金属蚀刻的原理

金属蚀刻的原理

金属在蚀刻液中的蚀刻过程，首先是在金属零件表面发生晶粒的溶解作用;其次在晶界上也发生溶解作用，一般来讲，晶界是以不同于晶粒的溶解速度发生溶解作用的。

在大多数金属和合金的多晶体结构中，各个晶体几乎都能采取原子晶格的任何取向。而晶粒的不同取向、晶粒密度的大小及杂质都会和周围的母体金属形成微观或超微观原电池。

所以，对于金属在蚀刻液中来讲，一方而这些原电池的存在，使金属表面存在着电位差，电位正的地方得到暂时的保护，电位负的地方被优蚀刻。另一方面在零件表面具有变化着的原子间距，而且原子间距较宽的地方溶解速度迅速，一直到显示出不平整的表面为止。

然后，溶解作用将以几乎是恒定的速度切削紧密堆积的原子层，表面的几何形状也随着晶粒的溶解而继续不断地变化。晶界上的蚀刻也将进一步影响零件表面。在晶界上晶格的畸变和富集的杂质，常常导致更加快速的蚀刻作用，从而可能会使整个晶粒受到凹坑状的蚀刻。

晶粒尺寸越小，经蚀刻后的表面粗糙度就越低，这也可以从实际生产中得到证实。在生产中往往都是材料越均匀致密其表面越平滑。

下面以Fe在稀HCI中的蚀刻为例来说明。将铁片浸人

除氧的稀HCI中，可以观察到Fe与HCI之间发生激烈的化学反应，其反应式为:

Fe+2HCI=FeCI

3+H

2

↑(4一6)

随着反应的不断进行，铁片被腐蚀溶解，同时在铁片表面有大量氢气泡生成，按照电化学腐蚀理论，可将上述反应分解为两个不同的电极反应:

阳极反应:Fe＝Fe2++2e(4一7)

阴极反应:2H++2e→H

2

↑(4一8)

由于铁片表面存在电化学不均匀性，可布满了无数微阳极和微阴极，在稀HCI中就构成大量的微观或亚微观腐蚀电池。尤其是亚微观腐蚀电池的阴、阳极十分微小，在显微镜下也难以区分。

单个电池的有效作用区域很小，阴、阳极之间几乎不存在欧姆压降，整个金属表面可以认为是等电势的。这些微阴极与微阳极的位置在蚀刻过程中不断地变换，导致金属以某一平均速度发生均匀蚀刻。

因此，在发生这种均匀蚀刻的电化学腐蚀时，整个铁片表面可有条件地看做同时工作着的阳极和阴极。这种电化学蚀刻，在这里可以根据加工需要创造一些条件，使蚀刻按照设计的要求进行。如果是要进行不锈钢蚀刻，就得使这种微观局部蚀刻现象加强。比如控制合适的酸度或碱度，并添加一些旨在改变蚀刻行为的第二物质，使被蚀刻的表面早现出

所需要的粗糙化表面效果。

如果是进行化学铣切加工，同样要创造条件，增强蚀刻液的蚀刻能力，使蚀刻更趋于均匀化，以得到表面平滑光沽的效果。