一种用三氯化铁蚀刻不锈钢的蚀刻方法及设备的制作方法
【专利摘要】一种用三氯化铁蚀刻不锈钢的蚀刻方法及设备，涉及到不锈钢的蚀刻【技术领域】。解决现有三氯化铁蚀刻溶液蚀刻不锈钢使用寿命短，蚀刻品质没保证等技术不足，在首次蚀刻前，计量需蚀刻不锈钢总量，并对蚀刻溶液要进行取样检测；首次蚀刻完成后，计算出不锈钢损失量，同时再次对蚀刻溶液要进行取样检测；根据不锈钢损失量与蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含量变化量，在主控模块中设定以后每一次蚀刻控制开启第一添加泵和第二添加泵开启的时间周期。提高三氯化铁蚀刻溶液使用寿命，减少冲洗蚀刻机频率，提高产能，使蚀刻溶液有较好的稳定性，提高产品质量，整体提高生产效益，降低成本有显著的效果。
【专利说明】一种用三氯化铁蚀刻不绣钢的蚀刻方法及设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到不锈钢的蚀刻【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 化学蚀刻是通过化学反应利用化学溶液的腐蚀作用将不需要的金属快速溶解除 掉的过程。化学蚀刻的基本工艺是；将初始金属体进行常规的清洗和除油，使表面清洁，进 而在其表面复盖耐酸油墨，并按照加工图纸进行曝光，而后进行显影和坚膜处理，再利用化 学蚀刻溶液腐蚀暴露的金属，待腐蚀过程结束后，再将表面的油墨用强碱性溶液去掉，最后 用水清洗干净得到蚀刻加工工体产品。
[0003] 三氯化铁蚀刻溶液蚀刻不锈钢产生二氯化铁：Fe+2FeCl3 - 3FeCl2这时蚀刻溶液 三氯化铁溶液浓度在微量下降，二氯化铁在微量增加。三氯化铁浓度是蚀刻不锈钢的主要 因素，而二氯化铁浓度是阻碍蚀刻不锈钢的因素。三氯化铁蚀刻溶液蚀刻不锈钢微细加工 一段时间或是蚀刻加工一些产品后，该蚀刻溶液蚀刻能力逐步下降，以致到不能蚀刻到合 格产品。那么就要整台蚀刻机换新的三氯化铁蚀刻液，还要洗机，三氯化铁蚀刻溶液使用寿 命短。
【发明内容】
[0004] 综上所述，本发明的目的在于解决现有三氯化铁蚀刻溶液蚀刻不锈钢使用寿命 短，蚀刻品质没保证等技术不足，而提出一种用三氯化铁蚀刻不锈钢的蚀刻方法及设备。
[0005] 为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种用三氯化铁蚀刻不锈 钢的蚀刻方法，其特征在于所述蚀刻方法采用蚀刻机蚀刻，蚀刻机内的三氯化铁蚀刻溶液 的0RP值650mv以上；蚀刻机在首次蚀刻前，计量需蚀刻不锈钢总量，并对蚀刻溶液要进 行取样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含量；首次蚀刻完成 后，计量完成蚀刻后不锈钢总量，从而计算出不锈钢损失量，同时再次对蚀刻溶液要进行取 样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含量；根据不锈钢损失量 与蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含量变化量，在主控模块中设定以后 每一次蚀刻控制开启第一添加泵和第二添加泵开启的时间周期；第一添加泵开启时添加剂 储液槽中的添加剂开始向蚀刻机中添加，第二添加泵开启时盐酸储液槽中的盐酸开始向蚀 刻机中添加；电位检测器按预设时间周期对蚀刻机内的蚀刻溶液的0RP值进行检测监控。
[0006] 所述蚀刻机内的蚀刻溶液的指标范围是：三氯化铁质量百分含量33%?43%、二氯 化铁质量百分含量〇. 50%?5. 0%、酸度（以HCL计）质量百分含量0. 39Γ2. 00%，蚀刻溶液密 度 1.40 ?1.50,温度 40°C?54°C。
[0007] 当二氯化铁质量百分含量大于1. 0%时，开始打开第一添加泵和第二添加泵；当二 氯化铁质量百分含量小于〇. 5%关闭第一添加泵和第二添加泵。
[0008] 添加剂储液槽中的添加剂为氯酸钠；盐酸储液槽中的中装有浓度> 30%的工业盐 酸。
[0009] 所述蚀刻溶液添加有消泡剂，所述消泡剂的含量为0. 5~lg/L。
[0010] 所述消泡剂为op-10.二甲基硅氧烷、正辛烷和硅氧烷二元醇中的至少一种。
[0011] 电位检测器每间隔1小时对蚀刻机内的蚀刻溶液的0RP值进行一次检测监控。
[0012] 实现所述蚀刻方法的蚀刻设备，其特征在于所述蚀刻设备包括有蚀刻机，其特征 在于：蚀刻机中设有电位检测器；还包括有添加剂储液槽和盐酸储液槽；添加剂储液槽和 盐酸储液槽分别经第一添加泵和第二添加泵与蚀刻机连接，电位检测器连接有主控模块， 主控模块连接控制第一添加泵和第二添加泵。
[0013] 本发明的有益效果为：本发明首先通过测试三氯化铁蚀刻溶液蚀刻不锈钢时，单 张不锈钢片蚀刻后损失量，推算出单位时间内三氯化铁蚀刻溶液所需添加的氯酸钠和盐酸 的量，增加添加剂氯酸钠和盐酸，就是把产生的二氯化铁转换等量的补充到下降的三氯化 铁浓度。这样均衡保持三氯化铁浓度不下降，二氯化铁不增加；6FeCl 2+NaC103+6HCl - 6FeC l3+NaCl+3H20。使蚀刻机内三氯化铁溶液始终保持在很强盛的氧化电位势，用0RP表示一般 都在0RP值650以上。提高三氯化铁蚀刻溶液使用寿命，减少冲洗蚀刻机频率，提高产能， 使蚀刻溶液有较好的稳定性，提高产品质量，整体提高生产效益，降低成本有显著的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1本发明的蚀刻设备结构方框图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明作进一步地说明。
[0016] 参照图1中所示，本发明的蚀刻设备包括有蚀刻机，蚀刻机中设有电位检测器，电 位检测器用于检测蚀刻机内三氯化铁蚀刻溶液的ORP (Oxidation-Reduction Potential 氧化还原电位）值；在蚀刻机旁设置两个150升容量的添加剂储液槽和盐酸储液槽，添加剂 储液槽用于储放添加剂，添加剂优选为氯酸钠，盐酸储液槽浓度> 30%的工业盐酸，添加剂 储液槽和盐酸储液槽分别经第一添加泵和第二添加泵与蚀刻机连接；为了达到自动化控制 第一添加泵和第二添加泵，实现自动对蚀刻机中添加氯酸钠和盐酸，本发明还包括有一个 主控模块，主控模块连接控制第一添加泵和第二添加泵，主控模块根据预设参数控制第一 添加泵和第二添加泵开启时间周期，保证蚀刻机内三氯化铁浓度不下降，二氯化铁不增加； 使蚀刻机内三氯化铁溶液始终保持在很强盛的氧化电位势，用0RP表示一般都在0RP值650 以上。电位检测器还与主控模块连接，由主控模块对0RP值进行监控提醒。
[0017] 本发明的用三氯化铁蚀刻不锈钢的蚀刻方法： 采用上述蚀刻机蚀刻，蚀刻机内的三氯化铁蚀刻溶液的0RP值650mv以上；配制三氯 化铁蚀刻溶液时采用三氯化铁的含量为30(T440g/L的标准；蚀刻机在首次蚀刻前，计量需 蚀刻不锈钢总量，并对蚀刻溶液要进行取样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯 化铁的质量百分含量；蚀刻液中三氯化铁和二氯化铁含量值是根据GB/T1621-2008的要求 试验方法和检测规则来进行测试的是在蚀刻机里面取样品的，在化学实验室里进行测试获 得。
[0018] 首次蚀刻完成后，计量完成蚀刻后不锈钢总量，从而计算出不锈钢损失量，同时再 次对蚀刻溶液要进行取样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分 含量；根据不锈钢损失量与蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含量变化量， 则可计算出单张不锈钢片蚀刻后损失量，推算出单位时间内三氯化铁蚀刻溶液所需添加的 氯酸钠和盐酸的量，本发明的蚀刻方法尤其适用于大批量相同蚀刻效果的不锈钢。
[0019] 根据上述推算出的氯酸钠和盐酸的添加量在主控模块中设定以后每一次蚀刻控 制开启第一添加泵和第二添加泵开启的时间周期；第一添加泵开启时添加剂储液槽中的添 加剂开始向蚀刻机中添加，第二添加泵开启时盐酸储液槽中的盐酸开始向蚀刻机中添加； 也即采用一次蚀刻消耗多少氯酸钠和盐酸，就缓慢均速或间歇地向蚀刻溶液中添加多少氯 酸钠和盐酸，达到消耗和添加均均衡保持，保证蚀刻机内的蚀刻溶液的指标范围是：三氯化 铁质量百分含量33%?43%、二氯化铁质量百分含量0. 50%?5. 0%、酸度（以HCL计)质量百 分含量0. 39Γ2. 00%，蚀刻溶液密度1. 40?1. 50,温度40°C?54°C。达到上述指标后蚀刻 机内的蚀刻溶液才能始终保持在很强盛的氧化电位势，用0RP表示一般都在0RP值650以 上。一般情况下二氯化铁质量百分含量大于1. 〇%时，开始添加氯酸钠和盐酸，小于〇. 5%停 止添加；大于5.0%自动添加很难维持正常蚀刻。或者根据三氯化铁质量百分含量小于40% 时，开始添加效果较好，低于33%，效果差，是由于蚀刻溶液干扰元素多了，会造成蚀刻效果 不佳。电位检测器每间隔1小时对蚀刻机内的蚀刻溶液的0RP值进行一次检测监控，以检 测自动添加氯酸钠和盐酸是否正常，二氯化铁含量波动是否大，输出管道是否通畅，否则就 要及时调整和维护。
[0020] 蚀刻机内蚀刻过程中不锈钢与蚀刻液接触方式为：不锈钢放置蚀刻液中用低压喷 淋的方法将蚀刻液均匀的喷淋在不锈钢的表面。低压喷淋的压力为〇. 2(T〇. 35MPa。本发明 的蚀刻液可以增强侧蚀，使边缘光滑，蚀刻边缘斜坡呈现圆滑状，实现蚀刻面与不锈钢原有 基材表面的自然过渡，有效的应用各种高精密度的零部件及电子产品。
[0021] 所述蚀刻溶液可添加有消泡剂，所述消泡剂的含量为0. 5~lg/L。消泡剂为op-10. 二甲基硅氧烷、正辛烷和硅氧烷二元醇中的至少一种。
【权利要求】
1. 一种用三氯化铁蚀刻不锈钢的蚀刻方法，其特征在于所述蚀刻方法采用蚀刻机蚀 亥丨J，蚀刻机内的三氯化铁蚀刻溶液的ORP值650mv以上；蚀刻机在首次蚀刻前，计量需蚀刻 不锈钢总量，并对蚀刻溶液要进行取样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁 的质量百分含量；首次蚀刻完成后，计量完成蚀刻后不锈钢总量，从而计算出不锈钢损失 量，同时再次对蚀刻溶液要进行取样检测，检测出蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的 质量百分含量；根据不锈钢损失量与蚀刻液中二氯化铁、游离酸及三氯化铁的质量百分含 量变化量，在主控模块中设定以后每一次蚀刻控制开启第一添加泵和第二添加泵开启的时 间周期；第一添加泵开启时添加剂储液槽中的添加剂开始向蚀刻机中添加，第二添加泵开 启时盐酸储液槽中的盐酸开始向蚀刻机中添加；电位检测器按预设时间周期对蚀刻机内的 蚀刻溶液的ORP值进行检测监控。
2. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻机内的蚀刻溶液的指标范 围是：三氯化铁质量百分含量33%?43%、二氯化铁质量百分含量0. 50%?5. 0%、酸度（以 HCL计）质量百分含量0. 39Γ2. 00%，蚀刻溶液密度1. 40?1. 50,温度40°C?54°C。
3. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：当二氯化铁质量百分含量大于1. 0% 时，开始打开第一添加泵和第二添加泵；当二氯化铁质量百分含量小于〇. 5%关闭第一添加 泵和第二添加泵。
4. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：添加剂储液槽中的添加剂为氯酸钠； 盐酸储液槽中的中装有浓度> 30%的工业盐酸。
5. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：所述蚀刻溶液添加有消泡剂，所述消 泡剂的含量为〇. 5?lg/L。
6. 根据权利要求5所述的蚀刻方法，其特征在于：所述消泡剂为op-10.二甲基硅氧 烷、正辛烷和硅氧烷二元醇中的至少一种。
7. 根据权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于：电位检测器每间隔1小时对蚀刻机 内的蚀刻溶液的ORP值进行一次检测监控。
8. 实现权利要求1至7任一项所述蚀刻方法的蚀刻设备，其特征在于所述蚀刻设备包 括有蚀刻机，其特征在于：蚀刻机中设有电位检测器；还包括有添加剂储液槽和盐酸储液 槽；添加剂储液槽和盐酸储液槽分别经第一添加泵和第二添加泵与蚀刻机连接，电位检测 器连接有主控模块，主控模块连接控制第一添加泵和第二添加泵。
【文档编号】C23F1/28GK104087941SQ201410341417
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】连大学 申请人:深圳市卓力达电子有限公司