화학 밀링

Chemical milling
"산업 식각"은 여기서 방향을 바꾼다. 다른 용도는 에칭(동음이의)을 참조하십시오.

화학 밀링 또는 공업 식각은 온도 조절 식각 화학 물질의 욕조를 사용하여 원하는 모양의 물체를 만들기 위해 재료를 제거하는 감산 제조 공정이다.[1][2] 화학 식각의 다른 이름으로는 사진 식각, 화학 식각, 광 화학 식각 및 광화학 가공이 있다. 다른 물질들이 점점 더 중요해지고 있지만, 그것은 대부분 금속들에 사용된다. 그것은 르네상스 시대에 금속판에 새기는 것의 대안으로 개발된 갑옷 장식과 인쇄 에칭 공정으로부터 개발되었다. 이 과정은 본질적으로 절삭 부위를 식각제라고 알려진 부식성 화학 물질로 목욕시키는 것을 포함한다. 이 화학 물질은 절삭될 부분의 물질과 반응하여 고체 물질이 용해되도록 한다. 마스크라고 알려진 불활성 물질은 저항제로서 물질의 특정 영역을 보호하는 데 사용된다.[2][3]

역사

철, 놋쇠, 가죽, 직물로 만든 에칭 반팔갑옷과 부분 루스칠 반팔갑옷

젖산과 구연산과 같은 유기 화학 물질은 기원전 400년경에 금속을 에칭하고 제품을 만드는데 사용되었는데, 이때 식초를 사용하여 납을 부식시키고 색소 세루스를 만들었으며, 백납이라고도 한다.[4] 대부분의 현대 화학적 밀링 방법은 알칼리성 식각제를 포함한다; 이것들은 1세기 초에 사용되었을지도 모른다.

강한 광산을 사용한 갑옷 식각은 15세기에 이르러서야 개발되었다. 린시드 오일 페인트를 마스크로 칠한 판갑옷에는 소금, 숯, 식초를 섞은 식초를 바른다. 식각제는 보호되지 않은 부위를 물어서 도색된 부위를 완화시킬 수 있다.[4] 이런 식으로 에칭하면 갑옷은 마치 정밀한 판화를 한 것처럼 꾸밀 수 있지만, 솟아오르는 부르르가 없는 것처럼 꾸밀 수 있었다. 또한 갑옷이 판화 도구보다 더 부드러워지는 것을 방지했다.[5] 17세기 후반에, 에칭은 측정 계기에 대한 졸업을 생산하는데 사용되었다; 에칭이 생산될 수 있는 선의 얇음이 이전보다 더 정확하고 정확한 계기를 생산하는데 허용되었다.[6] 얼마 지나지 않아, 그것은 대포와 포병 운영자들을 위한 궤적 정보판을 에칭하는 데 이용되었다; 종이는 전투의 혹독함에서 거의 살아남지 못했지만, 에칭 플레이트는 꽤 오래갈 수 있었다. 종종 그러한 정보(일반적으로 범위 표시)가 스티레토 단검이나 삽과 같은 장비에 새겨져 있었다.

1782년, 존 세네비어(John Sennebier)에 의해 어떤 레진은 빛에 노출되었을 때 터펜틴에 대한 용해성을 잃었다는 것을 발견하였다. 즉, 그것들은 굳어졌다. 이를 통해 물질 표면 전체에 액상 마스크제를 도포하는 광화학밀링과 이를 자외선에 노출시켜 마스크할 부위의 윤곽이 드러날 수 있었다.[7] 광화학 밀링은 광선이 금속판에 인상을 남길 수 있도록 사진 방법의 개발에 광범위하게 사용되었다.

상업용 부품을 제조하기 위해 화학 식각을 가장 먼저 사용한 것 중 하나는 스웨덴 회사인 Aktibolaget Separator가 필터의 틈새를 화학적으로 밀링하여 에지 필터를 생산하는 방법에 특허를 얻은 1927년이었다.[8] 이후, 1940년대경, 그것은 매우 단단한 금속의 얇은 샘플을 가공하는 데 널리 사용되었다; 양쪽에서 광택을 내는 것은 판금, 호일, 심 스톡을 잘라 심을 만들고, 열 초조함을 기록하고, 다른 요소들을 기록하는 데 사용되었다.[9]

적용들

에칭은 인쇄회로기판과 반도체 제조 업계에서 응용이 가능하다. 항공우주[10] 산업에서도 대형 항공기 부품, 미사일 피부 패널, 에어프레임용 돌출부 등에서 얕은 층의 재질을 제거하는 데 사용된다. 식각은 집적회로와 미세전자기계 시스템 제조에 널리 사용된다.[10] 반도체 업계는 표준 액상 기반 기법 외에도 플라즈마 식각법을 보편적으로 사용한다.

과정

화학 밀링은 보통 청소, 마스킹, 낙서, 식각, 데마스킹의 다섯 단계로 이루어진다.[2] 화학 밀링 공정 비디오 비디오 비디오에 대해 자세히 알아보기

청소

세척은 식각될 표면에 오염물질이 없는지 확인하기 위한 준비 과정으로, 완성된 부품의 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.[2][11] 표면이 부적절하게 청소되면 마스크의 접착력이 저하되어 부위가 잘못 식각되거나 균일하지 않은 에치율이 발생하여 최종 치수가 부정확할 수 있다. 표면에는 오일, 그리스, 프라이머 코팅, 표시 및 표시 공정의 기타 잔류물, 스케일(산화) 및 기타 이물질이 없어야 한다. 대부분의 금속의 경우, 이 단계는 식각될 표면에 용매 물질을 도포하여 이물질 오염물질을 씻어내는 방법으로 수행될 수 있다. 이 물질은 알칼리성 세정제 또는 특수 탈산화 용액에도 담글 수 있다. 현대 산업 화학 식각 시설에서는 사람의 피부에서 나오는 오일이 표면을 쉽게 오염시킬 수 있기 때문에 이 공정이 끝나면 공작물을 직접 취급하지 않는 것이 일반적인 관행이다.[3]

마스킹

마스킹(Masking)은 마스크 재질을 표면에 도포하여 원하는 부위만 식각되도록 하는 과정이다.[2][3] 액상 마스크는 딥마스크를 통해 도포할 수 있으며, 이 경우 부품이 개방된 마스크 탱크에 담갔다가 건조될 수 있다. 또한 유량 코팅으로 마스크제를 도포할 수 있다. 액체 마스크는 부품의 표면 위로 흐른다. 특정 전도성 마스크는 정전기 증착에 의해서도 적용될 수 있다. 정전기 증착은 마스크의 입자가 물질 표면에 분사될 때 전하가 가해진다. 그 전하를 통해 마스크의 입자가 표면에 달라붙게 된다.[12]

마스크 형식

사용할 마스크는 주로 재료 에칭에 사용되는 화학 물질과 재료 자체에 의해 결정된다. 마스크는 재료 표면에 부착되어야 하며, 또한 공작물을 보호하기 위해 식각제와 관련하여 화학적으로 충분히 불활성화되어야 한다.[3] 대부분의 현대 화학 밀링 공정은 350g cm−1 정도의 접착력을 가진 마스크제를 사용하며, 접착력이 너무 강하면 낙서 과정이 너무 어려워 수행이 어려울 수 있다. 접착력이 너무 낮으면 식각 부위가 부정확하게 정의될 수 있다. 대부분의 산업 화학 밀링 시설은 네오프렌 엘라스토머 또는 이소부틸렌-이소프렌 복합체를 기반으로 하는 마스크제를 사용한다. [13]

낙서

낙서는 에칭할 부위에 가면을 제거하는 것이다.[2] 장식용 어플리케이션의 경우, 이것은 종종 낙서용 나이프, 식각용 바늘 또는 유사한 도구를 사용하여 손으로 한다. 현대의 산업용 어플리케이션은 운영자가 템플릿의 도움을 받아 낙서를 하거나 컴퓨터 숫자 제어를 사용하여 프로세스를 자동화할 수 있다. 에칭의 여러 단계를 포함하는 부품의 경우 색상 코드 및 유사한 장치를 사용한 복잡한 템플릿을 사용할 수 있다.[14]

에칭

에칭은 화학탕에 부품을 담그는 것과 밀링할 부품에 화학물질이 작용하는 것이다.[15] 화학 욕조에 담근 시간은 결과 에치의 깊이를 결정한다. 이 시간은 다음 공식을 통해 계산된다.

여기서 E는 에칭 속도(일반적으로 에칭 속도로 약칭), s는 필요한 컷의 깊이, t는 총몰입 시간이다.[10] [15] 에치율은 에치앙트의 농도 및 성분, 에치될 재료, 온도 조건 등의 요인에 따라 달라진다. 에치율은 결정적이지 않은 특성 때문에 에치 공정 직전에 실험적으로 결정되는 경우가 많다. 절삭할 재료의 작은 표본, 동일한 재료 사양, 열처리 조건 및 거의 동일한 두께를 일정 시간 동안 식각한다. 이 시간 이후 에치 깊이를 측정하여 에치 속도를 계산하는 시간과 함께 사용한다.[16] 알루미늄은 일반적으로 0.178 cm/h의 속도로, 마그네슘은 0.46 cm/h의 속도로 식각한다.[10]

데마스킹

데마스킹은 식각제와 가면을 제거하는 과정이다.[2][17] 에칭트는 일반적으로 맑고 차가운 물로 씻어낸다. 식각 공정에서 재료 표면에 산화막을 남기는 일반적인 경우 탈산화 욕조가 필요할 수 있다. 스크래핑 도구를 사용한 손 제거가 가장 일반적인 마스크제를 제거하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 이는 종종 시간이 많이 걸리고 번거로우며 대규모 프로세스의 경우 자동화할 수 있다.[18]

일반 식각제

연속 주조, 매크로 식각으로 만든 구리
알루미늄용
강철용

2% 니탈은 일반 탄소강에서 흔히 사용되는 식각제다.

구리용
실리카용

참고 항목

메모들

  1. ^ 해리스 1976년, 페이지 시이
  2. ^ a b c d e f g Çakir, O.; Yardimeden, A.; Özben, T. (August 2007). "Chemical machining" (PDF). Archives of Materials Science and Engineering. 28 (8): 499–502. Archived from the original (PDF) on 2015-04-12. Retrieved 13 February 2013.
  3. ^ a b c d 해리스 1976 페이지 32.
  4. ^ a b 해리스 1976, 페이지 2
  5. ^ 해리스 1976 페이지 6
  6. ^ 해리스 1976 페이지 9
  7. ^ 해리스 1976 페이지 10.
  8. ^ 해리스 1976, 페이지 15.
  9. ^ 해리스 1976, 페이지 17.
  10. ^ a b c d Fishlock, David (8 December 1960). "New Ways of Cutting Metal". New Scientist. 8 (212): 1535. Retrieved 13 February 2013.
  11. ^ 해리스 1976, 페이지 31.
  12. ^ 해리스 1976, 페이지 36.
  13. ^ 해리스 1976, 페이지 33.
  14. ^ 해리스 1976쪽 37-44쪽
  15. ^ a b 해리스 1976, 페이지 44.
  16. ^ 해리스 1976, 페이지 45.
  17. ^ 해리스 1976 페이지 54
  18. ^ 해리스 1976 페이지 56.

참조

  • Harris, William T. (1976). Chemical Milling: The Technology of Cutting Materials by Etching. Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-859115-2.