数控特种加工技术第二版课件教学ppt作者 丛文龙 张祥兰第10章 化学加工.ppt

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1、第10章化学加工主编：丛文龙张祥兰学习目标与要求：1．了解化学铣削加工的原理、特点及应用，熟悉化学铣削加工的工艺过程；2．了解光刻加工的原理、特点及应用，熟悉光刻加工的工艺过程；3．了解化学表面处理方法的种类，各种方法的原理、特点、工艺过程及应用10.1化学铣削加工一、化学铣削加工的原理、特点及应用1．化学铣削加工的原理化学铣削加工的原理如图10-1所示。把工件3非加工表面用耐腐蚀涂层4保护起来，然后将工件浸入适当成分的化学溶液5中，露出的工件加工表面与化学溶液产生反应，材料不断地被溶解去除。经一定时间达到预定的深度后，取出工件，即获得所需要的尺寸和形状。图10-1化学铣削加工的原理1—工

2、作台2—溶液槽3—工件4—保护层5—化学溶液6—蚀除部分2．化学铣削加工的特点化学铣削加工具有如下特点：（1）工艺和设备简单，操作方便，投资少。（2）不受材料力学性能的限制，可加工任何难切削的金属材料，如铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈钢等。（3）适于大面积加工，可同时加工多件。（4）加工过程中不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷，表面粗糙度可达Ra2.5～1.25。化学铣削的最大缺点是在垂直于工件表面的深度方向进行溶解的同时，在保护层下面的侧向也进行溶解，并在加工底面和侧面间形成圆弧状，如图10-1中的B和R，难以加工出尖角或窄而深的槽和型孔等，加工图形的最小线宽亦受到限制。同时，原材料中

3、的缺陷和表面不平度、划痕等很难通过化学铣削消除，腐蚀液对设备和人体也有一定危害，需采取适当的防护措施。3．化学铣削加工的应用范围化学铣削适合于在薄板、薄壁零件表面上加工出浅的凹面和凹槽，如飞机的整体加强壁板、蜂窝结构面板、蒙皮和机翼前缘板等。化学铣削也可用于减小锻件、铸件和挤压件的局部厚度以及蚀刻图案等，加工深度一般小于13毫米。二、化学铣削加工的工艺过程化学铣削加工的工艺过程如图10-2所示。其中主要的工序是涂保护层、刻形和化学腐蚀。图10-2化学铣削加工工艺过程1．涂保护层保护层用来保护工件的非加工表面不受腐蚀。要求保护层具有良好的耐酸、碱性能，并在化学铣削过程中黏结力不下降。保护层通

4、常采用氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶等耐蚀涂料并经刷涂、喷涂或浸涂等方法涂敷。要求涂层均匀，无杂质和气泡。涂层厚度一般控制在0.2mm左右。为保证涂层与金属表面粘结牢固，在涂保护层之前，应先对工件表面进行预处理，去除油污、氧化膜，再在相应的腐蚀液中进行预腐蚀。在某些情况下还要先进行喷砂处理，使表面形成一定的粗糙度。涂保护层后需在适当温度下并经一定时间加以固化。2．刻形刻形是根据样板的形状和尺寸，把工件待加工表面的涂层去掉，以便进行腐蚀加工。如图10-3所示，刻形时一般采用刻刀4沿样板3轮廓切开保护层，再把不要的部分5剥掉。考虑到化学铣削中的侧向溶解，刻形尺寸小于最终腐蚀尺寸。刻形样板多采用1

5、mm左右的硬铝板制作。图10-3刻形1—工件材料2—保护层3—刻形样板4—刻刀5—应切除的保护层6—蚀除部分3．腐蚀腐蚀速度与腐蚀液的成分、质量分数及温度有关。化学铣削常用的腐蚀液为三氯化铁（FeCl3）水溶液，可用于铝、铜、镍、碳钢、不锈钢等，加工温度为50℃左右。腐蚀液还有CuCl2、HNO3、HF等。10.2光刻加工1958年左右，光刻技术在半导体器件制造中首次得到成功应用，研制成平面型晶体管，从而推动了集成电路的发明和飞速发展。数十年以来，集成技术不断微小型化，其中光刻技术发挥了重要作用。一、光刻加工的原理、特点及应用光刻加工是利用光致抗蚀剂的光化学反应特点，并通过显影液的溶解作用

6、，将掩模版上的图形精确地印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面，再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性，对衬底表面进行腐蚀，可获得极为复杂的精细图形。光刻是半导体器件和集成电路制造中的关键工艺之一。特别是对大规模、超大规模集成电路的制造和发展，起了极大的推动作用。目前光刻可以实现小于lμm线宽的加工，已能制成包含百万个甚至千万个元、器件的集成电路芯片。利用光刻原理还可制造一些精密产品的零部件，如刻线尺、刻度盘、光栅、细孔金属网板、电路布线板、晶闸管元件等。二、光致抗蚀剂光致抗蚀剂俗称光刻胶或感光胶，是光刻加工的基本材料。它是一种对光敏感的高分子溶液，经光照射后能发生交联、分解或聚合等光化学反应，改变了化学性

7、能，以满足光刻加工的需要。根据光化学反应特点，光致抗蚀剂可分为正性和负性两大类。（1）正性光致抗蚀剂这类抗蚀剂在光照后发生光分解、光降解反应，使溶解性增大，在显影液作用下能够溶除，而得到和掩模版上挡光图形相同的抗蚀涂层。这类抗蚀剂以邻重氮萘醌感光剂—酚醛树脂型为主。（2）负性光致抗蚀剂这类抗蚀剂在在光照后发生交联、光聚合，使溶解性减小，能够抵抗显影液的腐蚀作用而保留下来，而得到和掩模版上挡光图形不同的抗蚀涂层。这类抗蚀剂