第五講 腐蝕工業(yè)應(yīng)用南昌航空大學(xué)

報(bào)告人：XXX學(xué)號(hào)：XXX任課老師：XXX

教授第五講腐蝕的工業(yè)應(yīng)用材料腐蝕材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用破壞的現(xiàn)象。腐蝕腐蝕應(yīng)用腐蝕破壞陽(yáng)極溶解利用腐蝕，應(yīng)用腐蝕，可將腐蝕化為有利。2材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用而發(fā)生變化的現(xiàn)象。腐蝕應(yīng)用陽(yáng)極溶解浸蝕（etching）化學(xué)加工（chemicalmilling)拋光（polishing）顯示金相組織制備塑性粉體刻蝕印刷電路板化學(xué)銑切電解加工化學(xué)拋光電解拋光3浸蝕若各組成相的反光能力不同。如：球磨鑄鐵中的石墨等。顯示金相組織4浸蝕否則，須使用適當(dāng)?shù)慕g劑。碳鋼、低合金鋼用4%（體積比）硝酸酒精腐蝕15~20s等等。顯示金相組織如：高合金鋼、不銹鋼用王水酒精腐蝕1~4min。5浸蝕顯示金相組織化學(xué)侵蝕實(shí)際上是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。由于試樣中各相在電解溶液中具有不同的電極電位形成許多微電池。電極電位較底的部分，就是微電池的陽(yáng)極，溶解的較快。6

a)b)圖1a)晶界處光線(xiàn)的散射b）直射光反映為亮色晶粒浸蝕利用晶間腐蝕，可以結(jié)合制備塑性合金的粉末。制備塑性粉體7浸蝕點(diǎn)擊添加標(biāo)題印刷電路板，是電子工業(yè)的重要部件之一。蝕刻印刷電路板電路板應(yīng)用：8浸蝕點(diǎn)擊添加標(biāo)題蝕刻印刷電路板鉆孔（Drilling)除膠渣/孔內(nèi)沉銅（PTH)全板電鍍（Panelplating)圖像轉(zhuǎn)移（Imagetranster)圖形電鍍（Patternplating)線(xiàn)路蝕刻（Circuitryetching)防焊油絲?。⊿oldermask)表面處理-金/銀/錫（surfacetreatment)外形輪廓加工（profiling)最后品質(zhì)控制（F.Q.C)外層制作流程：9浸蝕蝕刻印刷電路板

外層蝕刻的作用：

將露銅的銅面蝕刻掉，被錫覆蓋的銅面被保留。

外層蝕刻的原理：Cu2++4NH3+2Cl-Cu（NH3）4Cl2Cu（NH3）4Cl2+Cu2Cu（NH3）2Cl

2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+1/2O2

Cu（NH3）4Cl2+H2O蝕刻反應(yīng)實(shí)質(zhì)就是銅離子的氧化還原反應(yīng)：Cu2+

+Cu2Cu1+10浸蝕蝕刻印刷電路板蝕刻一般流程：

選擇曝光去膠顯影（第1次圖形轉(zhuǎn)移）保護(hù)蝕去蝕刻（第2次圖形轉(zhuǎn)移）11化學(xué)加工化學(xué)銑切化學(xué)銑切：是利用酸、堿、鹽等溶液對(duì)金屬進(jìn)行化學(xué)腐蝕而改變工件尺寸和形狀的一種加工方法?；姂?yīng)用：該方法已廣泛地應(yīng)用于宇航工業(yè)和電子工業(yè)中，化學(xué)銑切已成為制造宇宙飛船、火箭結(jié)構(gòu)的大型整體壁板和電子計(jì)算機(jī)的大規(guī)模集成電路所無(wú)法取代的加工方法。12化學(xué)加工化學(xué)銑切化銑原理根據(jù)金屬腐蝕理論，金屬與腐蝕液體接觸后。在相界面將發(fā)生下陽(yáng)極反應(yīng)：Me=Men++ne（陽(yáng)極反應(yīng)）圖2化學(xué)銑切加工原理

1-工件材料2-化學(xué)溶液3-化學(xué)腐蝕部分4-保護(hù)層5-溶液箱6-工作臺(tái)13化學(xué)加工化學(xué)銑切注意事項(xiàng)：（1）在化學(xué)銑切加工銑削加工中的金屬的溶解作用不僅沿垂直于工件表面的深度方向進(jìn)行。而且在防護(hù)層下面的側(cè)面也進(jìn)行溶解，且呈圓弧狀。（2）由于工件表面活性不同（晶界上晶格畸變和富集雜質(zhì)、加工硬化等），工件與腐蝕劑接觸后，發(fā)生選擇性局部腐蝕，使粗糙度增加。因此化學(xué)銑切時(shí)，控制腐蝕劑對(duì)工件表面發(fā)生均勻腐蝕，才能得到滿(mǎn)意的加工效果。14化學(xué)加工化學(xué)銑切化銑一般工藝流程：15化學(xué)加工化學(xué)銑切⑴預(yù)處理和涂覆（一）表面預(yù)處理把工件表面的油污、氧化膜等清除干凈并在相應(yīng)的腐蝕液中進(jìn)行預(yù)腐蝕。（二）涂防蝕層防蝕層必須具有良好的耐酸，堿性能以及良好的粘結(jié)力。涂后需進(jìn)行空氣固化或在適當(dāng)溫度下固化。16化學(xué)加工化學(xué)銑切⑵刻蝕及其尺寸的確定當(dāng)銑削深度達(dá)到某值時(shí)，其尺寸關(guān)系可用下式表示：K=2H/(W2-W1)=H/B式中:K-腐蝕系數(shù)。腐蝕體系的屬性；H-腐蝕深度/mm；B-側(cè)面腐蝕寬度/mm；W1-刻型尺寸/mmW2-最終腐蝕尺寸/mm。圖3刻形尺寸關(guān)系示意圖

1—工件材料2—保護(hù)層3—刻形樣板4—刻形刀5—應(yīng)切除的保護(hù)層6—蝕除部分17化學(xué)加工化學(xué)銑切⑶腐蝕加工把刻劃好防蝕層圖形的毛坯，完全浸入到有腐蝕劑的槽中，并一直浸泡到使腐蝕掉的金屬厚度達(dá)到要求為止。腐蝕速度，腐蝕深度與腐蝕時(shí)間存在下列關(guān)系：

V=H/T式中:V--金屬的腐蝕速度（mm/min）; H--工件表面上的腐蝕深度（mm）； T--腐蝕時(shí)間或浸泡時(shí)間（min）。影響金屬腐蝕速度的主要因素是腐蝕劑的成分、濃度和溫度；工件材料的特征及熱處理狀態(tài)。18化學(xué)加工化學(xué)銑切（4）清洗與清除防蝕層腐蝕加工完成后通常是把零件先放入專(zhuān)門(mén)的氧化物清洗槽內(nèi)，去除在零件表面的上留下的一層氧化物膜和反應(yīng)沉積污物，接著用水沖洗。防蝕層的清除一般用手工操作。但是對(duì)于細(xì)長(zhǎng)、薄型零件應(yīng)使用化學(xué)膜溶劑，目的是把防蝕層泡脹、軟化和盡可能的降低粘附力，以便采用氣壓或水壓方法把防蝕層清除掉，或者有利于用手工剝離。19化學(xué)加工化學(xué)銑切常用腐蝕配液：加工材料溶液的組成加工溫度/°C腐蝕速度

/(mm·min)鋁、鋁合金NaOH150～300g/L(Al:5～50g/L）70～900．02～0．05Fecl3120～180g/L500．025銅、銅合金FeCl3300～400g/L500．025(NH4)2S2O3200g/L400．013～0．025CuCl2200g/L550．013～0．015鎳、鎳合金HNO348%+H2SO45.5%+H3PO411%+CH3COOH5．5%45～500．025FeCl334～38g/L500．013～0．025表1加工材料及腐蝕溶液20化學(xué)加工化學(xué)銑切不銹鋼HNO3300g/L+HCl210g/L+HF200g/L+冰醋酸21g/L50~60HNO33N+HCl2N+HF4N+C2H4O20.38N(Fe:0~60g/L)30～700．03FeCl335～38g/L550．02碳鋼、合金鋼HNO320%+H2SO45%+H3PO45%55～700．018～0．025FeCl335～38g/L500．025HNO310%～35%(體積)500．025鈦、鈦合金HF10%～50%(體積)30～500．013～0．025HF3N+HNO32N+HAC0．5N(Ti：5～31g/L)20～400．00121化學(xué)加工化學(xué)銑切化學(xué)銑切的特點(diǎn)1)可加工任何難切削的金屬材料，不受任何硬度和強(qiáng)度的限制（鋁合金、鉬合金、鈦合金、鎂合金、不銹鋼等）。2)適于大面積加工，可同時(shí)加工多件。3)加工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋、毛刺等缺陷，表面粗糙度可達(dá)Ra2.5～1.25μm。22化學(xué)加工化學(xué)銑切4)加工操作技術(shù)比較簡(jiǎn)單。5)不適宜加工窄而深的槽和型孔等。6)原材料中缺陷和表面不平度、劃痕等不易消除。7)腐蝕液對(duì)設(shè)備和人體有危害，故需有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)性措施。23化學(xué)加工化學(xué)銑切化學(xué)銑切應(yīng)用范圍：1）要用于在金屬表面去除一定的厚度（一般小于13毫米）的材料。2）化學(xué)銑切也可以用于機(jī)械加工之前去除材料表面硬化層。24化學(xué)加工化學(xué)銑切3）對(duì)大面積或不宜進(jìn)行切削加工過(guò)的包庇零件內(nèi)外表面進(jìn)行材料去除，尤其適宜于全表面材料去除加工。4）用以薄壁零件（厚度小于1.5毫米）零件加工復(fù)雜的型孔。5）用于金屬表面刻蝕圖案、花紋、文字等。25化學(xué)加工電解加工基于電解過(guò)程中的陽(yáng)極溶解原理并借助于成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱(chēng)為電解加工。工件接直流電源的正極，為陽(yáng)極。按所需形狀制成的工具接直流電源的負(fù)極，為陰極。定義：26化學(xué)加工電解加工（1）工件陽(yáng)極和工具陰極（大多為成型工具陰極）間保持很小的間隙（稱(chēng)作加工間隙），一般在0.1-1mm范圍內(nèi)。（2）電解液從加工間隙中不斷高速（6-30m/s）流過(guò)，以保證帶走陽(yáng)極溶解產(chǎn)物和電解電流通過(guò)電解液時(shí)所產(chǎn)生的熱量，并去極化。特點(diǎn)：27化學(xué)加工電解加工（3）工件陽(yáng)極和工具陰極分別和直流電源（一般為10-24V）連接，在上述兩項(xiàng)工藝條件下，則通過(guò)兩極加工間隙的電流密度很高，高達(dá)10-100A/cm2數(shù)量級(jí)。(4)工件上與工具陰極凸起部位的對(duì)應(yīng)處比其他部位溶解更快。隨著工具陰極不斷緩慢地向工件進(jìn)給，工件不斷地按工具端部的型面溶解，電解產(chǎn)物不斷被高速流動(dòng)的電解液帶走，最終工具的形成狀就“復(fù)制”在工件上。28化學(xué)加工電解加工電解加工應(yīng)用：29化學(xué)加工電解加工磨削加工：磨削加工電解腐蝕作用與機(jī)械磨削作用相結(jié)合的一種復(fù)合成型工藝，是電解加工的延伸應(yīng)用。加工范圍廣、效率高。工件表面質(zhì)量好，砂輪損耗比純粹機(jī)械磨削損耗小。30化學(xué)加工電解加工磨削加工：金屬表面在電流與電解液的作用下產(chǎn)生電解，生成氧化薄膜，接著被導(dǎo)電砂輪上的磨料刮除。重復(fù)這一過(guò)程，直至達(dá)到表面尺寸及粗糙度要求。31拋光化學(xué)拋光化學(xué)拋光是靠化學(xué)試劑對(duì)樣品表面凹凸不平區(qū)域的選擇性溶解作用消除磨痕、浸蝕整平的一種方法?；瘜W(xué)拋光：32拋光化學(xué)拋光化學(xué)拋光操作步驟：1：試樣經(jīng)精磨光后清洗。2：配置化學(xué)拋光溶液。3：試樣浸入拋光液中，攪動(dòng)并適時(shí)取出觀(guān)察至達(dá)到拋光要求后取出。4：清洗、吹干成分或條件范圍成分或條件范圍磷酸-硝酸磷酸-醋酸-硝酸磷酸（85%）硝酸（60%）水溫度/℃時(shí)間/min45%~98%（質(zhì)量）0.5%~50%（質(zhì)量）2%~35%（質(zhì)量）88~1100.5~5磷酸（85%）醋酸（99.5%）硝酸（60%）溫度/℃時(shí)間/min80%（體積）15%（體積））5%（體積）88~1100.5~5表2美國(guó)的鋁合金化學(xué)拋光工藝33拋光化學(xué)拋光化學(xué)拋光設(shè)備簡(jiǎn)單，可以處理形狀比較復(fù)雜的零件。化學(xué)拋光優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)拋光優(yōu)點(diǎn)：1、化學(xué)拋光的質(zhì)量不如電解拋光。2、化學(xué)拋光所用溶液的調(diào)整和再生比較困難，在應(yīng)用上受到限制。3、化學(xué)拋光操作過(guò)程中，硝酸散發(fā)出大量黃棕色有害氣體，對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重。34拋光電解拋光電解拋光，是以被拋工件為陽(yáng)極，不溶性金屬為陰極，兩極同時(shí)浸入到電解槽中，通以直流電離反應(yīng)而產(chǎn)生有選擇性的陽(yáng)極溶解，從而達(dá)到工件表面除去細(xì)微毛刺和光亮度增大的效果。35拋光電解拋光原理該理論主要為：工件上脫離的金屬離子與拋光液中的磷酸形成一層磷酸鹽膜吸附在工件表面，這種黏膜在凸起處較薄，凹處較厚，因凸起處電流密度高而溶解快，隨黏膜流動(dòng)，凹凸不斷變化，粗糙表面逐漸被整