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不锈钢蚀刻

文章出处:本站  责任编辑:Editor  人气:1250  发表时间:2018-11-27 14:20:22  【

 一 不锈钢蚀刻技术 

利用对不锈钢表面的侵蚀作用,从不锈钢表面去除金属的处理技术。 
(1) 电解不锈钢蚀刻 (electrolytic etching) 
用母模作导电性阴极,以电解液作媒介,对加工部分,集中实施蚀刻的侵蚀去除法。 
(2) 化学不锈钢蚀刻 (chemical etching) 
利用耐药品被膜,把蚀刻侵蚀去除,作用集中于所要部位的方法。 
照相蚀刻技术 (photo-etching process) 
在金属表面全面均匀形成层状的感旋光性耐药品被膜 (photo resist) ,而透 过原图底片,用紫外线等曝光,后施以显像处理,来形成所要形状的耐药品被膜之被覆层,再以蚀刻浴的酸液或碱液,对露出部产生化学或电化学侵蚀作用,来溶解金属的加工技术。 
(3) 化学不锈钢蚀刻不锈钢蚀刻技术之特性 
•  不需要电极、母型 (master) 等工具,故无需此等工具之维护费。 
•  由规划到生产间所需时间短,可作短期加工。 
•  材料之物理、机械性质不受加工影响。 
•  加工不受形状、面积、重量之限制。 
•  加工不受硬度、脆性之限制。 
•  能对所有金属 ( 铁、不锈钢、铝合金、铜合金、镍合金、钛、史泰勒合金 ) 实施加工。 
•  可高精度加工。 
•  可施复杂、不规则、不连续之设计加工。 
•  面积大,加工效率良好,但小面积时,其效率比机机械加工差。 
•  水平向之切削易得高精度,但深度、垂直方向不易得到同机机械加工之精度。 
•  被加工物之组成组织宜均匀,对不均质材,不易加工顺利。 
早就公元前,人类就开始使用铁来制作工具、武器,但早期的铁都主要来自天外殒石。随着人们对冶铁技术及炼钢技术的发明,才开始了大规模对钢铁的使用。对于钢铁的化学蚀刻早期也主要用于铠甲和兵器图文的制作,到了近代有了模具压花纹的蚀刻,到目前为止,工具钢类在化学蚀刻方面还是主要用于各种图文模具的制作。随着不锈钢,各种镍合金钢以衣其它高强度钢的发明,为化学蚀刻增添了新的功能。从此,钢在这里已是一个广义的名词,它包括了普通意义上的钢铁,这些钢主要是指一些工具钢、模具钢和其它普通钢材;而更多的是指各路系列的不锈钢及其它金属的特种钢。除了航空航天工业外,现在高档电子产品的壳体及一些铭牌都会使用到不锈钢的化学蚀刻技术。
一、针对不锈钢蚀刻的普通型蚀刻液
普通不锈钢多采用HNO3 和H2SO4混酸进行蚀刻,也有采用FeCl3进行蚀刻。在这些蚀刻液中常常加工H3PO4和金属离子以降低被蚀刻表面精糙度以及溶液的可控性,使其成为这类合金使用最广泛的蚀刻液。1%Cr-Mo钢也可采用18%的H2SO4和5%的HNO3在65度左右的情况下进行蚀刻,蚀刻过程中依靠添加H2SO4和HNO3来控制蚀刻速度,溶液可不经老化处理,表面粗糙度随金属离子浓度的增加得到降低。在正确控制的情况下,溶液能一直使用到含40g/L的金属离子为止,蚀刻速度和表面粗糙度变化不大,这类蚀刻液对多种低合金不锈钢也有不错的蚀刻效果。
二、针对不锈钢蚀刻的王水型蚀刻液
王水型蚀刻液在耐蚀钢(不锈钢)和镍合金的化学蚀刻中得到了广泛使用,特别是航空航天工业的某些关键部件都大量采用这种方法进行加工。这种类型的蚀刻液一般都是由HNO3、盐酸和H3PO4组成。这种蚀刻液是通过游离酸和硝酸盐的比例来控制,用这种方法能够成功地用于多种金属的化学蚀刻。
在王水型蚀刻过程中,从蚀刻液中溢出的气体大多数是由氮和氧化物所组成,氢的析出很微。这表明在王水型蚀刻液中不锈钢和蚀刻液之间的反应是一种H+的氧化反应,而可能是金属首先被HNO3氧化,氧化的金属离子迅速和Cl-结合而被溶解。
三、不锈钢蚀刻的技术效益
任何金属的切削方法,其目的不外乎从零件的指定位置上把材料切除下来,以获得设计人员所要求的形状。化学蚀刻作为一种切削金属的另一类方法具有以下两个最突出的优点:
1、它能从那些很难加工的材料或零件的某些部位上,非常容易地把零件上的材料切除下来,而要用其它方法来做到这一点,则必须支出昂贵的加工费用,甚至是难于进行的;
2、这种工艺方法用以进行切削的刀具是一种液体,而与这种液体相接触的,则是它要加工的所有表面,而此,在进行腐蚀加工的过程中,没有任何机械强制力加诸于所要腐蚀切削的表面上。同时这种液体刀具,对于加工所要达到的最终形装来说,化学蚀刻不会受到切削刀具半径大小的限制,也不存在切削刀具对工件的可达性问题。从生产的角度来看,液体刀具的另外一个优点是:它能够在一个板材的上,下两个面同时进行腐蚀加工。这一点,不仅大大减小的因内应力释放而引起的弯曲变形,而且还使全部的生产加工过种的工时显著减少。
针对蚀刻加工的一些常见不锈钢表面处理相关内容
1、不锈钢表面处理技术
不锈钢所具有的独特强度和优越的防腐性能等良好的特性,使其应用前景越来越广,但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术的发展程度。不锈钢表面处理技术主要包括以下几种:
不锈钢电镀:不锈钢表面由于在空气中的钝化状态,电镀前必须经过特殊的前处理工序后,方可进行正常的电镀。
不锈钢的钝化:凡是不锈钢零件,如无电镀或其它涂层要求,一般都要经过钝化处理,才能当成品使用或装配成部件。
不锈钢的抛光:为了取得不锈钢表面的光浩度,光亮度和延长使用寿命,可能对不锈钢进行机械抛光,继而化学或电解抛光。
不锈钢着色:可以通过化学,电解着色的手段,在不锈钢表面获得不同的颜色,如黑色,彩色等等。
不锈钢蚀刻加工的材料常见问题解答
1、不锈钢为什么会生锈?不锈钢的抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身的化学组成、晶间结构、使用条件及环境介质类型而改变的。不是任何一种不锈钢在任何环境下都能耐腐蚀,不生锈的。不锈钢表面有一层富铬氧化膜(保护膜)防止氧原子的渗入及氧化,从而获得搞锈蚀的能力。一旦有某种原因,这种薄膜遭到了不断的破坏,空气或液体中的氧原子就会不断的渗入或金属中的铁原子不断的析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断的锈蚀。
2、不锈钢加工的过程中的注意事项?加工区:不锈钢件的加工区域应相对的固定。不锈钢件的加工区的平台应采取隔离措施,如铺上橡胶垫等。不锈钢件加工区应避免对不锈钢件的损伤与污染。下料:不锈钢件的下料采用剪切或等离子切割、锯切等。机械加工:不锈钢件在车、铣等机械加工时也应注意防护、作业完成应清理干净工件的表面油污、铁悄等杂物。成型加工:在 卷板、折弯过程中,应采取有效措施避免造成不锈钢件表面的划伤和折痕。
化学蚀刻对不锈钢类力学性能的影响
不锈钢材经化学蚀刻后对持久载荷、弯曲性能、和疲劳性能都会产生影响,其影响的程度和钢材的种类及蚀刻剂的性能有关。一般来讲,化学腐蚀对不锈钢的静力影响强度没有多大影响,但是对抗疲劳性能有所下降,不过这种下降可以通过喷射技术来得到改善。高强度不锈钢在经过化学蚀刻之后,在静力强度方面没有任何下降,甚至在某些情况下,疲劳性能也不受影响,而在另外一些情况下,只是受到轻微的影响。化学蚀刻后所达到的表面粗糙度,在任何情况下都将显著影响高强度不锈钢的疲劳寿命。但通过喷射技术处理可用来提高高强度不锈钢在化学腐蚀后的疲劳寿命,这一点和铝合金经化学蚀刻后的喷射处理是一致的。至于化学腐蚀对不锈钢材的持久载荷、弯曲性能的影响,主要娶决于化学腐蚀加工后的表面较低的粗糙度,对于经过精细研磨过的不锈钢材可得到更好的效果。
不锈钢蚀刻化学烟雾对操作人员的危害
  一、不锈钢蚀刻及化学烟雾对操作人员的危害
       化学蚀刻这一特殊的加工方法所使用的腐蚀材料,会对操作人员的健康产生很大的影响。在金属蚀刻中有两个重要的方面对人的健康会产生危害。
1、蚀刻液的影响
        金属蚀刻都是在强酸或是强碱性的腐蚀液中进行。对钛及高合金钢的腐蚀液中还会有氟化物的存在,特别是对钛的蚀刻会使用到大量的氟化物,对人的健康影响更大。这些腐蚀液很容易地把金属材料蚀刻掉,显然对人体的组织细胞同样也会发生腐蚀或破坏现象。因而在生产中选择腐蚀剂的成分及浓度的控制是极其重要的。
        对于从事化学蚀刻或有关的所有工作人员,都必须经过充分的培训,并根据工作的性质和岗位要求,穿戴必要的工作服,以防止溅出的强酸强碱对工作人员造成危害事故。这种事故都是腐蚀液溅出或在配制腐蚀液、搬运酸时不慎溅出或翻倒,这就意味着有大量的硫酸,硝酸,盐酸,氢氟酸等强酸在失去控制的情况下对操作人员和其他人员造成威胁。在生产中只要认真做好防范措施,发生严重事故的情况是很少的。但这并不能代表我们就可以放松警惕,很多事故往往就发生在我们认为它不会发生的时候,并且这种事故一旦发生其后果往往是很严重的。
2、各种蚀刻性气体及烟雾的影响
       金属蚀刻过程中会产生大量的酸雾或碱雾,这些烟雾对人体的表面看不出什么损伤,但对人的呼吸系统会造成损害,甚至是很严重的损害。所以在进行蚀刻加工时应特别注意蚀刻间的排风设施的可靠性,这里所说的排风设施的可靠性并不是简单地把这些酸雾,碱雾直接排向周围环境,而是要经过中和处理后再排出,否则未经处理的酸雾和碱雾直接排出,同样会对周围的人员造成危害,并严重污染大气,对坏境造成破坏。对于那些容易有强腐蚀气体逸出的蚀刻加工过程,可采用密闭蚀刻间进行遥控操作腐蚀。对人体健康有危害的常见腐蚀剂有以下几种。在金属蚀刻,抛光等工序生产的氮氧化物气体不仅对工作人员造成严重危害而且对环境和大气也会造成严重影响。
铝合金的腐蚀剂危害:溅射到皮肤上,面部,眼睛等               
雾气危害有两种:  (1)蚀刻时产生的氢气,虽然氢气对人体和环境无危害,但高浓度集聚的氢气易爆炸;(2)蚀刻时产生的碱雾:由于铝合计的碱性腐蚀液中NaOH浓度高时,同时也是在高温情况下进行蚀刻加工,所以会有大量碱雾生成,碱雾会在空气中形成气溶胶,滞留较长时间,人体吸入会严重损害呼吸系统,同时这些碱雾排放于环境中也会对周边环境的生态造成二次污染。
钢/镍合金的腐蚀剂危害:强腐蚀剂液体飞溅到皮肤上,面部,眼睛上等。同时氢氟酸对人体是特别危险的
雾气的危害:腐蚀性和窒息的雾气,对生产者和环境都会造成危害。蚀刻产生的氮氧化物和HCl雾气对大气的破坏很严重,同时也危害人体呼吸系统和神经系统
铜合金的腐蚀剂危害:腐蚀性液体飞溅到皮肤上,面部,眼睛上等。高价铁的排放和被人体吸入都会造成很大的危害
雾气的危害:腐蚀性和窒息性的雾气,对生产者和环境都会造成危害
         在化学蚀刻中所使用的各种腐蚀剂,及在蚀刻过程中所产生的各种腐蚀性有毒性气体,对人体的危害远不止以上所列举的内容,而这些腐蚀性和有毒性的气体在被排放到空气中后对环境和大气的危害更甚。所以当我们还在进行化学蚀刻工厂设计时,就必须要考虑到这些负面因素对人体和环境的危害。我们从事这项工作不仅仅是为了利益,同时更重要的是为了保障人员的身体健康和良好的生态环境。
 
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