专利名称：一种不锈钢快速深度电化学蚀刻方法
技术领域：
本发明属于电化学腐蚀领域，特别涉及到一种对不锈钢进行快速深度电化学蚀刻的工艺技术。
现有的钢板上雕刻图纹的方法，是采用手工镌刻，这种雕刻，精度不高，镌刻过程中原有弧面会受到损伤而失去精度，同时劳动强度高，费时。另一种是机械铣刻，只能在平面钢板上进行，铣刻周期长，最后仍需手工修整，以上两种雕刻方法均属于点状法蚀刻，即通过一点一点地将不需要的部分刻除，工效极低。在现有技术中也有用类似于腐蚀印刷线路板的化学蚀刻方法，主要应用于铜、碳钢等)但是只能浅刻，蚀刻0.3mm，需3～5天时间，随时间继续延长，蚀刻深度不再增加，不能达到深度蚀刻目的。也有发明介绍了把这种方法用于不锈钢制品上，如中国专利CN1071121A，防水名片及其制造方法，对0.05～0.1mm厚的不锈钢薄片进行化学蚀刻，形成凹陷文字及图案。
本发明的目的是提供一种能对不锈钢进行快速深度电化学蚀刻工艺，在不锈钢上蚀刻预定的图纹，整体深度蚀刻，从而达到提高工效和高深度蚀刻的目的。
本发明的工艺流程是绘制图案→制备底片→不锈钢基板表面处理→贴膜→曝光→显影→检查/修版→蚀刻→去膜→清洗→干燥→成品。
绘制图案是绘制出留有一定测蚀余量的图案。
制备底片为制备图案的正片胶片。
不锈钢基板表面处理为除油脱脂去污，常用的有关溶剂有甲苯、酒精、丙酮、汽油、四氯化碳等，也可采用氢氧化钠碱液清洗。
贴膜用贴膜机在不锈钢板上贴G21水溶性干膜。贴膜步骤是先将导热辊加热到贴膜温度(90～110℃)；开启电源使之转动，调好压力(线压力为0.5～0.6kg/cm)；导热胶辊的速度一般在0.8～1.0米/分钟，操作应在黄光下进行，不能用白炽灯或日光灯照明。
曝光用4KW光化学灯10～20秒，或1KW高压汞灯30～45秒，或1KW镝灯50秒。
显影用碱水溶液将未曝光部分干膜溶解除去，可用1～3％Na2CO3，或0.3～0.5％NaOH，或2％Na3PO425～30℃的水溶液，並振动试件。
修版包括两个方面一是修补图形上的缺陷，如针孔、缺口等，二是除去与图形无关的疵点。
蚀刻在蚀刻液(重量百分比)40～60％FeCl3＋1～10％HCl＋0.01～1％JFc＋余量水中，以待蚀刻不锈钢板作为工作电极，以同样面积的石墨电极作为辅助电极，先通以0.1～0.5A/cm2的阴极电流1～2分钟，再转换成阳极电流0.6～1.0A/cm2，极化时间50～60分钟，蚀刻过程中要求用喷淋装置不断喷刷不锈钢表面，使其表面没有堆积的腐蚀产物，並控制蚀刻液温度在20～35℃。
去膜用50～70℃的3～5％NaOH溶液去除干膜。
清洗去膜之后用流动自来水清洗。
本发明的优点是(1)由于是整体蚀刻，所以工效高，小型刻件可以成批同时蚀刻，蚀刻时间仅为1～2小时。(2)可以达到化学蚀刻法无法达到的蚀刻深度，蚀刻深度达到0.8mm以上，且蚀刻相同深度时，时间比化学蚀刻短很多。(3)蚀刻的图纹精度高，表面质量好，蚀刻后无需加工即可使用。(4)本发明可广泛用于制作各种不锈钢标牌、装饰板，及特别要求有防滑功能的发纹钢板等。
下面结合实例来说明实现蚀刻深度为0.8nim的具体步骤。
1.绘制考虑侧蚀余量的图案，见附
图1，並制作胶片。
2.将G21水溶性干膜的保护层撕去，在贴膜机上将干膜贴于清洁的不锈钢表面上，温度控制在100℃，线压力0.5kg/cm，胶辊的速度0.9米/分。
3.在曝光箱内用11＜W镝灯曝光，灯距450mm，曝光时间50秒。
4.显影用2％Na2CO3，温度25℃，时间2分钟，振荡试件，即可显出图纹。
5.蚀刻在蚀刻液50％FeCl3＋2％HCl＋0.05％JFc＋余量水中，不锈钢板作为一个电极，石墨板作为另一个电极，先把不锈钢板阴极极化2分钟，电流密度为0.1A/cm2，再转换成阳极极化，电流密度为0.8A/cm2，通电时间为55分钟，用喷淋器不断冲刷不锈钢表面，使不锈钢表面没沉积的腐蚀产物，蚀刻液温度控制在30℃。
6.去膜用50℃的5％NaOH溶液去除干膜，然后用流动自来水冲洗不锈钢。
从蚀刻的效果看，完全达到了蚀刻图案的设计要求，深度达到0.8mm(见图2)蚀刻时间仅为57分钟。
权利要求
1.一种不锈钢快速深度电化学蚀刻方法，包括绘制图案，制备照像底片，在覆有感光膜的不锈钢上感光，蚀刻、去膜、清洗等工序，其特征在于，配制蚀刻液，其成分为(重量百分比)40～60％FeCl3＋1～10％HCl＋0.01～1％JFC＋余量水，将经过图案感光处理的不锈钢放入上述成分蚀刻液中，控制蚀刻液温度20～35℃，先以0.1～0.5A/cm2的电流密度进行阴极极化1～2分钟，再以0.6～1.0A/cm2的电流密度进行阳极极化50～60分钟，其辅助电极为石墨电极，蚀刻过程不断用喷淋装置喷刷不锈钢表面。
全文摘要
本发明是一种不锈钢上进行快速深度电化学蚀刻的工艺。目前，钢板上雕刻图纹的方法有手工镌刻法，这种方法刻的图纹精度低，并且工效极低，另一种方法是机械铣刻，这种方法的工效也很低。对于化学蚀刻法，也只能作浅刻，且周期也较长。本发明的电化学蚀刻是先在不锈钢上用G21水溶性干膜形成预定图案的抗蚀图形，然后进行电化学蚀刻工序。本发明蚀刻的图纹深度深，精度高，表面质量好，工效也很高。可广泛应用于制作不锈钢标牌、各种装饰板、及特殊要求的防滑功能的发纹钢板。
文档编号C25F3/00GK1120078SQ9411552
公开日1996年4月10日 申请日期1994年9月12日 优先权日1994年9月12日
发明者方琳, 吴荫顺, 张琳, 何积铨, 谢建辉, 曹备 申请人:北京科技大学