不锈钢蚀刻片加工中酸一碱二步法步骤一:酸性纹理预蚀刻

时间:2013-6-12 作者:dlz0099 分享到:

不锈钢先通过常规化学除油后,进入这一步骤用酸性预处理溶液进行预处理。在这一处理过程中.一方面通过酸性预蚀刻液在其表面形成密集点蚀集合的微粗化面;另一方面由于在蚀刻液中加入了一定量的较不锈钢电位为正的一种或几种金属离子(如Zn2+ , Fe3+ , Cu2+ , Niz+等),这些金属离子在蚀刻过程中会与不锈钢发生置换反应而析出.并附着在不锈钢表面。这一步要控制置换金属离子的量.使其密集不连续地附着在整个不锈钢表面.并有一定附着力。

使通过第一步骤处理后的不锈钢表面.一方面有密集、均匀的点蚀集合;另一方面在不锈钢整个表面还有一层密集而不连续的置换金属覆盖层。这些被置换出来的金属就像无数小岛一样密集地不连续地附着在不锈钢表面上.也称为“正电岛”.是一种较不锈钢电位为正的金属“小岛”,这个典型例子就是在加工狭缝片、入射狭缝片、掩膜板、金属MASK时特别要注意。

也可理解为是特意在不锈钢表面上形成的不均一夹杂物.由于这些夹杂物相对不锈钢的电位来说更正,使它在以后的蚀刻过程中构成了很多的微电池,电位较正的部分得到暂时保护,而相对电位较负的部分则被优先蚀刻。这一特征在进行第二步骤碱性处理时。有很重要的作用。这些正电岛虽然在酸性预处理过程中,会随着周围不锈钢的腐蚀而离开不锈钢表面或者是被腐蚀液直接腐蚀而进入溶液.但进入溶液后.这些正电位金属离子又会迅速再次置换析出沉积在不锈钢表面。直到酸性预处理过程的结束。

这一步骤决定了纹理粗糙度及表面状态。同时,要求被蚀刻表面一方面有尽可能细而多的点蚀,另一方面又要尽可能减少对基体金属的腐蚀,像加工金属掩膜板、不锈钢掩膜板、五金掩膜板时,不锈钢的表面就要很多细而多的点蚀。要达到这一目的.其一正确选择正电位金属离子的种类、浓度及多种正电位金属离子之间的比例;其二.使用合适的酸度以达到对蚀刻速度的控制。

通过大量研究实验发现.预蚀刻溶液中主要以铁离子为主时.纹理粗糙度较高;主要使用以锌为主的无铁预蚀刻液,纹理粗糙度较前者为低。前者称为铁离子方案,后者称为非铁离子方案或锌离子方案。
铁离子方案是指在预处理液中铁离子浓度占主导地位.再辅助其他金属离子。铁离子占主导地位的酸性预处理方法和非铁离子酸性预处理方法相比.更容易形成粗糙度较高的纹理效果。
在给定酸度条件下.由于不锈钢表面质点的不均一性.在表面钝化膜缺陷处.卤素离子带着铁离子和其他正电位金属离子穿透膜层与基体金属发生反应。

一方面产生点蚀源并进而产生点蚀,另一方面.铁和其他金属被置换而覆盖在裸露金属表面形成夹杂物。夹杂物相对于未被金属覆盖的部位电位为正,而被暂时得到保护;未被金属覆盖的不锈钢钝化膜电位较负,受溶液中卤素离子和氧化性离子作用于这些部位而被腐蚀。由于蚀刻液酸性较强。

对置换金属会发生不同程度的蚀刻,同时在蚀刻部位又会被溶液中的氧化性离子和H+所钝化。在新的钝化膜缺陷处又重复上述腐蚀过程。直到蚀刻过程结束。这两方面的总和共同完成不锈钢表面密集点蚀集合的腐蚀过程及夹杂物的形成过程。相关反应式如下。

M,t++Al一M十A13+ ?(3-21) ?式中M—金属离子(铁、铜、镍等);?11—金属离子化合价。

3Fe3十+Al—A12O3+6HCI一Fe+2 H+一3 Fe2++A12O32A13+十6C1一+3H2()Fe2++H:个

A13++3C1一十H,个

Al+3HC1一(3-25)
溶液中金属离子总浓度不能过高。金属离子浓度过高。会迅速大量沉积在不锈钢合金表面,并形成封闭。使溶液中的活性氯离子和氧化性离子难于和不锈钢发生反应,导致所需要的特殊腐蚀行为(即点蚀)不能顺利进行。
非铁离子方案是指在预处理溶液中不含铁离子。在这一方法中.根据不锈钢材质及表面效果要求,可向溶液中添加适量的H2 ()2作为点蚀促进剂,以锌为腐蚀调节剂,再辅以其他金属离子进行纹理预蚀刻。其原理和铁离子方案基本相同。相关反应式如下。
2A1+3H2O2—A 12 03十3H2() (3-26)
Zn2+ +A1— Al3+十Zn (3-27)
A1203+6HC1— 2A13+十6C1一+3H2O (3-28)
Zn+HCI— Zn2++Cl-+H:个(3-29)
Al十3HC1一A13+rt0L1 -I一 z rig ?(3-30)

不管是铁系或者是非铁系在进行酸性预蚀刻时.经预蚀刻后的不锈钢表面都有一层深色膜层。当把这层膜层去掉后可以看到不锈钢表面密集的点蚀集合及置换析出的金属小岛。这层膜是否需要去除后再进行下一步碱性纹理粗糙化蚀刻.在这里有一选择方案。
①如果需要一连续而均匀的纹理蚀刻表面。这一深色膜层不能去掉,经水洗后直接在下一步碱性纹理粗糙化蚀刻液中进行纹理粗糙化蚀刻。
②如果需要得到一非连续的纹理蚀刻表面.即经蚀刻后的纹理表面有分散的亮点。这一深色膜层就可以去掉后再在碱性纹理粗糙化蚀刻液中进行纹理粗糙化蚀刻。
通过这一步骤蚀刻后不锈钢表面还不具有所需要的纹理效果.只是一种潜在的纹理“影像”。也可认为这一步的酸性纹理预蚀刻是对不锈钢表面纹理所需晶纹的一个“曝光”成像过程。

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