對于十分重視強重比的諸多工業(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)性能會在機加工過程中產(chǎn)生嚴(yán)重問題，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)勢的光化學(xué)蝕刻機加工工藝時，更是如此， 因為它會導(dǎo)致蝕刻精度和可重現(xiàn)性等一系列重大問題。

光化學(xué)蝕刻簡述

光化學(xué)蝕刻作為機加工技術(shù)已經(jīng)存在了50 多年，但今天依然是相對低調(diào)的工藝。這種技術(shù)在各種制造領(lǐng)域的實際應(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)雜而富有特點的金屬零部件。

光化學(xué)蝕刻使用光致抗蝕劑和蝕刻劑對所選擇的區(qū)域進行精密的化學(xué)加工。它的工藝特點是可以保留材料的性能、部件無毛刺、無應(yīng)力，外觀清潔，沒有熱影響區(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，對于任何用于現(xiàn)代化創(chuàng)新制造項目和環(huán)境的機加工技術(shù)，必須滿足行業(yè)的需求。具體來說，當(dāng)今的機加工技術(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材料的加工要求。

因此，象Precision Micro 這樣的企業(yè)對光化學(xué)蝕刻技術(shù)的研發(fā)進行了投資，為了進一步優(yōu)化鋁材這種以加工難度高而聞名的材料的加工工藝，耗費了大量的時間和金錢。

許多曾經(jīng)采用傳統(tǒng)工藝加工鋁材的企業(yè)都會對一些問題比較熟悉，如反射特性，使得激光切割難以進行；以及鋁涂層脫落，不能進行沖壓等。

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，因為它防腐蝕、重量輕、強度高。在這方面，它展現(xiàn)了許多鈦鋼的優(yōu)勢，而強重比是各種金屬的關(guān)鍵優(yōu)勢。但是，鋁材比鈦鋼的成本要低很多。這種低成本不是因為鋁材來源豐富， 易于加工（實際上從鋁土礦中提取的成本較高），而是因為其可回收性能。據(jù)說，在20 年內(nèi)無需挖掘更多鋁礦，因為已開發(fā)的量已經(jīng)足夠使用，并且可以不斷得到回收來滿足需求。

鋁的密度還遠低于鈦。鈦鋼雖然比鋁的強度更高，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，這種特點也成為唯一致命的弱點。如，光化學(xué)蝕刻工藝中，鋁會與腐蝕性化學(xué)品反應(yīng)，開始放熱，釋放出熱能。這會對光化學(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，阻礙了對鋁的光化學(xué)蝕刻工藝的有效使用。同時，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行光化學(xué)蝕刻的關(guān)鍵。鋁在蝕刻過程中的高放熱反應(yīng)，有時候會破壞光學(xué)工工具，導(dǎo)致蝕刻比較粗糙。實際上，放熱反應(yīng)會導(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，遠非光化學(xué)蝕刻工藝通常具有的光滑、平直的蝕刻外形。

對鋁進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，而更多的是對金屬進行清潔和準(zhǔn)備。

由于各行各業(yè)對鋁的應(yīng)用需求巨大，加上機加工要求可重現(xiàn)性、恒定一致，同時這些挑戰(zhàn)的克服已經(jīng)突顯于激光切割和打孔工藝，為此，Precision Micro 公司對鋁加工設(shè)備投資了800,000 美元，用以改進防蝕刻劑與鋁的結(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，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)雜而富有特點的技術(shù)零部件。

這種對化學(xué)品的調(diào)整，以及對其他諸如加工速度調(diào)整、溫度控制等因素的強調(diào)，在Precision Micro 為數(shù)眾多的客戶項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)，其中的一個會對另一個產(chǎn)生負面影響。如，調(diào)整蝕刻速度會導(dǎo)致防蝕刻劑脫開。因此，工藝的優(yōu)化是一個均衡的行為，其成功有賴于經(jīng)年累月的、眾多項目經(jīng)驗和技術(shù)知識的積累。
通過機器、化學(xué)品、工藝參數(shù)的重新調(diào)整，Precision Micro 成功參與了無數(shù)個鋁光化學(xué)蝕刻的項目。

其中的一個實例是為一家領(lǐng)先直升機制造商的進氣格柵進行蝕刻加工。雖然這完全不是一個大規(guī)模的項目，部件也不如Precision Micro 處理的那種部件富有各種特性（光化學(xué)蝕刻一般都是針對大批量復(fù)雜部件加工）。但是，對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。因為所面對的是航空部件，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、工藝和機械方面的調(diào)整工作，使得這個項目取得了成功。

在另一個航空應(yīng)用中，Precision Micro 成功地使用了類似技術(shù)， 用于制造飛機客艙除濕機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難以承受的工藝的優(yōu)選制造方法。另外，沖壓不能實現(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，更是如此。該工藝固有的精確性、加工材料時不會產(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)開發(fā)并成功將光化學(xué)蝕刻工藝成功應(yīng)用于多種實際工業(yè)產(chǎn)品。通過技術(shù)、對設(shè)備和蝕刻化學(xué)品研究的大量投資、以及對工藝控制的優(yōu)化等各種經(jīng)驗的積累，Precision Micro 已經(jīng)成為少數(shù)幾個能夠提供恒定一致、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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