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Al3+对金属蚀刻纹理粗糙度的影响

时间:2013-5-11 作者:dlz0099 分享到:

Al3+对金属蚀刻纹理粗糙度的影响

    在酸性氟化物蚀刻液中,较高的游离Al3+浓度能提高纹理粗糙度和纹理均匀性。游离态Al3+浓度受温度、NH4 HF2浓度及蚀刻液pH值影响较大。通常情况下,NH4 HF2蚀刻液中铝主要是以难溶的六氟铝酸铁[ (NH4) 3 AIF6」的形式沉淀在蚀刻液中。但由于在pH值较低且温度较高的情况下存在着反应NH4 HF2NH4F+HF的化学平衡,使蚀刻液中有一定浓度的HFo HF和铝反应生成微溶的A1F3, A1F2在25℃时溶解度为0.41%左右,这时A1F3主要是以介稳态的、溶解度较大的a-A1F3·3H20的形式部分溶解于蚀刻液中。随着温度升高其溶解度会有所增大,但这种增大很有限。当温度达100℃时,AIF3将以溶解度小的户AIF3·3H20的形式沉淀在蚀刻液中。很明显,以增大A1F3溶解度的方法来提高蚀刻液中游离Al3+浓度效果非常有限。所以必须通过其他方法来提高蚀刻液中游离Al3+的浓度。

从反应NH4 HF2.NH4 F十HF来看,平衡越往右,金属蚀刻液中的HF浓度就越高。蚀刻液温度升高、pH值降低及NH4 HF:浓度增加,都会促进平衡向右移动。在这几个主要因素中,足够量的NH4 H凡很重要。当蚀刻液中HF浓度达到一定程度后,铝会以游离态的六氟络铝的形式存在于蚀刻液中,使蚀刻液中游离态铝浓度提高。

从这也可以看出,温度升高纹理粗糙度增加,一方面是因为较高温度下蚀刻速度加快;另一方面与较高温度下蚀刻液中的游离态铝络合物浓度的提高有很大关系。新配的蚀刻液在较高温度下并不具有稳定较高的纹理粗糙度;而经过老化的蚀刻液,在较高温度下才具有稳定较高的纹理粗糙度,这也证明游离态铝络合物浓度对纹理粗糙度的影响占有主导地位。

调节蚀刻液时,通常情况下,如果向蚀刻液添加水,蚀刻液中NH4 HF:浓度降低,反应NH4HF2 – NH4F+HF向右移动趋势减少,从而导致蚀刻液中游离态铝络合离子浓度减少,使经过蚀刻后的铝合金表面有纹理粗糙度偏低的区域;如果向蚀刻液中添加NH4 HF2,蚀刻液中NH4 HF:浓度增大,反应NH4HF2}NH4F+HF向右移动趋势增大,从而导致蚀刻液中游离态的铝络合离子浓度增大,使经过蚀刻后的铝合金表面有纹理粗糙度偏高的区域。

但不管是哪种情况,经过一段时间后其化学平衡又恢复到调节前的水平,使纹理粗糙度和调节前基本保持一致。当然,这一现象只有在需要对纹理粗糙度采用精确受控蚀刻时才有意义。

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