CN101205613B - 铝合金化学蚀刻液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝合金化学蚀刻液，该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为70克/升的三价铁离子、质量浓度为50克/升的盐酸。本发明铝合金化学蚀刻液，三价铁离子的质量浓度由现有的120-180克/升降低到70克/升，使得反应温和生产易于控制。同时，还可降低置换反应的速度进而降低单质铁的生成量，而少量的铁又可被蚀刻液的喷洒冲走。此外，盐酸的质量浓度由现有的6-27克/升提高到50克/升，随着盐酸质量浓度的提高可以使置换反应产生的单质铁迅速被溶解。如此，可以使铝合金的蚀刻化学反应不断地进行，从而使蚀刻面光滑平整。

Description

铝合金化学蚀刻液
技术领域
本发明涉及一种铝合金化学蚀刻液，尤其是涉及一种使蚀刻面光滑平整、生产易于控制的铝合金化学蚀刻液。
背景技术
铝是一种轻金属，密度小，是半导体制程中最主要的导线材料，它具有低电阻、易于沉积及蚀刻等优点。铝的导电性能仅次于银和铜，居第三位，用于制造各种导线。铝具有良好的导热性，可用作各种散热材料。铝还具有良好的抗腐蚀性能及塑性，适合于各种压力加工。
在铝合金蚀刻中，业界常采用化学试剂的湿蚀刻法、离子蚀刻和等离子蚀刻的干蚀刻法。湿蚀刻法通过廉价的化学试剂并且不使用昂贵的设备而比干蚀刻法成本低。另，湿蚀刻法还可对各种外形的金属材料进行处理并且可以处理具有三维结构的材料。此外，湿蚀刻法还容易将铝、铝合金从废蚀刻液中回收。如此，湿蚀刻法被广泛用于铝合金蚀刻中。
目前，应用于铝合金湿蚀刻法的蚀刻液，一般都是使用蚀刻不锈钢或铜的蚀刻液，并非铝合金蚀刻的专用蚀刻液。三氯化铁溶液具有蚀刻速度快、蚀刻能力强、操作参数易于控制、质量稳定，同时可以减低操作人员工作量等优点，因而三氯化铁溶液常作为铝合金湿蚀刻法的蚀刻液。该蚀刻液的三价铁离子的质量浓度是120-180克/升，盐酸的质量浓度是6-27克/升。
而三氯化铁蚀刻液对铝合金的蚀刻是一个氧化-还原反应的过程。在铝合金表面三价铁离子使铝氧化成氯化铝，同时三价铁被还原成二价铁。具体反应方程式如下：
3FeCl3+Al→3FeCl2+AlCl3
同时由于铝较铁活泼，三氯化铁蚀刻液对铝合金的蚀刻时还会发生一个置换反应的过程。具体反应方程式如下：
FeCl3+Al→Fe+AlCl3
由上述置换反应生成的单质铁沉积在铝合金表面，阻碍了反应的进一步发生，导致蚀刻表面粗糙。此外，由于该三氯化铁蚀刻液活性较大，铝相对活泼，因而铝合金蚀刻时非常激烈，生产难以控制。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供使蚀刻面光滑平整、生产易于控制的铝合金化学蚀刻液。
一种铝合金化学蚀刻液，该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为70克/升的三价铁离子、质量浓度为50克/升的盐酸。
与现有技术相比，所述铝合金化学蚀刻液，三价铁离子的质量浓度由现有的120-180克/升降低到70克/升，使得反应温和生产易于控制。同时，还可降低置换反应的速度进而降低单质铁的生成量，而少量的铁又可被蚀刻液的喷洒冲走。此外，盐酸的质量浓度由现有的6-27克/升提高到50克/升，随着盐酸质量浓度的提高可以使置换反应产生的单质铁迅速被溶解。如此，可以使铝合金的蚀刻化学反应不断地进行，从而使蚀刻面光滑平整。
附图说明
图1是采用本发明铝合金化学蚀刻液蚀刻的铝合金的示意图。
具体实施方式
本发明铝合金化学蚀刻液应用于经过油墨及其他涂层保护的铝合金件，喷淋蚀刻产生通孔、盲孔、标识及各种图案。可应用于手机件、计算机机箱、PDA、DVD及数码相机等电器产品的外壳、铭牌及其他铝合金外观件等产品。
本发明铝合金化学蚀刻液中，三价铁离子的最佳质量浓度为50克/升，盐酸的最佳质量浓度为30克/升。在该蚀刻液中，三价铁可通过三氯化铁、硫酸铁及其他三价铁的金属盐加入。
本发明铝合金化学蚀刻液的第一实施例为：该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为50克/升的三价铁，质量浓度为30克/升的盐酸。
请参阅图1，是采用本发明第一实施例的铝合金化学蚀刻液蚀刻的铝合金10，该铝合金10具有一蚀刻面102。请参阅下表1，该表1分别对20个与该铝合金10为同一批次的(即型号、规格、材质等皆一致)铝合金工件进行测试，且测试的位置都是如图1标示的该铝合金蚀刻面102的1、2、3、4、5位置。
表1
Figure GFW00000040019500031
本表测量单位均为毫米
由表1可知，对于同一工件的蚀刻面最大的工差仅为0.014毫米，且同一批次工件的蚀刻面最大工差也仅有0.021毫米，手机件、计算机机箱、PDA、DVD及数码相机等电器产品的外壳及其他铝合金外观件等产品对蚀刻面的工差要求一般为0.03毫米。如此，本发明铝合金化学蚀刻液第一实施例完全可以满足一般铝合金外观件的外观要求使蚀刻面光滑平整。
本发明铝合金化学蚀刻液的第二实施例为：该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为30克/升的三价铁，质量浓度为16克/升的盐酸。
请参阅下表2，该表2分别对20个与该铝合金10为同一批次的(即型号、规格、材质等皆一致)铝合金工件进行测试，且测试的位置都是如图1标示的该铝合金蚀刻面102的1、2、3、4、5位置。
表2
Figure GFW00000040019500041
本表测量单位均为毫米
由表2可知，对于同一工件的蚀刻面最大的工差仅为0.018毫米，且同一批次工件的蚀刻面最大工差也仅有0.016毫米，手机件、计算机机箱、PDA、DVD及数码相机等电器产品的外壳及其他铝合金外观件等产品对蚀刻面的工差要求一般为0.03毫米。如此，本发明铝合金化学蚀刻液第二实施例完全可以满足一般铝合金外观件的外观要求使蚀刻面光滑平整。
本发明铝合金化学蚀刻液的第三实施例为：该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为70克/升的三价铁，质量浓度为50克/升的盐酸。
请参阅下表3，该表3分别对20个与该铝合金10为同一批次的(即型号、规格、材质等皆一致)铝合金工件进行测试，且测试的位置都是如图1标示的该铝合金蚀刻面102的1、2、3、4、5位置。
表3
Figure GFW00000040019500052
Figure GFW00000040019500061
本表测量单位均为毫米
由表3可知，对于同一工件的蚀刻面最大的工差仅为0.020毫米，且同一批次工件的蚀刻面最大工差也仅有0.024毫米，手机件、计算机机箱、PDA、DVD及数码相机等电器产品的外壳及其他铝合金外观件等产品对蚀刻面的工差要求一般为0.030毫米。如此，本发明铝合金化学蚀刻液第二实施例完全可以满足一般铝合金外观件的外观要求使蚀刻面光滑平整，同时三价铁离子的质量浓度为70克/升，使得反应温和生产易于控制。
综上所述，铝合金化学蚀刻液，三价铁离子的质量浓度由现有的120-180克/升降低到30-70克/升。同时盐酸的质量浓度由现有的6-27克/升提高到16-50克/升。如此，随着三价铁离子质量浓度的降低使得反应温和生产易于控制，且随着盐酸质量浓度的提高可以使置换反应产生的单质铁迅速被溶解，使铝合金的蚀刻化学反应不断地进行，从而使蚀刻面光滑平整。
可以理解，本发明铝合金化学蚀刻液还可包括表面活性剂。该表面活性剂可以为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚乙烯醚等非离子表面活性剂或十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸盐等阴离子表面活性剂。
本发明还对当三价铁离子的质量浓度小于30克/升、盐酸的质量浓度小于16克/升时进行测试，发现化学反应明显变慢，且三价铁离子易转变成铁单质沉淀。此外，还对当三价铁离子的质量浓度大于70克/升、盐酸的质量浓度大于50克/升时进行测试，发现蚀刻区域表面开始变得粗糙，同时由于盐酸质量浓度较强蚀刻液喷洒时有较强的气味发出，且容易和氧化剂反应产生氯气。故，最终将铝合金化学蚀刻液的三价铁质量浓度定为70克/升，盐酸的质量浓度定为50克/升。

Claims (5)

1.一种铝合金化学蚀刻液，其特征在于：该铝合金化学蚀刻液的组成包括质量浓度为70克/升的三价铁离子、质量浓度为50克/升的盐酸。
2.如权利要求1所述的铝合金化学蚀刻液，其特征在于：该铝合金化学蚀刻液还包括有表面活性剂。
3.如权利要求2所述的铝合金化学蚀刻液，其特征在于：该表面活性剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
4.如权利要求3所述的铝合金化学蚀刻液，其特征在于：该非离子表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚乙烯醚等的一种或其组合。
5.如权利要求3所述的铝合金化学蚀刻液，其特征在于：该阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸盐等的一种或其组合。
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