影響金屬蝕刻過程及質(zhì)量的因素

(一)金屬材料的影響

金屬材料的種類、型號及金相組織結(jié)構(gòu)都對蝕刻的過程及質(zhì)量有很大的影響。單純的金屬如純銅、純鐵等由于沒有其他金屬成分的干擾與影響，所以在蝕刻過程中的溶解及反應(yīng)都比較簡單，表面溶解比較均勻，蝕刻相對比較光滑。對含有各種元素成分的合金材料就比較復(fù)雜，由于合金元素與本體主要金屬成分在蝕刻過程中形成多種的微觀腐蝕電池，其反應(yīng)比較復(fù)雜，影響金屬蝕刻過程的溶解速度和均勻程度，影響程度的好壞決定材料的成分及金相組織結(jié)構(gòu)。只要能針對蝕刻材料的情況，選擇出適合于該種材料蝕刻的溶液配方、成分及工藝條件，不同種類的金屬或合金材料也是可以獲得滿意的蝕刻質(zhì)量和效果的。例如冷作硬化處理過的銅及其合金、碳化物完全溶解的淬火奧氏體不銹鋼、純鋁、鉻鎢錳鋼等金屬。

材料比較容易蝕刻，并可得到有強烈光澤和表面粗糙度均勻的蝕刻面，蝕刻質(zhì)量比較好。相反，對一些高合金鋼、鑄鐵，特別是石墨化鑄鐵、含硅量很高的鐵基合金、灰口鑄鐵等，這些材料蝕刻后的表面可能比較粗糙而無光澤，可以推斷提高金屬材料金相組織的均勻性、增加表面的冷作硬化可以改變材料的蝕刻性能和質(zhì)量，但如果材料中析出新的金相、金屬間有新的化合物或非金屬組織時，材料的蝕刻性能可能變壞，蝕刻質(zhì)量不能保證。

(二)金屬蝕刻表面狀態(tài)的影響

金屬的表面狀態(tài)對蝕刻的質(zhì)量有很大的直接影響，表面越平坦、光滑，蝕刻的面也越均勻平滑，反之，則粗糙不平。粗糙不平的原始表面在蝕刻之前可以通過機械加工的方法整平，如磨削、車削、研磨、拋光等進行處理，達到整平、除銹、除膜、變形層的目的，然后還可以通過化學(xué)拋光、電解拋光等進一步精飾。如果不進行處理，即使金屬材料的金相組織很均勻、純度很高，也難以保證蝕刻的質(zhì)量。

(三)蝕刻溶液的成分及狀態(tài)的影響

蝕刻溶液的成分及配方與蝕刻的過程及質(zhì)量有直接的關(guān)系，起決定性的作用。目前尚未有明確的用于指導(dǎo)蝕刻溶液配制及比例的理論，主要是根據(jù)前人的經(jīng)驗及生產(chǎn)實踐的總結(jié)配方。每種配方都是相對于某種金屬材料使用的，不可能用于各種材料。不過主要的成分應(yīng)包括腐蝕劑、氧化劑、整平光亮劑及其他的添加劑等，使蝕刻劑和金屬接觸以后能以較快的溶解速度進行，并生成可溶性腐蝕產(chǎn)物，不能附著在蝕刻表面產(chǎn)生屏蔽鈍化。腐蝕溶解要均勻、平整。同時，金屬的蝕刻過程要能夠控制掌握，不能一發(fā)而不可收拾。

(四)蝕刻過程的操作條件 

1.溶液的溫度

溶液的溫度對蝕刻的過程影響很大，溫度愈高，反應(yīng)速度愈快，蝕刻的速度愈快，但溫度過高，反應(yīng)速度過快，使過程難以掌握及控制。反應(yīng)過快，容易生成粗糙不平的表面，溶液的揮發(fā)大，

蒸發(fā)量增大，惡化環(huán)境，同時溶液消耗量大，壽命短。但溫度過低，溶解反應(yīng)緩慢，蝕刻時間變得很長，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益低。因此要通過試驗，找出適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂品秶?，并在操作中?yán)格執(zhí)行。

2.蝕刻溶液的流動狀態(tài)

蝕刻過程就是金屬的腐蝕溶解過程。溶液的攪拌可以增加對流，有利于金屬不斷地與新的溶液接觸并反應(yīng)，同時也有利于腐蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，這樣可以增強蝕刻的進程，有利于蝕刻的進行，因此，可以通過通壓縮空氣或人工攪拌來增加溶液的流動性，改變?nèi)芤旱牧鲃訝顟B(tài)，從而蝕刻可以順利進行。

3.蝕刻電流密度的影響

在電解刻蝕過程中，需要通過電流來溶解金屬。根據(jù)法拉第定律，通過的電流量與金屬的溶解量成正比。因此在正常的情況下，電流密度大，金屬的溶解速度快、效率高，蝕刻所需要的時間短。但是電流密度過高，溶解速度太快，腐蝕產(chǎn)物來不及清，會積累在蝕刻表面，嚴(yán)重時會產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，特別是對一些易鈍化的金屬材料。此外，電流密度高也易造成蝕刻面粗糙不平或不夠平滑光亮，所以控制在一定的合理范圍內(nèi)，這需要根據(jù)不同的金屬材料、采用的溶液配方及其他工藝條件共同考慮，并通過試驗后決定。

除此之外，蝕刻還和所采用的工藝方法有關(guān)。上述主要是針對化學(xué)蝕刻和電化學(xué)蝕刻方法中的主要參數(shù)而言。至于采用激光蝕刻或超聲波蝕刻時，則還需要考慮激光發(fā)射及超聲波發(fā)射參數(shù)與蝕刻效果和質(zhì)量的關(guān)系，要找到合適的操作參數(shù)才能取得效果。