铝合金的蚀刻原理及组成

    铝合金的蚀刻主要用于航空工业和航天工业的铝合金零件的化学加工。早期铝的化学蚀刻，在美国较广泛采用的腐蚀剂是氢氟酸和践Cr0‘为基础的棍酸蚀刻液，由于从Cro,成本高，同时H2 Cr0。对环境的污染重，随后英国人采用氢氟酸和HNO3为基础的棍酸蚀刻液。在腐蚀剂中加入氧化性酸的首要目的，是为了把化学蚀刻过程中产生的氢转化为水，以v免任何同氢脆有关联的间题发生，因为铝在蚀刻过程较容易出现氢脆间题。

在以氢氟酸为基础的蚀刻液中铁和氢氟酸的化学反应;

                        6HF+Ti=H2TiF, +2H2 r               (5一75)

    从反应式(5一，5)可以看出，随着铝的蚀刻有大量的H:产生。每蚀刻1 mol铝即有2moI氢气产生，或者说每蚀刻lg铝即有0.66L氢气产生。产生的氢气会吸附在金属表面并渗透到金属基体，对金属的力学性能产生严重影响。在蚀刻液中添加氧化性酸，比如Cr03 , HN03就可以和刚产生的原子氢反应生成水和相应氧化酸的还原产物。反应式如下:

                  3Ti.+30HF +4Cr033H2TiF6 +4CrF,+12H2,0      (5一76)

                    Ti +6HF +4HN03=H2TiF6 +4N02 +4H2O       (5一77)

    在蚀刻加工过程中这几种反应都在同时进行，但随着蚀刻液中氧化性酸浓度的增高，后面的反应逐渐占优势，使铁表面吸附的氢减少。在实际生产中，都采用氢氟酸和HNO,组成的蚀刻液，但以HN03为氧化性酸的蚀刻液会有氮氧化物的大量挥发，从反应式(5一77)中可以看出，每蚀刻l mot铁即有4mol氮氧化物的产生.这种氮氧化物毒性很大，一方面对操作人员身体造成毒害，另一方面也对环境造成大量污染。通用的作法是在蚀刻液中添加x素来对蚀刻液进行改进，因为躁素能立即同二氧化氮反应。

    著者在进行铝蚀刻时，通过向蚀刻液中添加NH4 HF2或NH4NOz都能有效地舒缓氮氧化物的产生。在配制这类蚀刻液时.大多数情况都是采用NH, HF2来提供有效浓度的F一。这样就不必再额外加人NH, NO,之类的按盐。在配制时[F一」/[ N03-〕= 1.8一2.2,比值加大，蚀刻速度降低，表面粗糙度增加，如果过高，将出现点蚀或蚀刻条纹、蚀刻沟槽等。比值降低，蚀刻速度加快，但易使蚀刻面产生凹陷现象，也易产生不均匀的蚀刻现象。

过低的比值将使蚀刻液中游离氢的含量加大，易使氢吸附于铝表面并渗人铁金属基体，产生氢脆。

    采用氢氟酸和HNO,配制的蚀刻液，在不锈钢蚀刻过程中要注意对温度的控制，因为在较高温度情况下，更利于氮氧化物的挥发，同时在高温情况下添加脉素亦会同HNO,反应，使HNO，无效损失加大。而用NH, HF2和HNO3配制的蚀刻液可以在较高的温度下进行蚀刻加工，亦不会有大量氮氧化物的产生。在蚀刻液加人大量氧化性酸除上述原因外，还有第二个原因:实验表明，在蚀刻液中有氧化性酸时，可以得到非常好的表面光泽度。

    对铝合金的蚀刻不同于铭仑金的蚀刻，铝合会的蚀刻，同一蚀刻液对多种铝合金都是有效的。但不同型号的铝合金往往需要对蚀刻液进行调整才能得到满意的蚀刻效果。