對(duì)于十分重視強(qiáng)重比的諸多工業(yè)領(lǐng)域而言，鋁質(zhì)材料是優(yōu)先選擇，加上耐腐蝕，密度低、延展性和韌性高等性能，更是倍受歡迎。鋁材的使用往往得益于其傳導(dǎo)性好。在有些應(yīng)用中， 這種傳導(dǎo)性能會(huì)在機(jī)加工過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重問(wèn)題，尤其是當(dāng)使用了當(dāng)今業(yè)內(nèi)最精密、最具有成本優(yōu)勢(shì)的光化學(xué)蝕刻機(jī)加工工藝時(shí)，更是如此， 因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致蝕刻精度和可重現(xiàn)性等一系列重大問(wèn)題。

光化學(xué)蝕刻簡(jiǎn)述

光化學(xué)蝕刻作為機(jī)加工技術(shù)已經(jīng)存在了50 多年，但今天依然是相對(duì)低調(diào)的工藝。這種技術(shù)在各種制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，以及不斷豐富的材料品種，一直是業(yè)內(nèi)保守得最好的秘密。
光化學(xué)蝕刻通常被錯(cuò)誤理解為是一種原型制造技術(shù)，但它卻是一種功能多樣、日益精湛的金屬加工技術(shù)，可以大批量制造復(fù)雜而富有特點(diǎn)的金屬零部件。

光化學(xué)蝕刻使用光致抗蝕劑和蝕刻劑對(duì)所選擇的區(qū)域進(jìn)行精密的化學(xué)加工。它的工藝特點(diǎn)是可以保留材料的性能、部件無(wú)毛刺、無(wú)應(yīng)力，外觀清潔，沒(méi)有熱影響區(qū)。

另外，光化學(xué)蝕刻采用易于重現(xiàn)的、低成本數(shù)字化加工工具，提供了高性價(jià)比、高精確度和快速制造加工工藝，以替代傳統(tǒng)的沖壓、壓制、沖孔、激光和水射流切割工藝。

但是，對(duì)于任何用于現(xiàn)代化創(chuàng)新制造項(xiàng)目和環(huán)境的機(jī)加工技術(shù)，必須滿足行業(yè)的需求。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)今的機(jī)加工技術(shù)必須能夠滿足極其嚴(yán)格的公差，和各種工業(yè)應(yīng)用孜孜以求的更先進(jìn)材料的加工要求。

因此，象Precision Micro 這樣的企業(yè)對(duì)光化學(xué)蝕刻技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行了投資，為了進(jìn)一步優(yōu)化鋁材這種以加工難度高而聞名的材料的加工工藝，耗費(fèi)了大量的時(shí)間和金錢(qián)。

許多曾經(jīng)采用傳統(tǒng)工藝加工鋁材的企業(yè)都會(huì)對(duì)一些問(wèn)題比較熟悉，如反射特性，使得激光切割難以進(jìn)行；以及鋁涂層脫落，不能進(jìn)行沖壓等。

鋁——應(yīng)用多樣的材料


鋁合金也是各種工業(yè)應(yīng)用非常歡迎的材料，因?yàn)樗栏g、重量輕、強(qiáng)度高。在這方面，它展現(xiàn)了許多鈦鋼的優(yōu)勢(shì)，而強(qiáng)重比是各種金屬的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。但是，鋁材比鈦鋼的成本要低很多。這種低成本不是因?yàn)殇X材來(lái)源豐富， 易于加工（實(shí)際上從鋁土礦中提取的成本較高），而是因?yàn)槠淇苫厥招阅?。?jù)說(shuō)，在20 年內(nèi)無(wú)需挖掘更多鋁礦，因?yàn)橐验_(kāi)發(fā)的量已經(jīng)足夠使用，并且可以不斷得到回收來(lái)滿足需求。

鋁的密度還遠(yuǎn)低于鈦。鈦鋼雖然比鋁的強(qiáng)度更高，更耐腐蝕，但是疲勞極限低，被廣泛應(yīng)用于各種航空部件， 以及汽車、交通和建筑領(lǐng)域。

最關(guān)鍵的是，鋁的密度低，再加上其他特性，如優(yōu)異的導(dǎo)熱導(dǎo)電材料，使之成為電纜和熱交換器的優(yōu)選材料。

但加工這種金屬時(shí)，這種特點(diǎn)也成為唯一致命的弱點(diǎn)。如，光化學(xué)蝕刻工藝中，鋁會(huì)與腐蝕性化學(xué)品反應(yīng)，開(kāi)始放熱，釋放出熱能。這會(huì)對(duì)光化學(xué)蝕刻工藝的效率和準(zhǔn)確性產(chǎn)生次生的、附帶的影響。

鋁的加工

因此，由于鋁的放熱性，阻礙了對(duì)鋁的光化學(xué)蝕刻工藝的有效使用。同時(shí)，由于鋁具有耐腐蝕，而光化學(xué)腐蝕又是一種基于選擇性腐蝕的加工工藝。

鋁是兩性的，可與酸類或堿類物質(zhì)反應(yīng)。因此，可用酸性酸性或堿性蝕刻劑進(jìn)行光化學(xué)加工，但兩種應(yīng)用均存在挑戰(zhàn)。
嚴(yán)格的工藝控制是成功進(jìn)行光化學(xué)蝕刻的關(guān)鍵。鋁在蝕刻過(guò)程中的高放熱反應(yīng)，有時(shí)候會(huì)破壞光學(xué)工工具，導(dǎo)致蝕刻比較粗糙。實(shí)際上，放熱反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致防蝕劑被抽離鋁板，蝕刻劑從防蝕刻劑下面滲出，影響蝕刻效果，導(dǎo)致粗糙的、鋸齒狀的、粒狀蝕刻邊緣，遠(yuǎn)非光化學(xué)蝕刻工藝通常具有的光滑、平直的蝕刻外形。

對(duì)鋁進(jìn)行有效蝕刻的有些研究側(cè)重于所用的蝕刻劑， 另一些則關(guān)注溫度控制，而更多的是對(duì)金屬進(jìn)行清潔和準(zhǔn)備。

由于各行各業(yè)對(duì)鋁的應(yīng)用需求巨大，加上機(jī)加工要求可重現(xiàn)性、恒定一致，同時(shí)這些挑戰(zhàn)的克服已經(jīng)突顯于激光切割和打孔工藝，為此，Precision Micro 公司對(duì)鋁加工設(shè)備投資了800,000 美元，用以改進(jìn)防蝕刻劑與鋁的結(jié)合效果。
 
另外，該公司還充分利用積累了50 多年的光化學(xué)蝕刻經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化和調(diào)整用于鋁的腐蝕性化學(xué)品的濃度，以克服可能存在的固有問(wèn)題。

光化學(xué)蝕刻是一種功能多樣、日益精湛的金屬加工技術(shù)，可以大批量制造復(fù)雜而富有特點(diǎn)的技術(shù)零部件。

這種對(duì)化學(xué)品的調(diào)整，以及對(duì)其他諸如加工速度調(diào)整、溫度控制等因素的強(qiáng)調(diào)，在Precision Micro 為數(shù)眾多的客戶項(xiàng)目中得到了滿意的結(jié)果。所有這些因素內(nèi)在都相互關(guān)聯(lián)，其中的一個(gè)會(huì)對(duì)另一個(gè)產(chǎn)生負(fù)面影響。如，調(diào)整蝕刻速度會(huì)導(dǎo)致防蝕刻劑脫開(kāi)。因此，工藝的優(yōu)化是一個(gè)均衡的行為，其成功有賴于經(jīng)年累月的、眾多項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)知識(shí)的積累。
通過(guò)機(jī)器、化學(xué)品、工藝參數(shù)的重新調(diào)整，Precision Micro 成功參與了無(wú)數(shù)個(gè)鋁光化學(xué)蝕刻的項(xiàng)目。

其中的一個(gè)實(shí)例是為一家領(lǐng)先直升機(jī)制造商的進(jìn)氣格柵進(jìn)行蝕刻加工。雖然這完全不是一個(gè)大規(guī)模的項(xiàng)目，部件也不如Precision Micro 處理的那種部件富有各種特性（光化學(xué)蝕刻一般都是針對(duì)大批量復(fù)雜部件加工）。但是，對(duì)于那些容易在部件中產(chǎn)生應(yīng)力的加工工藝而言，蝕刻是最理想的選擇。因?yàn)樗鎸?duì)的是航空部件，重量是非常關(guān)鍵的因素，因此客戶要求采用鋁，以減少重量。而Precision Micro 在化學(xué)品、工藝和機(jī)械方面的調(diào)整工作，使得這個(gè)項(xiàng)目取得了成功。

在另一個(gè)航空應(yīng)用中，Precision Micro 成功地使用了類似技術(shù)， 用于制造飛機(jī)客艙除濕機(jī)用的各種不同鋁制部件。

Precision Micro 為許多這些零部件蝕刻出通道和精密小孔。由于沖壓需要用到36 種不同的沖壓工具，因此光化學(xué)蝕刻成為替代這種代價(jià)難以承受的工藝的優(yōu)選制造方法。另外，沖壓不能實(shí)現(xiàn)流量和溫度曲線所要求的橫截面型線。而光化學(xué)蝕刻還意味著不會(huì)產(chǎn)生電火花等加工工藝通常所有的重鑄層。

解決難題

縱觀各個(gè)行業(yè)，鋁現(xiàn)在如此受到親睞，以至于任何金屬加工都必須能夠高效、精確加工地加工這種材料。光化學(xué)蝕刻是當(dāng)今最經(jīng)濟(jì)高效、最精確的加工技術(shù)，尤其是大規(guī)模制造復(fù)雜而富有特征的產(chǎn)品和零部件時(shí)，更是如此。該工藝固有的精確性、加工材料時(shí)不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，以及可以節(jié)約很多加工工具成本等，意味著OEM 歡呼這種工藝用于各種金屬加工中。

鋁的特性就是如此，直到不久前才對(duì)光化學(xué)蝕刻加工商提出了重大挑戰(zhàn)。但是，Precision Micro 已經(jīng)開(kāi)發(fā)并成功將光化學(xué)蝕刻工藝成功應(yīng)用于多種實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品。通過(guò)技術(shù)、對(duì)設(shè)備和蝕刻化學(xué)品研究的大量投資、以及對(duì)工藝控制的優(yōu)化等各種經(jīng)驗(yàn)的積累，Precision Micro 已經(jīng)成為少數(shù)幾個(gè)能夠提供恒定一致、準(zhǔn)確、可重現(xiàn)光化學(xué)蝕刻加工鋁制部件的生產(chǎn)商之一。
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