[發(fā)明專利]一種蝕刻方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310099980.0
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103173767A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 郭鐘寧;黃紅光;宋卿;張永俊;唐勇軍;王冠
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C23F1/02
• 分類號: C23F1/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

技術領域

本發(fā)明涉及化學蝕刻加工領域，尤其是涉及一種在不銹鋼或者模具鋼等金屬材料制品表面加工形成具有平滑過渡效果、斷面呈凸凹狀圓錐形的陣列微結構的蝕刻方法。

背景技術

在模具和金屬產(chǎn)品制造領域中，在模具和產(chǎn)品表面加工出微米級的陣列微凸或者微凹結構可以增加產(chǎn)品的美觀性、防滑效果、保潔效果等。相較于機械微銑加工、微車加工、激光加工、電火花加工和電化學加工，化學蝕刻法因其加工方法簡單、快速成形效果好、可以顯著降低生產(chǎn)成本、對設備要求低等優(yōu)點而受到廣泛應用。

化學蝕刻法的原理是利用金屬與蝕刻劑（化學藥品）進行化學反應形成可溶物體而進行去除反應部分，通過控制希望被去除部分和被保護部分來達到加工的目的。通常在對模具鋼等金屬進行表面微結構的蝕刻加工時，要對模具鋼等金屬材料制品表面進行掩膜處理，即在被加工金屬表面涂覆一層絕緣膠，未涂覆絕緣膠的部分與蝕刻液進行化學反應。這種蝕刻方法加工出來的圖形往往存在表面開口大，內(nèi)部開口小的形狀，其斷面如梯形，表面被去除形成的凹坑和凸起之間因為有棱邊和棱角而不能很好的平滑過渡，這樣造成的后果是加工工件摸起來手感不好，同時也影響視覺效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種可在金屬材料制品表面加工形成具有平滑過渡效果、斷面呈凸凹狀的圓錐形的陣列微結構的蝕刻方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：一種蝕刻方法，包括以下步驟：

（1）對工件進行掩膜處理；

（2）將掩膜處理后的工件放到蝕刻機中進行初次蝕刻，從蝕刻機噴嘴中噴出的蝕刻液a的壓力為0.3～1.8psi，蝕刻時間3～10min；

（3）對初次蝕刻后的工件進行脫膜處理；

（4）將脫膜處理后的工件再放到蝕刻機中進行再次蝕刻，從蝕刻機噴嘴中噴出的蝕刻液a的壓力為0.1～0.8psi，蝕刻時間2～6min；

（5）對再次蝕刻后的工件進行清洗，然后放到蝕刻液b中浸泡，浸泡時間0.5～2min；

（6）將經(jīng)過步驟（5）處理后的工件清洗，并去除工件表面雜質(zhì)。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟（1）對工件進行掩膜處理是在工件表面涂覆多個正方形耐腐蝕膠，所述正方形耐腐蝕膠的厚度為10～40μm，相鄰兩個耐腐蝕膠之間的間隙寬度為所述耐腐蝕膠邊長的1/4～1/3。所述掩膜處理時在模具剛等金屬材料制品表面涂覆耐腐蝕膠，從而有選擇的保護模具鋼等金屬制品表面。一般地，是在金屬表面涂覆耐腐蝕膠，所述耐腐蝕膠呈正方形結構，耐腐蝕膠的厚度為10～40μm。正方形耐腐蝕膠和正方形耐腐蝕膠之間留有未涂覆耐腐蝕膠的間隙，所述間隙的寬度為所述正方形耐腐蝕膠變長的1/4～1/3。在發(fā)生化學反應時，涂覆有耐腐蝕膠的部分被保護起來，未涂覆有耐腐蝕膠的部分產(chǎn)生化學反應而被去除形成凹坑。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟（2）中從蝕刻機噴嘴中噴出的蝕刻液a的壓力為0.6～1.2psi，蝕刻時間4～8min。一般地，蝕刻液從蝕刻機的噴嘴中噴出，所述噴出的蝕刻液的形狀優(yōu)選扇形，可以均勻噴灑，蝕刻部分為正方形耐腐蝕膠和正方形耐腐蝕膠之間留有未涂覆耐腐蝕膠的間隙。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟（2）初次蝕刻后工件表面蝕刻寬度為蝕刻前未掩膜寬度的1.5～2倍。在掩膜后的工件上噴灑蝕刻液后，蝕刻液對工件上掩膜之間的間隙部分進行蝕刻，由于側蝕的作用，蝕刻液在對掩膜之間的空隙部分進行蝕刻的同時，對掩膜覆蓋部位的工件也進行一定的蝕刻，使得工件表面的蝕刻寬度增大為蝕刻前未掩膜寬度的1.5～2倍，而由于掩膜覆蓋部位有一定寬度的工件也被蝕刻，因此掩膜下方的工件寬度與蝕刻前相比縮小，最終使得經(jīng)過初次蝕刻后，被蝕刻部分與被保護部分的寬度呈現(xiàn)出2:3～1:1的比例。本申請發(fā)明人通過摸索發(fā)現(xiàn)，當所述步驟（2）初次蝕刻后工件表面蝕刻寬度為蝕刻前未掩膜寬度的1.5～2倍時，最終所得工件表面形成的具有平滑過度效果、斷面呈凸凹狀圓錐形的陣列微結構的均勻性較好。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟（3）采用堿性溶液對初次蝕刻后的工件進行脫膜處理。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述堿性溶液為NaOH溶液。所述脫膜就是將涂覆有耐腐蝕膠的模具鋼等金屬制品放在如NaOH等堿性溶液中，將耐腐蝕膠從模具鋼等金屬制品表面去掉。

作為本發(fā)明所述蝕刻方法的優(yōu)選實施方式，所述步驟（4）中從蝕刻機噴嘴中噴出的蝕刻液a的壓力為0.3～0.6psi，蝕刻時間2～4min。