影響金屬蝕刻過(guò)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(hào)及金相組織結(jié)構(gòu)都對(duì)蝕刻的過(guò)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(méi)有其他金屬成分的干擾與影響，所以在蝕刻過(guò)程中的溶解及反應(yīng)都比較簡(jiǎn)單，表面溶解比較均勻，蝕刻相對(duì)比較光滑。對(duì)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(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(qiáng)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(duì)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(wú)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(shí)，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(duì)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(guò)機(jī)械加工的方法整平，如磨削、車削、研磨、拋光等進(jìn)行處理，達(dá)到整平、除銹、除膜、變形層的目的，然后還可以通過(guò)化學(xué)拋光、電解拋光等進(jìn)一步精飾。如果不進(jìn)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(guò)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(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)配方。每種配方都是相對(duì)于某種金屬材料使用的，不可能用于各種材料。不過(guò)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(jìn)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(shí)，金屬的蝕刻過(guò)程要能夠控制掌握，不能一發(fā)而不可收拾。

(四)蝕刻過(guò)程的操作條件 

1.溶液的溫度

溶液的溫度對(duì)蝕刻的過(guò)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(guò)高，反應(yīng)速度過(guò)快，使過(guò)程難以掌握及控制。反應(yīng)過(guò)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(shí)溶液消耗量大，壽命短。但溫度過(guò)低，溶解反應(yīng)緩慢，蝕刻時(shí)間變得很長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益低。因此要通過(guò)試驗(yàn)，找出適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂品秶⒃诓僮髦袊?yán)格執(zhí)行。

2.蝕刻溶液的流動(dòng)狀態(tài)

蝕刻過(guò)程就是金屬的腐蝕溶解過(guò)程。溶液的攪拌可以增加對(duì)流，有利于金屬不斷地與新的溶液接觸并反應(yīng)，同時(shí)也有利于腐蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，這樣可以增強(qiáng)蝕刻的進(jìn)程，有利于蝕刻的進(jìn)行，因此，可以通過(guò)通壓縮空氣或人工攪拌來(lái)增加溶液的流動(dòng)性，改變?nèi)芤旱牧鲃?dòng)狀態(tài)，從而蝕刻可以順利進(jìn)行。

3.蝕刻電流密度的影響

在電解刻蝕過(guò)程中，需要通過(guò)電流來(lái)溶解金屬。根據(jù)法拉第定律，通過(guò)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(shí)間短。但是電流密度過(guò)高，溶解速度太快，腐蝕產(chǎn)物來(lái)不及清，會(huì)積累在蝕刻表面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，特別是對(duì)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(guò)試驗(yàn)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(duì)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(shí)，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。