一種用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法及設備的製作方法
2023-05-20 17:01:01 1
一種用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法及設備的製作方法
【專利摘要】一種用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法及設備，涉及到不鏽鋼的蝕刻【技術領域】。解決現有三氯化鐵蝕刻溶液蝕刻不鏽鋼使用壽命短，蝕刻品質沒保證等技術不足，在首次蝕刻前，計量需蝕刻不鏽鋼總量，並對蝕刻溶液要進行取樣檢測；首次蝕刻完成後，計算出不鏽鋼損失量，同時再次對蝕刻溶液要進行取樣檢測；根據不鏽鋼損失量與蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含量變化量，在主控模塊中設定以後每一次蝕刻控制開啟第一添加泵和第二添加泵開啟的時間周期。提高三氯化鐵蝕刻溶液使用壽命，減少衝洗蝕刻機頻率，提高產能，使蝕刻溶液有較好的穩定性，提高產品質量，整體提高生產效益，降低成本有顯著的效果。
【專利說明】一種用三氯化鐵蝕刻不繡鋼的蝕刻方法及設備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及到不鏽鋼的蝕刻【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 化學蝕刻是通過化學反應利用化學溶液的腐蝕作用將不需要的金屬快速溶解除 掉的過程。化學蝕刻的基本工藝是；將初始金屬體進行常規的清洗和除油，使表面清潔，進 而在其表面復蓋耐酸油墨，並按照加工圖紙進行曝光，而後進行顯影和堅膜處理，再利用化 學蝕刻溶液腐蝕暴露的金屬，待腐蝕過程結束後，再將表面的油墨用強鹼性溶液去掉，最後 用水清洗乾淨得到蝕刻加工工體產品。
[0003] 三氯化鐵蝕刻溶液蝕刻不鏽鋼產生二氯化鐵：Fe+2FeCl3 - 3FeCl2這時蝕刻溶液 三氯化鐵溶液濃度在微量下降，二氯化鐵在微量增加。三氯化鐵濃度是蝕刻不鏽鋼的主要 因素，而二氯化鐵濃度是阻礙蝕刻不鏽鋼的因素。三氯化鐵蝕刻溶液蝕刻不鏽鋼微細加工 一段時間或是蝕刻加工一些產品後，該蝕刻溶液蝕刻能力逐步下降，以致到不能蝕刻到合 格產品。那麼就要整臺蝕刻機換新的三氯化鐵蝕刻液，還要洗機，三氯化鐵蝕刻溶液使用壽 命短。
【發明內容】
[0004] 綜上所述，本發明的目的在於解決現有三氯化鐵蝕刻溶液蝕刻不鏽鋼使用壽命 短，蝕刻品質沒保證等技術不足，而提出一種用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法及設備。
[0005] 為解決本發明所提出的技術問題，採用的技術方案為：一種用三氯化鐵蝕刻不鏽 鋼的蝕刻方法，其特徵在於所述蝕刻方法採用蝕刻機蝕刻，蝕刻機內的三氯化鐵蝕刻溶液 的0RP值650mv以上；蝕刻機在首次蝕刻前，計量需蝕刻不鏽鋼總量，並對蝕刻溶液要進 行取樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含量；首次蝕刻完成 後，計量完成蝕刻後不鏽鋼總量，從而計算出不鏽鋼損失量，同時再次對蝕刻溶液要進行取 樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含量；根據不鏽鋼損失量 與蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含量變化量，在主控模塊中設定以後 每一次蝕刻控制開啟第一添加泵和第二添加泵開啟的時間周期；第一添加泵開啟時添加劑 儲液槽中的添加劑開始向蝕刻機中添加，第二添加泵開啟時鹽酸儲液槽中的鹽酸開始向蝕 刻機中添加；電位檢測器按預設時間周期對蝕刻機內的蝕刻溶液的0RP值進行檢測監控。
[0006] 所述蝕刻機內的蝕刻溶液的指標範圍是：三氯化鐵質量百分含量33%?43%、二氯 化鐵質量百分含量〇. 50%?5. 0%、酸度（以HCL計）質量百分含量0. 39Γ2. 00%，蝕刻溶液密 度 1.40 ?1.50,溫度 40°C?54°C。
[0007] 當二氯化鐵質量百分含量大於1. 0%時，開始打開第一添加泵和第二添加泵；當二 氯化鐵質量百分含量小於〇. 5%關閉第一添加泵和第二添加泵。
[0008] 添加劑儲液槽中的添加劑為氯酸鈉；鹽酸儲液槽中的中裝有濃度> 30%的工業鹽 酸。
[0009] 所述蝕刻溶液添加有消泡劑，所述消泡劑的含量為0. 5~lg/L。
[0010] 所述消泡劑為op-10.二甲基矽氧烷、正辛烷和矽氧烷二元醇中的至少一種。
[0011] 電位檢測器每間隔1小時對蝕刻機內的蝕刻溶液的0RP值進行一次檢測監控。
[0012] 實現所述蝕刻方法的蝕刻設備，其特徵在於所述蝕刻設備包括有蝕刻機，其特徵 在於：蝕刻機中設有電位檢測器；還包括有添加劑儲液槽和鹽酸儲液槽；添加劑儲液槽和 鹽酸儲液槽分別經第一添加泵和第二添加泵與蝕刻機連接，電位檢測器連接有主控模塊， 主控模塊連接控制第一添加泵和第二添加泵。
[0013] 本發明的有益效果為：本發明首先通過測試三氯化鐵蝕刻溶液蝕刻不鏽鋼時，單 張不鏽鋼片蝕刻後損失量，推算出單位時間內三氯化鐵蝕刻溶液所需添加的氯酸鈉和鹽酸 的量，增加添加劑氯酸鈉和鹽酸，就是把產生的二氯化鐵轉換等量的補充到下降的三氯化 鐵濃度。這樣均衡保持三氯化鐵濃度不下降，二氯化鐵不增加；6FeCl 2+NaC103+6HCl - 6FeC l3+NaCl+3H20。使蝕刻機內三氯化鐵溶液始終保持在很強盛的氧化電位勢，用0RP表示一般 都在0RP值650以上。提高三氯化鐵蝕刻溶液使用壽命，減少衝洗蝕刻機頻率，提高產能， 使蝕刻溶液有較好的穩定性，提高產品質量，整體提高生產效益，降低成本有顯著的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1本發明的蝕刻設備結構方框圖。
【具體實施方式】
[0015] 以下結合附圖和本發明優選的具體實施例對本發明作進一步地說明。
[0016] 參照圖1中所示，本發明的蝕刻設備包括有蝕刻機，蝕刻機中設有電位檢測器，電 位檢測器用於檢測蝕刻機內三氯化鐵蝕刻溶液的ORP (Oxidation-Reduction Potential 氧化還原電位）值；在蝕刻機旁設置兩個150升容量的添加劑儲液槽和鹽酸儲液槽，添加劑 儲液槽用於儲放添加劑，添加劑優選為氯酸鈉，鹽酸儲液槽濃度> 30%的工業鹽酸，添加劑 儲液槽和鹽酸儲液槽分別經第一添加泵和第二添加泵與蝕刻機連接；為了達到自動化控制 第一添加泵和第二添加泵，實現自動對蝕刻機中添加氯酸鈉和鹽酸，本發明還包括有一個 主控模塊，主控模塊連接控制第一添加泵和第二添加泵，主控模塊根據預設參數控制第一 添加泵和第二添加泵開啟時間周期，保證蝕刻機內三氯化鐵濃度不下降，二氯化鐵不增加； 使蝕刻機內三氯化鐵溶液始終保持在很強盛的氧化電位勢，用0RP表示一般都在0RP值650 以上。電位檢測器還與主控模塊連接，由主控模塊對0RP值進行監控提醒。
[0017] 本發明的用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法： 採用上述蝕刻機蝕刻，蝕刻機內的三氯化鐵蝕刻溶液的0RP值650mv以上；配製三氯 化鐵蝕刻溶液時採用三氯化鐵的含量為30(T440g/L的標準；蝕刻機在首次蝕刻前，計量需 蝕刻不鏽鋼總量，並對蝕刻溶液要進行取樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯 化鐵的質量百分含量；蝕刻液中三氯化鐵和二氯化鐵含量值是根據GB/T1621-2008的要求 試驗方法和檢測規則來進行測試的是在蝕刻機裡面取樣品的，在化學實驗室裡進行測試獲 得。
[0018] 首次蝕刻完成後，計量完成蝕刻後不鏽鋼總量，從而計算出不鏽鋼損失量，同時再 次對蝕刻溶液要進行取樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分 含量；根據不鏽鋼損失量與蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含量變化量， 則可計算出單張不鏽鋼片蝕刻後損失量，推算出單位時間內三氯化鐵蝕刻溶液所需添加的 氯酸鈉和鹽酸的量，本發明的蝕刻方法尤其適用於大批量相同蝕刻效果的不鏽鋼。
[0019] 根據上述推算出的氯酸鈉和鹽酸的添加量在主控模塊中設定以後每一次蝕刻控 制開啟第一添加泵和第二添加泵開啟的時間周期；第一添加泵開啟時添加劑儲液槽中的添 加劑開始向蝕刻機中添加，第二添加泵開啟時鹽酸儲液槽中的鹽酸開始向蝕刻機中添加； 也即採用一次蝕刻消耗多少氯酸鈉和鹽酸，就緩慢均速或間歇地向蝕刻溶液中添加多少氯 酸鈉和鹽酸，達到消耗和添加均均衡保持，保證蝕刻機內的蝕刻溶液的指標範圍是：三氯化 鐵質量百分含量33%?43%、二氯化鐵質量百分含量0. 50%?5. 0%、酸度（以HCL計)質量百 分含量0. 39Γ2. 00%，蝕刻溶液密度1. 40?1. 50,溫度40°C?54°C。達到上述指標後蝕刻 機內的蝕刻溶液才能始終保持在很強盛的氧化電位勢，用0RP表示一般都在0RP值650以 上。一般情況下二氯化鐵質量百分含量大於1. 〇%時，開始添加氯酸鈉和鹽酸，小於〇. 5%停 止添加；大於5.0%自動添加很難維持正常蝕刻。或者根據三氯化鐵質量百分含量小於40% 時，開始添加效果較好，低於33%，效果差，是由於蝕刻溶液幹擾元素多了，會造成蝕刻效果 不佳。電位檢測器每間隔1小時對蝕刻機內的蝕刻溶液的0RP值進行一次檢測監控，以檢 測自動添加氯酸鈉和鹽酸是否正常，二氯化鐵含量波動是否大，輸出管道是否通暢，否則就 要及時調整和維護。
[0020] 蝕刻機內蝕刻過程中不鏽鋼與蝕刻液接觸方式為：不鏽鋼放置蝕刻液中用低壓噴 淋的方法將蝕刻液均勻的噴淋在不鏽鋼的表面。低壓噴淋的壓力為〇. 2(T〇. 35MPa。本發明 的蝕刻液可以增強側蝕，使邊緣光滑，蝕刻邊緣斜坡呈現圓滑狀，實現蝕刻面與不鏽鋼原有 基材表面的自然過渡，有效的應用各種高精密度的零部件及電子產品。
[0021] 所述蝕刻溶液可添加有消泡劑，所述消泡劑的含量為0. 5~lg/L。消泡劑為op-10. 二甲基矽氧烷、正辛烷和矽氧烷二元醇中的至少一種。
【權利要求】
1. 一種用三氯化鐵蝕刻不鏽鋼的蝕刻方法，其特徵在於所述蝕刻方法採用蝕刻機蝕 亥丨J，蝕刻機內的三氯化鐵蝕刻溶液的ORP值650mv以上；蝕刻機在首次蝕刻前，計量需蝕刻 不鏽鋼總量，並對蝕刻溶液要進行取樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵 的質量百分含量；首次蝕刻完成後，計量完成蝕刻後不鏽鋼總量，從而計算出不鏽鋼損失 量，同時再次對蝕刻溶液要進行取樣檢測，檢測出蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的 質量百分含量；根據不鏽鋼損失量與蝕刻液中二氯化鐵、游離酸及三氯化鐵的質量百分含 量變化量，在主控模塊中設定以後每一次蝕刻控制開啟第一添加泵和第二添加泵開啟的時 間周期；第一添加泵開啟時添加劑儲液槽中的添加劑開始向蝕刻機中添加，第二添加泵開 啟時鹽酸儲液槽中的鹽酸開始向蝕刻機中添加；電位檢測器按預設時間周期對蝕刻機內的 蝕刻溶液的ORP值進行檢測監控。
2. 根據權利要求1所述的蝕刻方法，其特徵在於：所述蝕刻機內的蝕刻溶液的指標範 圍是：三氯化鐵質量百分含量33%?43%、二氯化鐵質量百分含量0. 50%?5. 0%、酸度（以 HCL計）質量百分含量0. 39Γ2. 00%，蝕刻溶液密度1. 40?1. 50,溫度40°C?54°C。
3. 根據權利要求1所述的蝕刻方法，其特徵在於：當二氯化鐵質量百分含量大於1. 0% 時，開始打開第一添加泵和第二添加泵；當二氯化鐵質量百分含量小於〇. 5%關閉第一添加 泵和第二添加泵。
4. 根據權利要求1所述的蝕刻方法，其特徵在於：添加劑儲液槽中的添加劑為氯酸鈉； 鹽酸儲液槽中的中裝有濃度> 30%的工業鹽酸。
5. 根據權利要求1所述的蝕刻方法，其特徵在於：所述蝕刻溶液添加有消泡劑，所述消 泡劑的含量為〇. 5?lg/L。
6. 根據權利要求5所述的蝕刻方法，其特徵在於：所述消泡劑為op-10.二甲基矽氧 烷、正辛烷和矽氧烷二元醇中的至少一種。
7. 根據權利要求1所述的蝕刻方法，其特徵在於：電位檢測器每間隔1小時對蝕刻機 內的蝕刻溶液的ORP值進行一次檢測監控。
8. 實現權利要求1至7任一項所述蝕刻方法的蝕刻設備，其特徵在於所述蝕刻設備包 括有蝕刻機，其特徵在於：蝕刻機中設有電位檢測器；還包括有添加劑儲液槽和鹽酸儲液 槽；添加劑儲液槽和鹽酸儲液槽分別經第一添加泵和第二添加泵與蝕刻機連接，電位檢測 器連接有主控模塊，主控模塊連接控制第一添加泵和第二添加泵。
【文檔編號】C23F1/28GK104087941SQ201410341417
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】連大學 申請人:深圳市卓力達電子有限公司