一种获取高透射率铝合金的化学刻蚀方法技术

本发明专利技术公开一种获取高透射率铝合金的化学刻蚀方法。该方法首先将特制蚀刻液搅拌均匀,180～280℃下热交联20分钟至3小时；然后将表面处理后的铝合金浸入上述蚀刻液中5～10分钟，温度保持在50～85℃；取出后先水洗，再将蚀刻好的铝合金样品在10～30％的氢氧化钠水溶液中处理5～8分钟，保持在70～90℃。本发明专利技术采用化学蚀刻方法铝合金，在垂直入射条件下,透射效率高达95.5％。这种高透射率的特性，在铝合金传感器、护目装置、反射窗、液晶显示等诸多领域都有很大的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种获取高透射率铝合金的化学刻蚀方法
本专利技术涉及一种化学刻蚀铝合金的方法。
技术介绍
金属蚀刻(etching)是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。金属蚀刻技术可以分为湿蚀刻(wetetching)和干蚀刻(dryetching)两类。金属蚀刻是由一系列复杂的化学过程组成，不同的腐蚀剂对不同金属材料具有不同的腐蚀性能和强度。金属蚀刻也称光化学金属蚀刻(photochemicaletching)，指通过曝光制版、显影后，将要金属蚀刻区域的保护膜去除，在金属蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。目前的蚀刻液主要包括：氯化铁蚀刻液、铬酸蚀刻液、亚氯酸钠蚀刻液等，大多存在蚀刻速度慢、蚀刻能力低、蚀刻速度较快产生过刻蚀,蚀刻线宽间距小等缺点。传统的刻蚀铝合金的方法是首先利用扫描电子束曝光，再采用反应离子刻蚀方法。其具体方法是真空溅射设备在铝合金基底上沉积一层金属薄膜，再在铝合金膜上涂覆一层电子束感光胶，并利用扫描电子束曝光，显影后利用存留的感光胶作为掩膜进行反应离子刻蚀，直至露出基底材料，由此刻蚀铝合金。在此制作过程中，虽然刻蚀速率可以人为控制，但往往还是会产生过刻蚀现象，而且刻蚀缓慢，合金表面在刻蚀的过程中会被氧化。保证能有效激发表面等离子体波的前提下，透射率作为特性的一个重要参数，透射率越高越好，然而采用上述传统方法刻蚀铝合金的透射率最多为74.15％，如何增加刻蚀铝合金的透射率是国内外学者研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型化学刻蚀铝合金的方法。该方法包括以下步骤：步骤(1).对铝合金进行机械研磨，表面用氧化铝烧蚀，用乙醇清洗铝合金。所述的铝合金成分包括如下(质量百分含量)：Cu0.1～2％，Mg0.3～1.5％，Si0.25～2％，Mn1～1.5％，Ti0.5～2％,Fe1～3％，V0.5～2.5％，Si1.5～3.5％，Ni1～3％，其余为Al和杂质。步骤(2).将蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中进行搅拌,由于蚀刻溶液的强酸性性质，通过加热180～280℃，将蚀刻液热交联20分钟至3小时，该过程可以防止蚀刻溶液对铝合金的化学侵蚀。搅拌器采用小型轻便、结构简单的爱米克斯移动式搅拌器，其搅拌轴偏离槽的中央位置，而且与垂直方向倾斜一定角度，搅拌轴与垂直方向倾斜夹角为5°～20°，搅拌效率高和更均匀。所述的蚀刻液包括蚀刻剂35～55％，蚀刻抑制剂0.5～5％，活性剂1～8％，螯合剂2～5％，氧化剂2～6％，pH调节剂4～7％，其余为去离子水。(质量百分含量)所述的蚀刻剂为氟化氢铵；所述的蚀刻抑制剂为三盐酸亚精胺、5-氨基四唑硝酸盐、羟乙基哌嗪、5-氟脲嘧啶、甲氨蝶呤中的至少一种；蚀刻抑制剂能控制铝合金的蚀刻速度，并允许获得具有适当锥度角的蚀刻轮廓。如果蚀刻抑制剂的含量低于0.5重量％，则蚀刻抑制剂对锥度角的控制能力可能恶化。当蚀刻抑制剂的含量大于5％时，铝合金的蚀刻速度可能变得非常缓慢。所述的活性剂为邻苯二甲酸酐、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚甘油脂肪酸酯、十八烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇、四氢呋喃胺中的至少一种；表面活性剂被添加到蚀刻液的组合物中能加快蚀刻速率，蚀刻速率可达到每分钟15-35μm，同时保持线宽在200～25μm。所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、1,10-邻二氮杂菲、聚天冬氨酸、酸式焦磷酸钠中的至少一种；能有效抑制Al金属离子对氧化剂过氧化氢等引起的催化分解，能有效阻止Al金属离子在蚀刻过程中发生化学反应形成沉淀物。所述的氧化剂为高铁酸钠、氯酸钠、重铬酸钾、铋酸钠、过氧化氢；氧化剂的使用主要使在铝合金表面上迅速形成氧化铝(化学式Al2O3)。蚀刻液可以逐层地去除在铝合金上蚀刻过程中形成的氧化铝，以增加蚀刻速率以及改善涂层的粘附性。所述的pH调节剂为碳酸氢三钠、氢氧化钠、偏酒石酸、氢氧化钾中的至少一种；调节剂可以控制蚀刻液组合物以维持pH范围约为4～7。蚀刻液组合物中包含的氟化氢铵的蚀刻作用可以被短期激活。相反，当pH调节剂的含量大于7％时，蚀刻液组合物的pH急剧升高，氟化氢铵的活性降低,因此铝合金的蚀刻速度和蚀刻均匀性会劣化。步骤(3).将步骤(2)蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中，将步骤(1)铝合金浸入上述蚀刻液中5～10分钟，用磁力搅拌器搅拌，温度保持在50～85℃。步骤(4).将铝合金从蚀刻液中取出，先水洗，再将蚀刻好的铝合金样品在10～30％(质量百分含量)的氢氧化钠水溶液中处理5～8分钟，保持在70～90℃。由此得到的表面光洁度是平滑的，蚀刻深度是均匀的。步骤(5).将蚀刻好的铝合金样品，透射率采用BTG-3S可见光透射率测试仪进行测试。本专利技术的有益效果：1.本专利技术中采用蚀刻抑制剂能控制铝合金的蚀刻速度，并允许获得具有适当锥度角的蚀刻轮廓，因此本专利技术能避免上述传统方法产生的过刻蚀现象。2.铝合金基体有较强的延展性，传统的机械珩磨加工不能很好地将覆盖在合金表面的氧化铝去除。本专利技术蚀刻液氧化剂主要是为了在铝合金表面上迅速形成氧化铝(化学式Al2O3)。蚀刻液可以逐层地去除在铝合金上蚀刻过程中形成的氧化铝，这增加了蚀刻速率。在进行蚀刻之后，氧化剂进一步使铝合金快速生成氧化铝以保护铝合金的表面。3.传统的蚀刻速率仅仅为8-15μm，本专利技术将表面活性剂被添加到蚀刻液的组合物中能加快蚀刻速率，蚀刻速率可达到每分钟15-35μm，同时保持线宽在200～250μm。4.本专利技术因此采用化学蚀刻方法铝合金，在垂直入射条件下,透射效率高达95.5％。这种高透射率的特性，在铝合金传感器、护目装置、反射窗、液晶显示等诸多领域都有很大的实用价值。说明书附图图1为传统方法与本专利技术实施例1-3透射率比较；图2为采用传统方法蚀刻铝合金后透射率特性；图3为本专利技术中实施例1蚀刻铝合金后透射率特性；图4为本专利技术中实施例2蚀刻铝合金后透射率特性；图5为本专利技术中实施例3蚀刻铝合金后透射率特性。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的分析。实施例11.铝合金(Cu:0.1％，Mg:0.3％，Si:0.25％，Mn:1％，Ti:0.5％，Fe:1％，V:0.5％，Si:1.5％，Ni:1％，其余为Al和杂质)进行机械研磨，表面用氧化铝烧蚀，用乙醇清洗铝合金。2.蚀刻液成分：蚀刻剂氟化氢铵35％、蚀刻抑制剂三盐酸亚精胺0.5％、活性剂邻苯二甲酸酐1％、活性剂十二烷基苯磺酸钠1％、螯合剂乙二胺四乙酸1％、螯合剂聚天冬氨酸1％、氧化剂高铁酸钠2％、氧化剂氯酸钠1％、pH调节剂碳酸氢三钠2％、pH调节剂氢氧化钠1％、pH调节剂偏酒石酸1％，其余为去离子水。3.将蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中,采用小型轻便、结构简单的爱米克斯移动式搅拌器，其搅拌轴偏离槽的中央位置，而且与垂直方向倾斜一定角度，搅拌轴与垂直方向倾斜夹角为5°，搅拌效率高和更均匀。由于蚀刻溶液的强酸性性质，通过加热180℃，将蚀刻液热交联1小时，该过程可以防止蚀刻溶液对铝合金的化学侵蚀。4.将蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中，将铝合金浸入上述蚀刻容器中5分钟，用磁力搅拌器搅拌，温度保持在50℃。蚀刻速率为每分钟15μm，同时保持线宽在200μm。5.将铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取高透射率铝合金的化学刻蚀方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1).对铝合金进行机械研磨，表面用氧化铝烧蚀，用乙醇清洗铝合金；步骤(2).将蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中进行搅拌,180～280℃下热交联20分钟至3小时；所述的蚀刻液包括蚀刻剂35～55％，蚀刻抑制剂0.5～5％，活性剂1～8％，螯合剂2～5％，氧化剂2～6％，pH调节剂4～7％，其余为去离子水；所述的蚀刻剂为氟化氢铵；所述的蚀刻抑制剂为三盐酸亚精胺、5‑氨基四唑硝酸盐、羟乙基哌嗪、5‑氟脲嘧啶、甲氨蝶呤中的至少一种；所述的活性剂为邻苯二甲酸酐、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨酯、苯乙烯‑甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚甘油脂肪酸酯、十八烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇、四氢呋喃胺中的至少一种；所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、1,10‑邻二氮杂菲、聚天冬氨酸、酸式焦磷酸钠中的至少一种；所述的氧化剂为高铁酸钠、氯酸钠、重铬酸钾、铋酸钠、过氧化氢；所述的pH调节剂为碳酸氢三钠、氢氧化钠、偏酒石酸、氢氧化钾中的至少一种；步骤(3)将步骤(1)铝合金浸入上述蚀刻液中5～10分钟，用磁力搅拌器搅拌，温度保持在50～85℃；步骤(4).将铝合金从蚀刻液中取出，先水洗，再将蚀刻好的铝合金样品在10～30％的氢氧化钠水溶液中处理5～8分钟，保持在70～90℃。...

【技术特征摘要】
1.一种获取高透射率铝合金的化学刻蚀方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1).对铝合金进行机械研磨，表面用氧化铝烧蚀，用乙醇清洗铝合金；步骤(2).将蚀刻液倒入由聚丙烯制成的容器中进行搅拌,180～280℃下热交联20分钟至3小时；所述的蚀刻液包括蚀刻剂35～55％，蚀刻抑制剂0.5～5％，活性剂1～8％，螯合剂2～5％，氧化剂2～6％，pH调节剂4～7％，其余为去离子水；所述的蚀刻剂为氟化氢铵；所述的蚀刻抑制剂为三盐酸亚精胺、5-氨基四唑硝酸盐、羟乙基哌嗪、5-氟脲嘧啶、甲氨蝶呤中的至少一种；所述的活性剂为邻苯二甲酸酐、十二烷基苯磺酸钠、聚山梨酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚甘油脂肪酸酯、十八烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇、四氢呋喃胺中的至少一种；所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、1,10-邻二氮杂菲、聚天冬氨酸、酸式焦磷酸钠中的至少一种；所述的氧化剂为高铁酸钠、氯酸钠、重铬酸钾、铋...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢腊梅，李黎，袁友伟，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33