CN108360057A - 一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺 - Google Patents

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Abstract

一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，涉及一种金属电化学腐蚀工艺，包括不锈钢表面清洗除油、抗蚀膜层建立、电化学蚀刻、脱膜&清洗及成品保护等工序。蚀刻液配方1成分：NaNO3（10‑40wt%）+H3PO4（5‑20wt%）+余量去离子水；蚀刻液配方2成分：草酸（C2H2O4，2‑10wt%）+余量去离子水；蚀刻过程在室温下进行（考虑季节因素）蚀刻液温度为：10‑35oC；可根据工件厚度及图文标记效果的要求，在一定电流电压下蚀刻1‑2分钟即可获得清晰可见的图文标记效果（≦0.1 mm）；蚀刻过程选择导电棉作为电解液载体。本发明蚀刻操作简单易行、电解液安全且环境友好、图文标记无边缘腐蚀等现象。

Description

一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺
技术领域
本发明涉及一种金属电化学腐蚀工艺，特别是涉及一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺。
背景技术
随着现代科学技术的迅速发展，金属工件的制造对精密度和准确度的要求越来越高，精密度和准确度就成为评价的重要指标。进入21世纪以来，随光敏防蚀技术的完善及感光工艺的普及，电化学蚀刻技术得到空前发展，在军械工业、精密仪器制造工业、汽车制造工业、电子工业、航天航空工业等行业都发挥着显著的作用。电化学蚀刻技术不仅只用在减轻零部件质量等工程领域，更重要的是电化学蚀刻技术能够在弯曲的壁厚较小的金属工件上蚀刻加工出各种异形沟槽，成为目前人们研究的热点。
电化学蚀刻是以金属的电化学阳极溶解为基础，即以工件为阳极，石墨、铜或其它导电性能好的材料为阴极，在电场作用下，阳极上非屏蔽部位的金属失去电子成为正离子进入电解液中，使阳极表面金属被有选择性地溶解掉从而形成图纹刻痕。相较于其他加工方法而言，具有加工范围广、加工表面质量好、加工效率高、没有宏观切削力、阴极不被消耗等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，本发明对不锈钢进行快速精确电化学蚀刻的工艺技术，蚀刻槽颜色为深灰色到黑色，与不锈钢基体颜色形成相比，标记效果明显。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，所述工艺包括不锈钢表面清洗除油、抗蚀膜层建立、电化学蚀刻、脱膜&清洗及成品保护工序；
还包括蚀刻液配方1成分：NaNO3 + H3PO4 + 余量去离子水；蚀刻液配方2成分：草酸（C2H2O4）+ 余量去离子水；
工艺过程为：将经过图文保护的不锈钢作为阳极，辅助电极（阴极：石墨电极），蚀刻过程选择导电棉作为电解液载体，在不锈钢表面感光胶涂覆范围内轻轻移动，使蚀刻过程中阳极电解产生的黑色氧化物均匀的沉积在蚀刻槽内部，该金属氧化物以黑色的磁性晶体四氧化三铁为主。
所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，所述电解液配方1，其质量分数（wt%）为：NaNO3 （10-40 wt%）+ H3PO4（5-20 wt%）+ 余量去离子水；电解液浓度越高对电解产生的金属氧化物溶解性越强，越不易在蚀刻槽内形成均匀的氧化物堆积。
所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，所述电解液配方2，其质量分数（wt%）为：草酸（C2H2O4，2-10 wt%）+ 余量去离子水。
所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，所述蚀刻过程在室温下进行（考虑季节因素）蚀刻液温度为：10-30oC；蚀刻电流密度为：0.6-1.2 A/cm2；蚀刻电压为：6.0-12.0 V范围；根据工件厚度及图文标记效果的要求（一般≦0.1 mm即清晰可见），蚀刻时间可选择1-2min。
所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，所述蚀刻过程中，因导电棉一次可承载的电解液量有限，操作中建议每隔30 s，重新蘸取新鲜的蚀刻液。
附图说明
图 1 电化学蚀刻加工原理示意图；
图2蚀刻深度为0.08 mm（电解液1，10 wt% NaNO3 - 5 wt%H3PO4）的蚀刻效果图；
图3蚀刻深度为0.06 mm（电解液2，6 wt% C2H2O4）的蚀刻效果图；
图4电解液1，NaNO3-H3PO4体系（10 wt%-5 wt%）下蚀刻槽显微形貌照片；
图5电解液1，草酸体系（6 wt%）下蚀刻槽显微形貌照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明包括不锈钢表面清洗除油、抗蚀膜层建立、电化学蚀刻、脱膜&清洗（包括有害元素检测）及成品保护等工序。具体工艺流程为：不锈钢工件前处理→干燥→覆盖带有图纹的保护膜（无孔、耐蚀和耐热性能）→电化学蚀刻（正交试验探索最佳工艺条件）→清洗→脱膜→清洗→产品。
一．不锈钢工件蚀刻前处理
针对表面状态，可手工打磨除锈和表面活性剂除油，然后去离子水冲洗后，干燥备用。
二．抗蚀膜层的建立
菲林胶片制备：使用激光打印机将需要打印的图文印在防水菲林胶片上，随后用增黑剂对图文进行增黑；
抗蚀膜层的建立：抗蚀膜层即制作图文保护层，就是预先在金属表面遮盖或涂布一层成膜物质，把不需要蚀刻的部分保护起来，需要蚀刻的部分则暴露在外。本实验中采用感光显影型电泳抗蚀剂在金属基材上沉一层均匀的感光抗蚀膜，经热风干燥；将带有图文的菲林片覆盖在感光抗蚀膜上，在70 W紫外灯下曝光20-30 s即可形成蚀刻保护图形；与比传统的丝印感光膜相比，感光抗蚀膜层更薄、更贴合基体。不仅如此，感光显影型电泳抗蚀剂以水作溶剂、无气味、无挥性有机溶剂，在使用过程实现对环境的零污染。
三．电化学蚀刻液工艺
a.腐蚀介质的质量浓度 阳极不锈钢工件电解产生的黑色氧化物的沉积是实现深色图文标记的关键，强酸溶液中，电解产生的氧化物会快速被酸溶解，因此，本专利选取无机多元弱酸和有机酸作为蚀刻电解液。无机酸电解液配方1：NaNO3 （10-40 wt%）+ H3PO4（5-20wt%）+ 余量去离子水；有机酸电解液配方2，质量分数（wt%）为：草酸（C2H2O4，2-10 wt%）+ 余量去离子水；
b.蚀刻工艺参数 综合考虑蚀刻速度、蚀刻效果和图纹膜的热稳定性等，将蚀刻温度控制在10～30℃范围内；选定电流密度范围在0.2~1.0 A/cm3；实验中预期蚀刻深度在0.01mm ~ 0.10 mm，因此蚀刻时间的设计时间在1 min ~ 3 min。
c.电解液更新 由于导电棉一次可承载的电解液量有限，随着蚀刻反应的进行，蚀刻速度逐渐减小。操作中建议没每隔30 s，重新蘸取新鲜的蚀刻液。
四．抗蚀膜层的脱除
当电解蚀刻完成后，用去离子水浸泡或浓度为5%（质量分数）的NaOH水溶液清洗，并用水冲洗干净，干燥后，即得到刻有永久性图文标记的不锈钢产品。建议：蚀刻后首先沾水脱模，感光抗蚀膜可用手撕掉，既不腐蚀基体又不会造成新的划痕。
结合实例说明实现蚀刻深度为0.06 mm蚀刻槽的具体步骤：
1. 电脑绘制图文，打印在菲林片上，稍候用毛笔蘸取增黑剂为图文增黑；
2. 将水溶性感光胶涂覆在不锈钢表面，涂覆范围需大于蚀刻图文范围，以保护基体；
3. 带感光胶风干后，将菲林片附在感光胶层上，用玻璃板或可弯曲PVC透明板压住，同时在70 W紫外灯下曝光20-30 s；
4. 曝光后，用毛刷蘸水轻刷去未曝光部分，显影。干燥，必要时进行二次曝光；
5. 蚀刻过程：蚀刻液（1）20 wt% NaNO3 + 5 wt % H3PO4 + 余量去离子水，电流密度<1.0 A/cm2，电压为10 V。蚀刻液（2）6 wt% C2H2O4 + 余量去离子水，电流密度< 1.0 A/cm2，电压为10 V不锈钢工件连接稳压电源正极，石墨电极连接稳压电源负极，石墨电极前端放置导电棉以负载电解液，阴极在不锈钢表面显影后的感光抗蚀膜层范围内来回移动，30 s重新蘸取新鲜的电解液，蚀刻进行共2 min；
6. 脱膜：蚀刻后，稍加去离子水浸泡后即可手工除去抗蚀膜层。之后用去离子水清洗不锈钢表面。
蚀刻深度为0.08 mm（电解液1）和 0.06 mm（电解液2）的蚀刻效果图（图2&图3）及蚀刻槽显微表面形貌（图4和图5）见附图。

Claims (5)

1.一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，其特征在于，所述工艺包括不锈钢表面清洗除油、抗蚀膜层建立、电化学蚀刻、脱膜&清洗及成品保护工序；
还包括蚀刻液配方1成分：NaNO3 + H3PO4 + 余量去离子水；蚀刻液配方2成分：草酸（C2H2O4）+ 余量去离子水；
工艺过程为：将经过图文保护的不锈钢作为阳极，辅助电极（阴极：石墨电极），蚀刻过程选择导电棉作为电解液载体，在不锈钢表面感光胶涂覆范围内轻轻移动，使蚀刻过程中阳极电解产生的黑色氧化物均匀的沉积在蚀刻槽内部，该金属氧化物以黑色的磁性晶体四氧化三铁为主。
2.根据权利要求1所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，其特征在于，所述电解液配方1，其质量分数（wt%）为：NaNO3 （10-40 wt%）+ H3PO4（5-20 wt%）+ 余量去离子水；电解液浓度越高对电解产生的金属氧化物溶解性越强，越不易在蚀刻槽内形成均匀的氧化物堆积。
3.根据权利要求1所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，其特征在于，所述电解液配方2，其质量分数（wt%）为：草酸（C2H2O4，2-10 wt%）+ 余量去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，其特征在于，所述蚀刻过程在室温下进行（考虑季节因素）蚀刻液温度为：10-30oC；蚀刻电流密度为：0.6-1.2A/cm2；蚀刻电压为：6.0-12.0 V范围；根据工件厚度及图文标记效果的要求（一般≦0.1 mm即清晰可见），蚀刻时间可选择1-2min。
5.根据权利要求4所述的一种高效不锈钢银亮电化学图文标记工艺，其特征在于，所述蚀刻过程中，因导电棉一次可承载的电解液量有限，操作中建议每隔30 s，重新蘸取新鲜的蚀刻液。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109811342A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 清华大学 网掩膜大面积制备微凹坑结构和超疏水金属表面的方法
CN111155169A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相显示方法
CN111155168A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相的腐蚀剂
CN116497431A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 山东安邦得铝材有限公司 一种铝型材表面处理蚀刻装置及使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101210340A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种电化学蚀刻液及蚀刻方法
CN101270498A (zh) * 2008-04-11 2008-09-24 中国科学院金属研究所 超超临界钢的组织显示方法
CN102312273A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 比亚迪股份有限公司 一种图纹电蚀刻方法
CN103526266A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 河南理工大学 一种在金属表面上加工微坑阵列的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101210340A (zh) * 2006-12-30 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种电化学蚀刻液及蚀刻方法
CN101270498A (zh) * 2008-04-11 2008-09-24 中国科学院金属研究所 超超临界钢的组织显示方法
CN102312273A (zh) * 2010-06-30 2012-01-11 比亚迪股份有限公司 一种图纹电蚀刻方法
CN103526266A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 河南理工大学 一种在金属表面上加工微坑阵列的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴蒙华等: ""不锈钢凹形字图的快速电解蚀刻"", 《新技术新工艺》 *
吴蒙华等: ""不锈钢电化学蚀刻方法的初步研究"", 《电加工》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109811342A (zh) * 2019-02-21 2019-05-28 清华大学 网掩膜大面积制备微凹坑结构和超疏水金属表面的方法
CN111155169A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相显示方法
CN111155168A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相的腐蚀剂
CN111155169B (zh) * 2020-01-07 2022-02-01 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相显示方法
CN111155168B (zh) * 2020-01-07 2022-02-15 柳州钢铁股份有限公司 节镍型奥氏体不锈钢金相的腐蚀剂
CN116497431A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 山东安邦得铝材有限公司 一种铝型材表面处理蚀刻装置及使用方法
CN116497431B (zh) * 2023-06-29 2023-09-05 山东安邦得铝材有限公司 一种铝型材表面处理蚀刻装置及使用方法

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