印刷电路板热交换器-PCHE(五)化学蚀刻

   发布日期:2024-03-18 13:24:09     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:59    评论:0    


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这期的介绍,可以帮助您对化学蚀刻技术及其应用有一个很好的了解,内容包括蚀刻工艺详细过程的说明,技术能力等。

趋势

当今技术的发展方向,许多行业的趋势是更小、更复杂和更精密的设备,同时兼顾更高水平的性能。小型化不再是一个愿望,而是一个在各行各业都能看到的事实。缩小产品尺寸有很多好处,但也意味着挑战。设计更小的部件并不意味着可以降低对产品性能的期望。恰恰相反,将设计转化为实际产品必须比以往任何时候都表现得更出色,因为最小的不规则会对最终结果产生更大的影响。

微制造正成为许多行业面临的巨大挑战。金属部件需要变得越来越小,但要在合理的成本下保持超高精度和部件性能。

什么是化学蚀刻?

微制造中的化学蚀刻,是一种高精度的减法制造过程。使用温度调节的蚀刻化学品槽有选择地去除材料,以生产任何所需形状的高精度金属零件。与其他微制造技术(如冲压(Stamping)、电火花加工(EDM)、数控(CNC)、激光切割(Laser Cutting),和水射流切割(Water Jetting)相比,化学蚀刻更具成本效益,交货时间更短,设计灵活性更高,而且不需要去毛刺。它是精密金属零件制造的最佳选择,无论是原型制造还是工业生产。

它也被称为化学铣削,光(化学)蚀刻,电化学蚀刻,光(化学)铣削,光化学加工和工业蚀刻(Chemical Milling, Photo Chemical Etching, Electrochemical Etching, Photo Chemical Milling, Photo Chemical Machining, and Industrial Etching)该工艺适合于各种材料,包括不锈钢、非、低合金钢、镍、铜、青铜、黄铜等。许多其他类型的金属,如金、银、铝、哈氏合金、钛和特殊合金,如镍钛l和vitrovac合金,都可以在适当的条件下蚀刻。

化学蚀刻工艺步骤

化学蚀刻工艺可分为清洗、层压、曝光、显影、蚀刻、剥离等一系列步骤,然后对所有部件自动进行严格的检查。

  1. 清洗:经检验合格的金属首先进行化学清洗和脱脂,以去除碎片、蜡和滚动油,所有这些都可能对下一步产生负面影响。

  2. 层压:在薄片上涂上一层光敏抗蚀剂。层压板粘合的任何问题都可能使蚀刻剂在蚀刻过程中接触到金属的保护区域,从而影响成品部件。

  3. 曝光:通过照相工具掩模将薄片暴露在紫外线(UV)光下,将元件设计转移到光刻胶上。

  4. 显影:除去未曝光的光刻胶,露出原材料。硬化的抗蚀剂将在蚀刻过程中保护零件。


  5. 蚀刻:蚀刻化学剂,通常是氯化铁,喷到显影片上。蚀刻时间由熟练的技术人员决定,考虑到金属类型,等级,厚度和尺寸等变量,所有这些都会影响最终结果。
  6. 剥离:将剩余的光刻胶从板材上去除,露出最终蚀刻的组件。

以上工艺步骤,对应换热器蚀刻板片的工艺流程:

化学蚀刻可选用的材料
几乎任何金属都可以化学蚀刻,光化学蚀刻可制造尺寸达1500mm x 610mm,厚度达2mm的热交换器板。这些包括(但不限于):
  • 不锈钢:广泛的奥氏体,铁素体和马氏体不锈钢;

  • 低碳钢、碳钢、工具钢、弹簧钢;

  • 铝:包括飞机/航空航天等级;

  • 钼;

  • 镍合金:铬镍铁合金、钼金属、42号合金(Nilo 42)、因瓦尔合金;

  • 铜:包括C110和C101(无氧);

  • 黄铜,磷青铜,铍铜,镍银;

化学蚀刻板式换热器的优点

化学蚀刻通过光敏抗蚀剂层压及选择性的使用化学物质无应力的在平面元件上。它特别适合制造精密零件,如网格,引线框架,双极燃料电池和热交换器板,精密弹簧,垫圈和垫片,以及汽车内饰等美观零件。
换热领域里,化学蚀刻更是制造具有流体通道的复杂组件(如板式换热器)的完美选择。
与传统的金属制造技术相比,它具有许多固有的优势。
  • 无机械和热应力: 虽然冲压通常用于制造金属热交换器板,但它会损害平面度。化学蚀刻消除了这个问题,因为该工艺使用环境温度化学蚀刻来减去金属,而不是强迫其成形。在环境温度下,无接触加工过程化学蚀刻产生100%无毛刺,无应力的零件。
  • 低成本的工具:光刻不需要硬工具,使用数字工具生产和适应成本低廉,因此可以在短短几个小时内以最小的成本优化设计。
  • 化学蚀刻的模具是数字化的,因此不需要开始切割昂贵和难以适应的钢模具。这意味着可以在绝对零刀具磨损的情况下复制大量产品,确保生产的第一个和第一百万个零件完全相同。
  • 精度:光化学蚀刻具有高度可重复性和令人难以置信的精度,可实现0.1mm宽,0.025mm深的精密微通道,并具有始终如一的高精度。这使得更紧凑和有效的传热,同时减少表面积。
  • 金属适用性:几乎任何金属都可以化学蚀刻。

  • 此外,由于工具是数字化的,它可以非常快速和经济地进行调整和更改,使其成为设计工程师在最后一刻调整设计的理想选择,但也使其非常适合原型到大批量生产运行。

    Tips: 换热器仅仅是众多领域中化学蚀刻应用的一个子领域
化学蚀刻的几何轮廓

化学蚀刻可以形成理论设计的轮廓,简单展示以下,就不做更多的介绍,如果有老铁感兴趣可以做探讨

标准蚀刻公差为金属厚度的±10%,最小为±0.025 mm。随着开发,可以实现更高的精度,因为组件特性的尺寸低于标准最小值。

还需要更加注意到到在这个过程中产生的固有边缘“尖端”。

蚀刻尖端可以控制,通过这样做,可以引入一系列轮廓,允许制造锋利的切削刃,例如用那些应用于医疗刀片,或锥形开口,或用于引导过滤网中的流体流动的应用。

化学蚀刻不仅可以很好地处理复杂的几何形状,而且还可以为设计工程师提供巨大的灵活性,由于使用数字工具,可以方便地调整设计直至制造点。

总结

不知不觉中又超了2000字,收尾总结一下。

化学蚀刻的优点是成本低、速度快、灵活、适合复杂的设计,并且能够生产无毛刺的部件,其性能不会因加热或应力而改变。

化学蚀刻技术的标准交货时间约为两个工作周,如果有紧急需求,甚至可以缩短。对于冲压来说,仅仅设计、构建和调试一个工具就可能需要几个月的时间。
然而,也许最重要的是,通过使用这种多功能和具有成本效益的金属加工技术,为设计工程师提供了创新的可能性。

 
 
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