專利名稱：一種電化學(xué)蝕刻液及蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種蝕刻液及蝕刻方法，尤其是關(guān)于一種電化學(xué)蝕刻液及 蝕刻方法。
背景技術(shù)：
蝕刻的原理是利用化學(xué)溶液對金屬的腐蝕作用將不需要的金屬快速溶 解除去。蝕刻的基本過程是將所需圖片攝制成底片后，在曝光臺經(jīng)紫外線照 射曝光，將圖案印在涂有感光材料的絲網(wǎng)中，再用絲網(wǎng)漏印法將圖案印在金 屬表面上，用蝕刻液進行選擇性腐蝕，再經(jīng)去膜、陽極氧化、清洗、干燥后， 即得表面具有圖文的金屬材料，根據(jù)所需還可以進一步在金屬表面噴涂保護 膜。這種蝕刻的方法被廣泛用于制造業(yè)以及裝潢業(yè)中金屬表面的處理。例如， 可以用于手機面板的制作、廣告牌的制作以及刻花鋁板的制作等。目前，已有的蝕刻液主要是針對不銹鋼、銅、鎳等金屬微細(xì)加工的化學(xué) 蝕刻液，而用于鋁以及鋁合金的化學(xué)蝕刻液比較少。以往使用由磷酸和硝酸 組成的水溶液作為蝕刻液，但是這種蝕刻液蝕刻速度慢，并且蝕刻中會形成 "黃煙"等有害氣體。CN 1058999A公開了一種鋁板表面的化學(xué)蝕刻方法，該方法選用了 0.2-0.6%的氫氟酸作為蝕刻液進行蝕刻。但是該方法中所使用的氫氟酸對環(huán) 境的影響較大，而且容易損害操作人員的健康。CN 1743507A中公開了一種用于鋁及鋁合金的化學(xué)蝕刻液，其特征在 于，該蝕刻液由鹽酸、硫酸、磷酸和水所組成。該方法不存在對環(huán)境以及操 作人員的危害，但是，該方法的蝕刻速度仍然較慢，在工業(yè)化大批量生產(chǎn)時， 效率較低，而且用該蝕刻液進行蝕刻時，對于厚度較小的鋁板進行蝕刻時側(cè)
蝕現(xiàn)象較小，但是隨著鋁板厚度的增加，側(cè)蝕現(xiàn)象也相應(yīng)變得嚴(yán)重。因此， 對厚度較大的鋁材處理起來比較困難，效果不佳。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有電化學(xué)蝕刻液蝕刻速度慢、蝕刻厚度較大 的鋁材時側(cè)蝕現(xiàn)象嚴(yán)重的缺點，提供一種蝕刻速度快、側(cè)蝕現(xiàn)象小的電化學(xué) 蝕刻液。本發(fā)明的另外一個目的是提供一種鋁以及鋁合金的電化學(xué)蝕刻方法。 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，通過在磷酸以及硫酸的混合水溶液中加入 適量的表面活性劑，得到蝕刻液，以該蝕刻液作為電解液，進行電化學(xué)蝕刻， 能使得蝕刻速度明顯加快，側(cè)蝕現(xiàn)象減小，尤其是對于厚度較大的鋁板。本發(fā)明提供了一種電化學(xué)蝕刻液，該蝕刻液含有硫酸、磷酸和水，以蝕刻液的總重量為基準(zhǔn)，所述硫酸的含量為10-50重量％，所述磷酸的含量為 30-70重量％，余量為水，其中，該蝕刻液還含有陰離子表面活性劑，以蝕 刻液的總重量為基準(zhǔn)，所述陰離子表面活性劑的含量為重量0.1-3重量％。本發(fā)明還提供了一種鋁以及鋁合金的電化學(xué)蝕刻方法，其中，該方法以 鋁或鋁合金材料為陽極，以鉛板為陰極，將所述陽極和陰極置于蝕刻液中， 進行電解蝕刻，所述蝕刻液為本發(fā)明提供的蝕刻液。本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法大大加快了蝕刻的速度，例 如，采用本發(fā)明的蝕刻液對鋁或鋁合金表面進行電化學(xué)蝕刻時，蝕刻速度達(dá) 到600微米/分鐘以上，而采用現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻方法的蝕刻速度僅為50微米/ 分鐘。另外，采用本發(fā)明的蝕刻液進行電化學(xué)蝕刻時，側(cè)蝕現(xiàn)象較小，例如， 釆用現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻方法進行蝕刻至深度為1.8毫米時，保留層由原寬度的 2厘米側(cè)蝕至1.58厘米，側(cè)蝕現(xiàn)象嚴(yán)重；而采用本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液 以及蝕刻方法，保留層均保持在1.94厘米以上。因此，采用本發(fā)明提供的蝕
刻液以及蝕刻方法能明顯減少側(cè)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。 具體賣施方式根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液為含有硫酸和磷酸的水溶液，其中，該蝕刻液 中還含有表面活性劑。所述表面活性劑可以是常規(guī)的各種表面活性劑。本發(fā)明優(yōu)選為陰離子表 面活性劑。所述陰離子表面活性劑，例如可以是十二烷基苯磺酸鈉、十二垸 基苯磺酸、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇硫酸、十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸中 的一種或幾種。所述陰離子表面活性劑進一步優(yōu)選為十二垸基苯磺酸鈉和/ 或十二烷基苯磺酸。以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所述表面活性劑的含量為0.1-5重量％，優(yōu)選為0.1-1重量％。本發(fā)明中，所述硫酸和磷酸均可商購得到。以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所述硫酸的含量可以是10-50重量％，優(yōu)選為10-30重量。％。以蝕刻液的總重 量為基準(zhǔn)，所述磷酸的含量可以是30-70重量％，優(yōu)選為30-60重量％。優(yōu)選情況下，所述蝕刻液還含有緩釋劑。所述緩釋劑為水溶性磷酸鹽和 /或水溶性草酸鹽。例如，可以是磷酸鈉、磷酸鉀、草酸鈉、草酸鉀中的一種 或幾種。以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所述緩釋劑的含量為1-10重量％，優(yōu)選 為3-5重量％。所述緩釋劑能穩(wěn)定蝕刻溶液的游離態(tài)氫離子濃度，從而平衡 溶液pH值，使得蝕刻更加穩(wěn)定，減小側(cè)蝕。本發(fā)明提供的蝕刻液的制備方法包括將表面活性劑溶解在水中溶解，再 與硫酸以及磷酸混合均勻即可。由于硫酸與水接觸會產(chǎn)生大量的熱，因此， 優(yōu)選將硫酸緩慢加入到含有表面活性劑的水溶液中。另外，優(yōu)選情況下，還 包括在蝕刻液中加入緩釋劑，所述緩釋劑優(yōu)選在加硫酸之前，先在水中溶解。根據(jù)本發(fā)明，所述電化學(xué)蝕刻的方法是以鋁或鋁合金材料為陽極，以鉛 板為陰極，將所述陽極和陰極置于蝕刻液中，進行電解蝕刻。其中，所述電
解蝕刻的電源為直流電源，電流可以是5.0A/dm、15.0A/dm2。所述蝕刻可以 在常溫下進行，但在加熱下進行蝕刻速度更快，因此，優(yōu)選所述蝕刻的蝕刻 液溫度為40-70°C。所述蝕刻的時間根據(jù)所需蝕刻深度、蝕刻液溫度、蝕刻 劑的量的不同而不同， 一般蝕刻l-5分鐘即可。 下面通過實施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明實施例以及對比例所用鋁板均為方圓廠產(chǎn)厚度為0.3厘米的鏡面 鋁板，裁減后試驗用鋁片長度為8厘米，寬度為6厘米。實施例1本實施例說明本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法。將0.7克十二垸基磺酸鈉溶解到20毫升的水中，然后緩緩加入107克的 硫酸(濃度為98%，化學(xué)純)，573克的磷酸(濃度為55%，化學(xué)純)，混合均勻， 即得蝕刻液。該蝕刻液中硫酸的含量為15重量％，磷酸的含量為45重量Q^， 十二垸基磺酸鈉的含量為0.1重量％。將該蝕刻液置于電解槽中，用水浴加熱電解槽使蝕刻液保持在4(TC，以 鋁板為陽極，鉛板為陰極，將陽極和陰極置于蝕刻液中，將直流電源的電流 設(shè)置為10A/dm2，然后接通電源進行蝕刻，觀察并記錄鋁板蝕穿的時間，并 計算蝕刻速度，結(jié)果見表l所示。其中，蝕刻速度=鋁板厚度/蝕穿時間對比例1本對比例說明現(xiàn)有技術(shù)提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法。以CN 1743507A中的實施例1作為本發(fā)明的對比例，不同的是，所用的鋁板為本發(fā)明實施例l所用的鋁板。觀察并記錄鋁板蝕穿的時間，并計算蝕刻速度，結(jié)果見表l所示。 實施例2本實施例說明本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法。 將2.1克十二垸基磺酸溶解到38毫升的水中，然后緩緩加入178克的硫 酸(濃度為98%,化學(xué)純)，382克的磷酸(濃度為55%，化學(xué)純)，混合均勻， 即得蝕刻液。該蝕刻液中硫酸的含量為25重量％，磷酸的含量為30重量％， 十二垸基磺酸的含量為0.3重量0%。將該蝕刻液置于電解槽中，用水浴加熱電解槽使蝕刻液保持在5(TC，以 鋁板為陽極，鉛板為陰極，將陽極和陰極置于蝕刻液中，將直流電源的電流 設(shè)置為12A/dm2，然后接通電源進行蝕刻，觀察并記錄鋁板蝕穿的時間，并 計算蝕刻速度，結(jié)果見表l所示。實施例3本實施例說明本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法。 將3.5克十二烷基磺酸鈉溶解到20毫升的水中，然后緩緩加入200克的 硫酸(濃度為98%，化學(xué)純)，509克的磷酸(濃度為40%，化學(xué)純)，混合均勻， 即得蝕刻液。該蝕刻液中硫酸的含量為20重量％，磷酸的含量為40重量％， 十二烷基磺酸鈉的含量為0.5重量％。將該蝕刻液置于電解槽中，用水浴加熱電解槽使蝕刻液保持在60。C，以 鋁板為陽極，鉛板為陰極，將陽極和陰極置于蝕刻液中，將直流電源的電流 設(shè)置為8A/dm2，然后接通電源進行蝕刻，觀察并記錄鋁板蝕穿的時間，并 計算蝕刻速度，結(jié)果見表l所示。
表l實施例編號實施例1對比例1實施例2實施例3蝕穿時間(分鐘)5604.74.5蝕刻速度(微米/分鐘)60050638.3666.7從表1可以看出，實施例1-3的蝕刻方法的蝕刻速度要大大高于對比例1。實施例4本實施例說明本發(fā)明提供的的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法的抗側(cè)蝕性能。按照實施例1的方法進行蝕刻，不同的是在所述鋁板中間設(shè)置長度為3 厘米，寬度為2厘米的保留層，上面涂布抗酸層，然后置于蝕刻液中進行蝕 刻，蝕刻深度為0.6毫米。然后除去抗酸層，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處 的最窄長度。再按照上述相同的方法，另取2個鋁板，蝕刻深度分別為1.2 毫米和1.8毫米，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的最窄長度。結(jié)果如表2所對比例2本實施例說明現(xiàn)有技術(shù)提供的的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法的抗側(cè)蝕 性能。按照對比例1的方法進行蝕刻，不同的是在所述鋁板中間設(shè)置長度為3 厘米，寬度為2厘米的保留層，上面涂布抗酸層，然后置于蝕刻液中進行蝕 刻，蝕刻時間為20分鐘。然后除去抗酸層，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處 的最窄長度。再按照上述相同的方法，另取2個鋁板，分別蝕刻2分鐘，3 分鐘后，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的最窄長度。結(jié)果如表2所示。
實施例5本實施例說明本發(fā)明提供的的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法的抗側(cè)蝕性能。按照實施例2的方法進行蝕刻，不同的是在所述鋁板中間設(shè)置長度為3 厘米，寬度為2厘米的保留層，上面涂布抗酸層，然后置于蝕刻液中進行蝕 刻，蝕刻時間為2分鐘。然后除去抗酸層，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的 最窄長度。再按照上述相同的方法，另取2個鋁板，分別蝕刻2分鐘，3分 鐘后，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的最窄長度。結(jié)果如表2所示。實施例6本實施例說明本發(fā)明提供的的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法的抗側(cè)蝕性能。按照實施例3的方法進行蝕刻，不同的是在所述鋁板中間設(shè)置長度為3 厘米，寬度為2厘米的保留層，上面涂布抗酸層，然后置于蝕刻液中進行蝕 刻，蝕刻時間為2分鐘。然后除去抗酸層，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的 最窄長度。再按照上述相同的方法，另取2個鋁板，分別蝕刻2分鐘，3分 鐘后，用游標(biāo)卡尺測量保留層寬度處的最窄長度。結(jié)果如表2所示。表2實施例編號實施例4對比例2實施例5實施例6原寬度(厘米)2222蝕刻至深度為0.6毫米后 寬度處的最窄長度(厘米)1.981.711.991.99蝕刻至深度為1.2毫米后 寬度處的最窄長度(厘米)1.971.641.951.96蝕刻至深度為1.8毫米后 寬度處的最窄長度(厘米)1.951.581.941.95
從表2可以看出，當(dāng)蝕刻深度為0.6毫米時，對比例2的保留層由原寬 度的2厘米側(cè)蝕至1.71厘米，而實施例4-6的保留層寬度均在1.98厘米以 上；當(dāng)當(dāng)蝕刻深度為1.2毫米時，對比例2的保留層由原寬度的2厘米側(cè)蝕 至1.64厘米，而實施例4-6的保留層寬度均在1.95厘米以上；當(dāng)蝕刻深度 為1.8毫米時，對比例2的保留層由原寬度的2厘米側(cè)蝕至1.58厘米，而實 施例4-6的保留層寬度均在1.94厘米以上。因此，采用本發(fā)明提供的蝕刻液以及蝕刻方法能明顯減少側(cè)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。
權(quán)利要求
1. 一種電化學(xué)蝕刻液，該蝕刻液為含有硫酸和磷酸的水溶液，其特征在于，該蝕刻液中還含有表面活性劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中，以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所 述硫酸的含量為10-50重量％，所述磷酸的含量為30-70重量％，所述表面 活性劑的含量為重量0.1-5重量％。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝕刻液，其中，以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所 述硫酸的含量為10-30重量％，所述磷酸的含量為30-60重量％，所述表面 活性劑的含量為0.1-1重量％。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的蝕刻液，其中，所述表面活性 劑為陰離子表面活性劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蝕刻液，其中，所述陰離子表面活性劑為十 二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇硫酸、十二烷基 硫酸鈉、十二烷基硫酸中的一種或幾種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蝕刻液，其中，所述陰離子表面活性劑為十 二烷基苯磺酸鈉和/或十二烷基苯磺酸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液，其中，所述蝕刻液還含有緩釋劑， 所述緩釋劑為水溶性磷酸鹽和/或水溶性草酸鹽，以蝕刻液的總量為基準(zhǔn)，所 述緩釋劑的含量為1-10重量％。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蝕刻液，其中，所述緩釋劑為磷酸鈉、磷酸 鉀、草酸鈉、草酸鉀中的一種或幾種。
9、 一種鋁以及鋁合金的電化學(xué)蝕刻方法，其特征在于，該方法以鋁或 鋁合金材料為陽極，以鉛板為陰極，將所述陽極和陰極置于蝕刻液中，進行電解蝕刻，所述蝕刻液為權(quán)利1-8中任意一項所述的蝕刻液。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述電解蝕刻的電源為直流電 源，電流大小為5.0A/dm2-15.0A/dm2，所述蝕刻液溫度為40-70°C,蝕刻時 間為1-5分鐘。
全文摘要
一種電化學(xué)蝕刻液，該蝕刻液為含有硫酸和磷酸的水溶液，其中，該蝕刻液中還含有表面活性劑。本發(fā)明提供的電化學(xué)蝕刻液以及蝕刻方法大大加快了蝕刻的速度，減少了側(cè)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號C25F3/04GK101210340SQ20061017261
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者清 宮, 學(xué) 秦, 梁 陳 申請人:比亞迪股份有限公司