Bài 6.8CắtChương 6 · Cắt và gia công phi truyền thống

Gia công hóa học và ăn mòn quang hóa

Mặt nạ in bằng ánh sáng để dung dịch ăn mòn chỉ hòa tan phần kim loại trần

Gia công hóa học loại bỏ kim loại bằng cách hòa tan nó, trong khi một mặt nạ bảo vệ những vùng bạn muốn giữ lại. Dạng phổ biến nhất của nó, ăn mòn quang hóa, in mặt nạ đó bằng ánh sáng, khá giống tráng phim ảnh. Lưới cạo râu điện, lưới loa điện thoại và các tiếp điểm điện tử siêu nhỏ được làm như vậy.

Ảnh: Adam Greig, CC BY-SA 2.0, qua Wikimedia Commons

Ăn mòn quang hóa · bốn giai đoạn ở mặt cắtĐọc bốn hình từ trái sang phải, hàng trên trước; các số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới.

Cách hoạt động

Làm sạch. Tấm kim loại được tẩy dầu mỡ và khử oxit để mặt nạ dính hoàn hảo.
Phủ. Cả hai mặt được dán photoresist (màng nhựa nhạy sáng).
Phơi sáng. Tấm nằm giữa hai phim mẫu (phim in hình dạng chi tiết) và được chiếu tia UV. Ánh sáng làm cứng lớp cản quang ở bất cứ nơi nào phim trong suốt.
Hiện hình. Một lượt rửa cuốn đi lớp cản quang mà ánh sáng không chạm tới, để lại các cửa sổ kim loại trần nơi sẽ cắt.
Ăn mòn. Tấm đi qua dưới các tia phun dung dịch ăn mòn ấm (dung dịch ăn mòn, thường là sắt clorua) ở cả hai mặt. Kim loại hòa tan từ trên và dưới cho đến khi hai bên gặp nhau và xuyên thủng.
Tẩy lớp phủ. Lớp cản quang còn lại được loại bỏ và tấm được rửa sạch. Hàng chục chi tiết thành phẩm sau đó được bẻ ra khỏi tấm từ các chốt giữ nhỏ.

Phay hóa học là người anh em lớn: một tấm hàng không vũ trụ lớn được phủ lớp che (lớp phủ cao su bảo vệ), mặt nạ được cắt bằng tay, và cả tấm được nhúng vào bể để làm mỏng các vùng chọn.

Thông số chính

Vật liệu: Gần như mọi kim loại: thép không gỉ, đồng, đồng thau, niken, nhôm, titan, hợp kim niken, bất kể độ cứng
Chi tiết thường gặp: Chi tiết phẳng, mỏng với chi tiết tinh xảo: lưới, bộ lọc, tấm đệm, lò xo lá, khung dẫn, khuôn stencil; gia công hóa học: các hốc mỏng trên da máy bay
Kích thước chi tiết: Tấm thường dày khoảng 0,01–2 mm; chi tiết từ vài milimet đến cỡ cả tấm; tấm gia công hóa học dài vài mét
Độ chính xác: Thường khoảng ±10% độ dày tấm; lỗ nhỏ nhất rộng xấp xỉ bằng độ dày tấm
Bề mặt hoàn thiện: Tấm giữ nguyên bề mặt ban đầu; mép cắt nhẵn, không bavia, có một gờ nhẹ ở giữa độ dày
Số lượng phù hợp: Từ mẫu thử trong vài ngày đến hàng triệu chi tiết; chi phí phụ thuộc số lượng tấm, không phụ thuộc độ phức tạp của chi tiết
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Dụng cụ rất ít: một phim mẫu tốn vài trăm đô la; dây chuyền ăn mòn và xử lý hóa chất mới là khoản đầu tư thực sự
Tốc độ: Ăn mòn thường loại bỏ vài phần trăm milimet mỗi phút từ mỗi mặt; một tấm mỏng đi qua trong vài phút

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Không bavia, không nhiệt, không ứng suất trong kim loại
Độ cứng không quan trọng
Dụng cụ rẻ, thay đổi trong vài giờ
Độ phức tạp miễn phí: 10 lỗ hay 10.000 lỗ chi phí như nhau

Hạn chế

Chỉ tấm mỏng, thường dưới khoảng 2 mm
Lỗ không thể nhỏ hơn nhiều so với độ dày tấm
Mép không vuông góc hoàn hảo: có chút khoét lẹm và gờ
Hóa chất ăn mòn cần xử lý cẩn thận và xử lý chất thải

Ứng dụng

Điện tửKhung dẫn, vỏ chắn nhiễu, tiếp điểm, stencil kem hàn
Hàng không vũ trụDa thân và cánh máy bay gia công hóa học, tấm đệm, bộ lọc
Ô tô và năng lượngTấm pin nhiên liệu, lưới ắc quy, cảm biến, tấm trao đổi nhiệt
Y tếLưỡi dao phẫu thuật, lưới cấy ghép, bộ lọc
Hàng tiêu dùngLưới cạo râu, lưới loa, chi tiết đồng hồ, tấm trang trí
Sở thích và trang sứcChi tiết mô hình lắp ráp, trang sức ăn mòn, bảng tên

Cách nhận biết

Một chi tiết kim loại rất mỏng với các lỗ hoặc hoa văn cực kỳ tinh xảo.
Mép cắt nhẵn, không bavia; dưới kính lúp, một gờ nhẹ chạy dọc giữa độ dày.
Những dấu chốt nhỏ quanh đường viền, nơi chi tiết được giữ trong tấm.
Chữ hoặc logo lõm xuống nửa độ sâu tấm (ăn mòn nửa chừng) trên bảng tên và chi tiết mô hình.

So sánh với

Cắt laser6.2cũng không cần dụng cụ cứng, nhưng làm nóng mép và cắt từng chi tiết một; ăn mòn cắt mọi chi tiết cùng lúc.Dập lỗ6.1rẻ hơn mỗi chi tiết ở sản lượng khổng lồ, nhưng cần khuôn đã tôi cứng và để lại bavia.Quang khắc13.2cùng ý tưởng ánh sáng và mặt nạ, thu nhỏ xuống các hoa văn trên vi mạch.

Xem video

Precision Micro · Từng bước của quy trình, giải thích rõ ràng

United Western Enterprises Inc. · Tham quan một xưởng ăn mòn quang hóa thực tế

NW Etch · Cảnh sản xuất phủ, phơi sáng và ăn mòn

Advanced Chemical Etching Ltd · Một dây chuyền sản xuất ăn mòn đầy đủ trong nhà máy

Xem ảnh thật

Wikipedia: Gia công quang hóa — các bước, vật liệu và ứng dụng
Wikipedia: Phay hóa học — lớp phủ che, vạch, nhúng bể và ứng dụng hàng không vũ trụ
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons

Ghi nhớ

Một mặt nạ in bằng ánh sáng quyết định nơi dung dịch ăn mòn hòa tan kim loại.
Nó phù hợp với tấm mỏng có hoa văn tinh xảo, phức tạp, và không để lại bavia hay hư hại do nhiệt.
Hãy tìm các lỗ rất nhỏ, mép không bavia và một gờ nhẹ ở giữa độ dày.