丝网印刷与金属蚀刻技术Word格式.docx
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金属蚀刻的关键之一就是需要可靠的耐蚀保护层，这种保护要能牢固地粘附在金属表面，而且还要能显示出精细美观的图文来。
一般加工方法、印刷方法都难以实现，吸、只有丝网印刷是最可靠、最有效的方法。
它是金属蚀刻工艺的关键。
关于丝网印刷技术，本刊发表过不少专业文章，专业书籍也不少，本文不作介绍。
丝网印刷在金属蚀刻中的应用分为两种情况：
3.1 直接丝印图文
印料使用与金属粘合牢固、耐酸（或耐碱）、耐电镀的油墨，以往这些印料都是用户自配，例如：
配方1：
白厚漆 80% 酚醛清漆 20% 汽油 适量
配方2：
黑厚漆 80% 醇酸清漆 15% 120＃汽油 5%左右－－－－
配方3：
白厚漆 70% 沥青漆 30% 120＃汽油 余量
这样的配方原料易得、价格便宜、抗蚀性好、透印力强、和金属结合牢固、去除方便。
但图文精细度要求高，或大批量应用，自配往往达不到要求，甚至还带来意外的麻烦，所以就要选用专业厂生产的专用抗蚀印料。
近年来，随着印制事业的发展，这类抗蚀油墨很多，表1所列，仅是举几个例子而已。
在上述印刷中，图文的精细度全靠网印来保证，它牵涉到网具选择、绷网、制印版、印刷工艺等多种因素，所以要求更高的就难以保证，需要采用下面的办法。
3.2 网印液态光致抗蚀油墨
在金属表面涂布一层均匀的感光膜层，这种涂布方法，可用喷涂、刷涂、淋涂，但对尺寸不太大（A4左右）的平面，丝网印刷是最方便、可靠的方法。
感光膜层面经曝光、显影形成图文。
这种光致抗蚀油墨是由光聚合树脂，光交联剂，光引发剂等组成，它不同于一般油墨，它有感光性能，要避光使用。
这种油墨丝印涂布都是满板印刷，采用100目－200目丝网，也有用至300目的，这时为了保证印层均匀，不出现“白点，”往往印刷两次。
油墨对印刷环境要求也比较高：
（1）因为是感光材料，室不能有强光或直射的，一般用黄色灯光及黄色窗帘；
（2）室清洁程度要求较高，为防止灰尘，最好是净化车间，在精细产品中，一粒灰尘往往就会造成几条断线；
（3）在满足上述两个条件外，还要注意室温湿度及通风换气。
印好后要烘干，一般温度在60℃－100℃围，绝对不要高温，否则将影响显影和蚀刻；
时间在15分钟左右，以膜干不粘手为准。
在这些过程中仍然要注意避光和防止灰尘。
光致抗蚀油墨国外生产单位和品牌都很多，举例如表2。
表1：
几种耐蚀刻油墨
序号
油墨名称
型号
制造商
1
线路板油墨
8100系列
胡棣油墨厂
2
耐腐蚀油墨
I、II
市纸印厂
3
自干抗蚀印料
锡山市春光油墨厂
4
线路板汞墨
牡丹牌80－61
油墨厂
5
热固抗腐蚀油墨
DA－264B－380B－262C－290C
日祥贸易公司代理
6
光固耐腐蚀图形油墨
UE-9000B
日祥贸易公司
7
防腐墨
ER1-3
余杭星桥丝印油墨厂
8
耐酸（碱）抗蚀油墨
RI-216BRI-220B
科旺特种油墨厂
9
UV硬化型抗蚀刻油墨
UV-1000
雄震贸易代理
10
碱溶性抗酸蚀油墨
蓝99-956墨99-200K
新加坡友联油墨及用品
表2：
新型液态光致抗蚀剂
DLN-1
德利科技
水溶性光致抗蚀油墨
DH001
市东华精细化工厂
液态感光抗蚀耐电镀油墨
LPR-800G
科旺特种油墨厂
光成像液体抗蚀剂
JL-RS1000
佳隆泰科技有限发展公司
网印型光成像抗蚀抗电镀油墨
LTD-P2108
力拓达科技有限责任公司
液态抗蚀刻油墨
77T-100T
普利斯登科技股份
显像型抗蚀刻油墨
PER-15SC1502
太阳油墨股份
液态照相抗酸蚀油墨
99-240
上述油墨一般都是耐酸不耐碱的，其性能和工艺不同，品种也有所差别，例如：
（1）太阳油墨公司的PER-15系列油墨
颜色：
蓝色
含固量：
30%wt~70%wt
粘度：
1PS~200
保存期：
4个月（20℃以下，暗处）
固化温度：
70℃~80℃10分钟~15分钟
曝光量：
60~100mj/平方厘米
显影：
1%Na2co3
蚀刻：
Fecl3Cucl2
脱膜：
3%~5%NaOH45℃
（2）德利科技公司的液态光致抗蚀剂
颜色：
蓝绿色
比重：
1.21g/立方厘米
细度：
≤3um
4000CPS
固化：
85℃30分
曝光：
80W/cm30秒
0.5~1.0%Na2co330℃
坚膜：
140℃30分或180℃10分
脱膜：
5%NaOH50℃
所以在使用中首先要熟悉该产品的说明书，对不同产品要区别对待，尽管它们小异，对小异也不能忽视，有些问题要在实践中积累经验。
例如有些油墨介绍中没有“坚膜”这道工序，但在双面蚀刻精细线条时发现加紧坚膜工序比不坚膜好；
又如脱膜一般都介绍用3~5%NaOH水溶液40℃~50℃去除，实际上这样的温度偏低，脱膜不净或脱不掉，大量生产中往往采用“碱煮”，即用5%NaOH溶液加热至接近沸腾，即90℃左右，脱膜才能快速有效进行，当然这要看工件的材料，如果某材料高温下要和碱液起作用，那就不能“碱煮”了。
4蚀刻剂
蚀刻剂即蚀刻时用的腐蚀药水。
不同材料要选用不同的蚀刻剂，其中三氯化铁溶液是用得最早、最普遍的蚀刻剂，但污染问题是它的致命弱点，在能不用它的场合，人们尽量避免用它。
例如印制电路板行业20多年前用三氯化铁的厂家比比皆是，而现在早已不用了，代之而采用可再生或回收的氯化铜溶液，但在其它行业，三氯化铁溶液仍然被看作是一个有效的通用蚀刻剂，只是对于不同基材、不同蚀刻对象，它的工艺规如浓度、温度等有所不同而已。
作者以为用三氯化铁作蚀刻剂的人，必须对其污染进行治理，否则它将因公害而被禁止。
多年来，作者边学习边实践，收集到一些蚀刻剂的配方，多数是别人的介绍，本人并未一一验证，罗列出来，供同行们参考。
5蚀刻技术
有了蚀刻剂不代表就能蚀刻出合格的产品来，它还和选用蚀刻方式--蚀刻设备的关。
5.1手工蚀刻
即将蚀刻液置于溶器中，保持一定温度，将被蚀刻的工件浸入液中，不时搅动蚀刻或晃动式件，直至蚀刻完成。
它的加工速度慢，侧面腐蚀严重。
但用于测试腐蚀液的性能，或个别少量制作还是可以的。
5.2卧式蚀刻机
如图1所示，转动的叶轮将蚀刻液打到工件上进行蚀刻，使用方便。
铭牌、平面压模等多用此法，适合单面使用，在刻到一半的时候，需倒过头来继续蚀刻，这样做是为发蚀刻均匀。
5.3立式蚀刻机
如图2所示，这种蚀刻机下中央是一根高速旋转的硬塑管，圆周上分布若干小孔，使S大≥nS小式中：
S大：
硬塑管径圆截面积
S小：
硬塑管上小孔圆面积
N:
硬塑管上小孔个数
硬塑管下端有纹与一尼龙塞旋紧，塞的高度与直径相等。
尼龙塞四周有8~10条斜孔，其倾斜方向与硬管旋转方向相反，倾斜角度一般在45℃左右，这样当硬塑管旋转时，蚀刻液就被尼龙塞上斜孔导进硬塑管中，由于离心力的作用，又从小孔中甩出到工件表面，进行蚀刻。
塑管四周都可放置工件，所以它的空间利用率较卧式蚀刻机高，其它情况和卧式差不多。
5.4喷淋式蚀刻机
如图3所示，它是比较理想的蚀刻设备，即可双面蚀刻，也可单面蚀刻。
蚀刻比较均匀，侧腐蚀较小，蚀刻纯度较快，不易产生过腐蚀。
温度、传送速度、喷淋压力都可调节或自控，适合于大量生产，但与目前蚀刻机相比其设备投资较大。
5.5电解蚀刻机
如图4所示，电解蚀刻机对铭牌一类的需化学铣削的工件特别合适，其特点是：
（1）加工速度快，一般比单纯化学蚀刻快10倍左右，例如对铝板约0.5~1.0mm/min;
铜板0.5~1.0mm/min;
不锈钢0.1~0.15mm/min
（2）能用“蚂蚁啃骨头”方式加工较大的工件。
（3）被电解蚀刻的腐蚀面平整洁净。
（4）最大的优点是蚀刻液无污染，基本无腐蚀，无独害。
目前国生产电解蚀刻机的单位已不少见，举例如表6
6有关问题
6.1侧腐蚀是蚀刻加工中不可避免的问题，图5是其示意形象。
人们研究这个问题，引入了腐蚀系数（etchfactor）概念
K=H/B
式中K--腐蚀系数
H--蚀刻深度
B--侧腐蚀宽度
蚀刻工艺的努力方向就是要尽量增加K值，减少侧腐蚀，一般K值大于1，才有正式生产价值。
影响侧腐蚀的因素很多，如：
（1）蚀刻剂（腐蚀液）的选择；
（2）蚀刻方式（设备）的选择；
（3）工艺规的选择；
（4）缓冲剂的研究和应用，这里的缓冲剂的应该理解为侧面保护或侧腐蚀防止剂。
6.2蚀刻工件的后处理问题
蚀刻的保护膜去除之后，就显露出光泽金属本色，例如黄铜装饰件、铭牌、未腐蚀的凸处是光亮的，被蚀刻的部分则是亚光的，层次清晰，经漂洗后，表面罩上保护漆，即为成品，也有在被蚀刻的凹处填上色漆，形成彩色图文，再罩以保护漆。
高档的艺术品，脱膜后往往还要电镀，镀合金或填金，再填漆或直接罩光。
也有局部电镀的，例如保护膜暂不去除，在被蚀刻部分镀上其它颜色（如银白色），然后去除保护膜，这样就是黄、白（金、银）二色的产品了，处理得好，效果高贵，华丽。
对于工业产品中使用的不锈钢材质的零件，一般去除保护膜，清洗干净就行了。
对于装饰件、工艺品，最终的表面处理，通常总是用有机涂层保护，如烘干型涂料，紫外光固化涂料（UV涂料），或电泳涂料。
表3 铜及铜表合金的蚀刻剂
配方
使用温度
1、FeCl330~40g/
50℃
2、FeCl3600g;
HCL20ml;
H2O1000ml38~40°
Be'
40~50℃
3、FeCl3350g/l
40~60℃
4、FeCl338~42°
40℃
5、FeCL3（25~45°
）1000ml;
HCL200ml
30~40℃
6、FeCl3（45Be'
）100g;
HNO3100g;
H2O50g
30~35℃
7、CuCL230~35g/l
35℃
8、CuCL2200g;
NaCl100g;
HCL100ml;
H2O900ml
9、CuCL2150~450g;
NH4Cl饱和；
H2O100ml
10、CuCL100g;
NH4OH670ml;
NH4Cl100g;
H2O330ml;
PH=9.6~10
40~60℃、
11、CuCL50g;
H2SO4250ml;
H2O630ml;
ECS-036ml
12、H2O2（27%）50ml/l;
H2SO4200ml/l;
NH4CL10~20g/l;
H2O750ml
50~55℃
13、H2O27~10%;
H2SO415~18%;
AgNO3300PPM;
非那西汀400PPM
≈45℃
14、H2O2266ml/l;
H2SO493ml/l;
AgNO30.5g/l;
H3PO435ml/l;
脲素10g/l;
正丁醇12.3ml/l;
H2O600ml
室温
15、（NH4）2S2O8240g/l;
H2SO413ml/l
40~45℃
16、（NH4）2S2O8220~260g/l;
HgCL26~8mg/l;
H3PO450~100ml/l
17、（NH4）2S2O8100g/l;
氨水150ml/l;
稳定剂（苯二甲酸等） 0.01~0.5%
18、（NH4）2S2O88~16g/l
32~50℃
19、CrO322~30g/l
20、CrO3240g/l;
H2SO4180g/l;
NasO440g/l
表4 钢铁的蚀刻剂
1、FeCL335~45Be?
20~40℃
2、FeCL334~38g/l
3、HNO3100ml;
45°
FeCL3100ml;
H2O200ml
4、HNO3:
HCL3:
H2O=1:
2:
3Vol
5、HNO310~15%Vol
6、HNO3 20%；
H2SO4 5%;
H3PO45%;
Vol
60~70℃
7、HNO348%;
H2SO45.5%;
H3PO411%;
醋酸 5.5%；
8、草酸 25g/l;
H2O213g/l;
H2SO41g/l
20~30℃
9、HNO330%;
醋酸 30%；
H2O 40%；
0、HNO3300ml;
AgNO335g;
H2O700ml
表5 不锈钢类材料的蚀刻剂
1、FeCL345~48°
30~50℃
65℃
3、FeCL3+HNO3
4、FeCL30~42°
100ml；
H2O2 25ml;
HF25ml
5、FeCL340~45°
100ml;
HF40ml;
HCL15ml
6、HCL50%;
HNO3 13%；
H2O 余量；
H3PO4 少量；
HF 少量
7、HCL 20%；
HNO3 20%；
H2O 60%
8、HCL 50%；
HNO3 5%；
H3PO4 2.5%；
9、HCL100份；
HgNO36.5份；
H2O 100份
10、HNO3 5%；
H2SO4 18%
62~64℃
表6 几种电解蚀刻机
载自特印网www.isgia.
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