕刻(etching)也稱(chēng)金屬腐蝕,或光化學(xué)蝕刻.是將金屬材料使用光化學(xué)反應的移除的技術(shù),是沖壓工藝的延伸,是蝕刻更專(zhuān)業(yè)化的體現。

 不銹鋼蝕刻的原理: 指通過(guò)曝光顯影工序、將產(chǎn)品的圖形轉移到金屬鋼片上,將要蝕刻區域的保護,不要的區域除去保護膜裸露出金屬部分,再用化學(xué)藥水溶液起到腐蝕的作用,形成凹凸半刻或者鏤空成型的效果。卓力達經(jīng)過(guò)不斷改良和工藝設備發(fā)展,目前用于航空、機械、化學(xué)工業(yè)中電子薄片零件精密蝕刻產(chǎn)品的加工,特別在半導體制程上,蝕刻更是不可或缺的技術(shù)。

不銹鋼蝕刻的曝光原理

      首先將需蝕刻的圖形通過(guò)光繪的方式轉移至兩張相同一致的膠片菲林上,或是通過(guò)光刻的方式轉移至兩張相同一致的玻璃菲林上。然后通過(guò)人工對位方式或機器對位方式將菲林對準。再將已涂布感光油墨或貼好感光干膜的鋼片置于菲林中間,吸氣后即可曝光。曝光時(shí)對應菲林黑色處的鋼片未被感光,對應菲林白色處的鋼片感光,鋼片感光處的油墨或干膜發(fā)生聚合反應。經(jīng)過(guò)顯影機,鋼片上被感光的油墨或干膜不被顯影液溶化,而未感光的油墨或干膜在顯影液被溶化去除,這樣需蝕刻的圖形通過(guò)曝光就轉移到鋼片上去了。
       曝光是在紫外光照射下,光引發(fā)劑吸收光能分解成游離基,游離基再引發(fā)不聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應,反應后形成不溶于稀堿溶液的體形大分子結構。曝光一般在自動(dòng)面曝光機內進(jìn)行,現在的曝光機根據光源的冷卻方式不同分風(fēng)冷和水冷兩種。曝光成像質(zhì)量除干膜光致抗蝕劑的性能外,光源的選擇,曝光的時(shí)間   
(曝光量)的控制,照相底版的質(zhì)量等都是影響曝光成像質(zhì)量的重要因素。
        當曝光不足時(shí),由于單體聚合不完全,在顯影過(guò)程中,膠膜溶漲變軟,線(xiàn)條不清晰,色澤暗淡,甚至脫膠,在蝕刻過(guò)程中膜起翹,滲鍍,甚至脫落;當曝光過(guò)度時(shí),會(huì )造成難于顯影,膠膜發(fā)脆,留下殘膠等弊病。曝光將產(chǎn)生圖像線(xiàn)寬的偏差,過(guò)量的曝光會(huì )使圖形線(xiàn)條變細,使產(chǎn)品的線(xiàn)條變粗。根據顯影后干膜的光亮程度,圖像是否清晰,圖像線(xiàn)寬是否與原底片相符等來(lái)確定適當的曝光時(shí)間。

不銹鋼蝕刻前的滾涂保護油原理

       使膠輥與鋼輪平行靠緊,并勻速向內旋轉,油墨從膠管?chē)娭龄撦喩?,均勻調節膠輥與鋼輥之間的緊密度,就可以控制粘附在膠輥上的油墨厚度與均勻度;鋼片由輸送帶往前勻速推進(jìn),與膠輥適當接觸,膠輥上的油墨就均勻的轉印到鋼片表面上。 在蝕刻的防蝕層制作中涂裝技術(shù)應用較多,常用的涂裝方法有絲印法、浸涂法、噴涂法、電泳涂裝等。涂覆的防蝕層表面應均勻完整、無(wú)砂眼、白點(diǎn)等,如發(fā)現防蝕層有上述質(zhì)量缺陷,且這些缺陷又在圖文線(xiàn)條附近,特別是精細圖文線(xiàn)條,應退除防蝕層重新涂覆。工件上噴涂的感光油墨干燥后,在進(jìn)行曝光之前要進(jìn)行質(zhì)量檢查。檢查項目包括油墨表面無(wú)劃傷、氣孔,油墨的均滾涂勻性等,如達不到這個(gè)要求應將整個(gè)板面的油墨退掉重新滾涂。 *光阻與鋼片的附著(zhù)力是靠光阻膜順著(zhù)鋼片表面流動(dòng)達成。
*加熱可降低光阻的粘度并增加流動(dòng)性,壓力可將流動(dòng)狀態(tài)的光阻擠入鋼片表面。

金屬蝕刻前的滾涂原理

       貼膜時(shí),先從膜上剝下聚乙烯薄膜,然后在加熱加壓的條件下將干致抗蝕層粘貼在不銹鋼材料上面。干膜中的光致抗蝕層受熱后變軟,流動(dòng)性增加,借助于熱壓輥的壓力和光致抗蝕層中膠黏劑的作用完成貼膜過(guò)程。干膜光致抗蝕劑是20世紀70年初期發(fā)展起來(lái)的一種感光材料,至今已有多種產(chǎn)品用于要求不同的生產(chǎn)需要。干膜具有良好的工藝性能,優(yōu)良的成像性和耐化學(xué)藥品性能,在線(xiàn)路板制造、圖文制作及精密零件的切割上都得到了非常廣泛的應用。

不銹鋼蝕刻加工速度和側蝕量

        1、在蝕刻加工中兩關(guān)鍵同時(shí)也是很重要的參數。蝕刻速度決定了蝕刻加工周期的長(cháng)短,蝕刻速度越快,蝕刻加工周期越短,生產(chǎn)效率越高,反之生產(chǎn)效率較低。但是,蝕刻速度也并非越快越好:1蝕刻速度越快,在單位時(shí)間內對金屬的蝕刻量就越大,產(chǎn)熱量增大,腐蝕液溫度變化快,不利于蝕刻速度的恒定;

        2、蝕刻速度太快,對于深度要求很精準的零件加工不易控制;

        3、蝕刻速度越快,經(jīng)蝕刻后的金屬表面質(zhì)量越低,明顯影響蝕刻表面的平滑度和光澤度;

        4、高的蝕刻速度往往都需要高濃度的腐蝕劑濃度、高腐蝕性的化學(xué)試劑、高的蝕刻溫度等。這些因素一則使腐蝕劑成本增高,同時(shí)對抗蝕層的要求增高,成本增加。再則,高濃度的腐蝕劑和高的蝕刻溫度都會(huì )增加對環(huán)境的污染和對操作人員的危害。在實(shí)際應用中,對于那些蝕刻量較大的零件,可以采用“先快后慢”的方法進(jìn)行。所謂“先快后慢”就是先用蝕刻速度較快的腐蝕液進(jìn)行一次蝕刻,當蝕刻深度接近設計要求值后,再換用蝕刻速度較慢的腐蝕液進(jìn)行精度蝕刻,這樣做雖然增加了工序,但縮短了加工時(shí)間,同時(shí)又保證了蝕刻精度和表面光澤度。至于快速蝕刻時(shí)間的確定,需要根據零件加工要求而定,一般可以選擇總蝕刻量的80%-90%為宜。

金屬蝕刻側蝕示意圖

       在不銹鋼蝕刻加工的材料中,以銅的側蝕小。一般銅材質(zhì)分為不同的牌號,以對應生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。下表為您清楚的了解國內外不同銅牌號的對應表,以方便朋友們選擇相應牌號的材料進(jìn)行加工產(chǎn)品。

銅材國內、國外相近牌號對照表

  不銹鋼蝕刻加工時(shí)間的計算

  在蝕刻工藝方法中,是把零件或已做過(guò)圖文防蝕層的零件置放于腐蝕液中進(jìn)行蝕刻,并一直蝕刻到金屬厚度達到要求的或圖文深度達到要求為止。在整個(gè)蝕刻過(guò)程中,存在三個(gè)可變因素,即:蝕刻深度、蝕刻速度和蝕刻時(shí)間。這三者的關(guān)系式如下: V=h/t   式中:V為蝕刻的速度(mm/min),這里所指的化學(xué)蝕刻速度是指單面的蝕刻速度;h為蝕刻深圳(mm);t為蝕刻時(shí)間(min)   此式為計算蝕刻深度和蝕刻速度的基本公式。對于整體蝕刻或成型的化學(xué)蝕刻加工及鏤空圖文的蝕刻往往都是兩個(gè)面同時(shí)進(jìn)行。這種雙面蝕刻加工的速度比只在一個(gè)面進(jìn)行的蝕刻加工的速度快1倍,在金屬材料情況下,影響蝕刻加工速度的因素很多,其中主要的是蝕刻劑的種類(lèi)、濃度及蝕刻溫度。如果蝕刻劑的濃度及蝕刻條件,材料的特性及熱處理狀態(tài)對蝕刻加工的速度同樣有很大的影響。

不銹鋼蝕刻主要的限制與難點(diǎn)

    不銹鋼蝕刻加工雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn),它對于某些用機械方法難于加工的場(chǎng)合確實(shí)有獨到之處。但是蝕刻加工也不是一種加工方法,它也會(huì )受到很多因素的限制。只有真正認識到蝕刻在某些方面的限制與困難,才不至于把這種工藝方法運用到一些不適合于蝕刻加工或者運用起來(lái)困難很大的用途上去。  蝕刻只能以零件原有表面狀態(tài)為基礎,累計進(jìn)行切削。因此經(jīng)過(guò)蝕刻加工后的零件形狀及表面狀態(tài),與零件原始的形狀與表面狀態(tài)有直接關(guān)系。更多的情況是經(jīng)蝕刻后的加工表面與原來(lái)的初始基準表面狀態(tài)保持平行。而形成蝕刻邊緣的幾何形狀,又主要與材料厚度有關(guān)。從這些限制可以看出,蝕刻不能用于表面粗糙的板材、棒材等來(lái)加工形狀復雜的零件。如需要在復雜零件上的某些部位加工出很薄的腹板或一些淺的凸緣時(shí),就需先用機械的方式將全部幾何外形加工到特定程度,而接下來(lái)的蝕刻只是平行于已加工好的表面把金屬均勻地蝕刻去掉一層,以達到所要求的厚度和形狀。同時(shí)蝕刻無(wú)法在所加工的邊緣進(jìn)行垂直側面的加工,只能加工出一個(gè)半徑近似于腐蝕深度的圓弧形狀如圖所示:(b)圖所示。采用一些特殊的腐蝕劑,在控制良好的情況下,可以蝕刻加工出一種斜削邊的形狀如圖(c)所示。

金屬蝕刻的邊緣幾何形狀

        單純的外形尺寸加工,也就是常說(shuō)的化學(xué)下料,通常只有兩種情況才會(huì )采用。1、對于材料厚度不大的精巧零件的加工,如種彈簧片或其它精巧結構件的加工;2、驛于那些材料很硬而難于進(jìn)行機械加工的金屬材料進(jìn)行大尺寸精密下料時(shí)的外形加工,這些材料往往是不可能用機械方法進(jìn)行仿形加工。隨著(zhù)照相化學(xué)蝕刻技術(shù)的不斷完善和普及,用于外形尺寸加工可以做到很高的幾何外形保真度和化學(xué)蝕刻精度。

 不銹鋼蝕刻加工的厚度范圍

        蝕刻加工的材料厚度;0.03-2.0mm,的蝕刻厚度:0.05-0.5mm.     不銹鋼蝕刻能達到的精度:當材料厚度為T(mén)=0.05時(shí),可開(kāi)小的孔為:∮=0.1mm;蝕刻孔的直徑∮與材料厚度T的關(guān)系:∮=1.2*T--1.5*T,薄的材料蝕刻的精度高,厚的材料蝕刻的精度低

不銹鋼蝕刻的工藝流程

  開(kāi)料→清洗板材→干膜或涂布→烘干→曝光→ 顯影→烘干→蝕刻→脫膜→檢測包裝

金屬蝕刻工藝流程

不銹鋼蝕刻的連接點(diǎn)設計

不銹鋼蝕刻連接點(diǎn)案例圖

        1、外凸式   外凸式連接點(diǎn)設計主要是應用于標牌,手機外殼,產(chǎn)品的外殼等表面鍵,外觀(guān)看上去不可有毛邊、凹點(diǎn)等缺陷。外凸式計也有兩種方式,一種是材料厚度大于0.3時(shí),連接點(diǎn)可以設計為正面半刻,背面才有連接點(diǎn),方便打磨等方式去掉;另一種是厚度小于0.3時(shí),連接點(diǎn)不可半刻,以下圖紙是一種設計方案!

       2、內凹式  內凹式設計主要是應用于功能性產(chǎn)品,邊緣的小凹點(diǎn)不影響產(chǎn)品的功能。材料的厚度不同連接點(diǎn)的大小也不同,材料越薄,金屬蝕刻連接點(diǎn)越小,材料越厚,蝕刻連接點(diǎn)越大!

蝕刻連接點(diǎn)內凹

蝕刻鋼片的內凹連接點(diǎn)

 不銹鋼蝕刻的脫膜原理

         通過(guò)較高濃度的NaOH(1~4%),將其加溫至將50度左右,NaOH具有強腐蝕性,其與鋼片表面的感光材料發(fā)生化學(xué)反應,將保護鋼片表面的感光材料剝離。   

 

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