(10)申请公布号 CN 102234806 A
(43)申请公布日 2011.11.09C N 102234806 A
*CN102234806A*
(21)申请号 201010160309.9
(22)申请日 2010.04.23
C23F 1/28(2006.01)
(71)申请人比亚迪股份有限公司
地址518118 广东省深圳市龙岗区坪山镇横
坪公路3001号
(72)发明人高春楠
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种不锈钢蚀刻液，该蚀刻液
包括三氯化铁、盐酸、硝酸和己内酰胺；所述三氯
化铁的含量为200-350g/L ，所述盐酸的含量为
0.45-1.16mol/L ，所述硝酸的含量为20-60g/L ，
所述己内酰胺的含量为40-100g/L 。本发明还提
供了一种不锈钢蚀刻方法，该方法为将不锈钢基
材与蚀刻液接触进行蚀刻，控制蚀刻液的温度为
15-40℃，所述蚀刻液为本发明所述的蚀刻液。本
发明的蚀刻液可以增强侧蚀，使边缘光滑，
蚀刻边缘斜坡呈现圆滑状，实现蚀刻面与不锈钢原有基
面纹理、绸缎纹以及浮雕等自然纹理蚀刻，使得仿
真的自然纹理呈现出逼真的效果。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 10 页
1.一种不锈钢蚀刻液，其特征在于：该蚀刻液包括三氯化铁、盐酸、硝酸和己内酰胺；所述三氯化铁的含量为200-350g/L，所述盐酸的含量为0.45-1.16mol/L，所述硝酸的含量为20-60g/L，所述己内酰胺的
含量为40-100g/L。
2.根据权利要求1所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：该不锈钢蚀刻液包括重金属沉淀剂，所述重金属沉淀剂的含量为2-6g/L。
3.根据权利要求2所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：所述重金属沉淀剂为硫化钠和/或多硫化钠。
4.根据权利要求3所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：该不锈钢蚀刻液包括pH调节剂，所述pH调节剂的含量为20-50g/L。
5.根据权利要求4所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：所述pH调节剂为磷酸、硼酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、褐藻酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、草酸和柠檬酸中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：该不锈钢蚀刻液包括消泡剂，所述消泡剂的含量为0.5-1g/L。
7.根据权利要求6所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：所述消泡剂为OP-10、二甲基硅氧烷、正辛醇和硅氧烷二元醇中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：该不锈钢蚀刻液包括氮氧化物抑制剂，所述氮氧化物抑制剂的含量为5-20g/L。
9.根据权利要求8所述的不锈钢蚀刻液，其特征在于：所述氮氧化物抑制剂为尿素、硫酸铵、硝酸铵和葡萄糖中的至少一种。
10.一种不锈钢蚀刻方法，其特征在于：将不锈钢基材与蚀刻液接触进行蚀刻，控制蚀刻液的温度为15-40℃，所述蚀刻液为权利要求1-9任意一项所述的蚀刻液。
11.根据权利要求10所述的不锈钢蚀刻方法，其特征在于：所述将不锈钢基材与蚀刻液接触的方法为用浸渍的方法将不锈钢基材放置在蚀刻液中或者用低压喷淋的方法将蚀刻液均匀的喷淋在不锈钢的表面。
12.根据权利要求11所述的不锈钢蚀刻方法，所述低压喷淋的压力为0.03-0.1Mpa。
一种不锈钢蚀刻液及蚀刻方法
技术领域
[0001] 本发明涉及金属表面蚀刻加工技术领域，尤其涉及不锈钢蚀刻液剂蚀刻方法。
背景技术
[0002] 在金属表面装饰领域，金属化学蚀刻工艺通常用于制作具有规则轮廓的图形，比如logo或者一些
矢量图纹，需要避免侧蚀的影响，得到边缘清晰，蚀刻面平整的，蚀刻斜坡面较小的蚀刻效果，针对其开发出的化学腐蚀液一般都具备以上特点。随着表面装饰工艺的发展，越来越多的人喜欢在金属表面制作仿真的自然纹理，比如皮纹、木纹、沙面纹理、绸缎纹以及浮雕等。然而使用传统的化学蚀刻液，由于蚀刻面与基材表面不能够自然的过渡融合，使得显现出来的自然图纹较为生硬，缺乏自然美感，而无法在金属表面实现仿真纹理的装饰效果。
[0003] 公开号为CN101173360的专利，公开了一种不锈钢蚀刻溶液，包括以下组分，三氯化铁400-600g/L，盐酸2-5g/L，氟化氢铵1-2g/L，硫脲2.5-5g/L，蚀刻促进剂1-5g/L，再生剂2-5g/L。该蚀刻溶液何以快速的对不锈钢进行蚀刻，但是侧蚀较小，蚀刻面与不锈钢表面过渡较生硬，不够自然，缺乏自然美感，而无法在金属表面实现仿真纹理的装饰效果。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是现有的不锈钢蚀刻液侧蚀较小，蚀刻面与不锈钢表面过渡较生硬，不够自然，缺乏自然美感，而无法在金属表面实现仿真纹理的装饰效果的缺陷，从而提供一种侧蚀较大，蚀刻面与不锈钢表面过渡自然，具有自然美感，可以在金属表面实现仿真纹理的装饰效果的不锈钢蚀刻液和蚀刻方法。
[0005] 本发明提供了一种不锈钢蚀刻液，该蚀刻液包括三氯化铁、盐酸、硝酸和己内酰胺；所述三氯化
铁的含量为200-350g/L，所述盐酸的含量为0.45-1.16mol/L，所述硝酸的含量为20-60g/L，所述己内酰胺的含量为40-100g/L。
[0006] 本发明还提供了一种不锈钢蚀刻方法，该方法是将不锈钢基材与蚀刻液接触进行蚀刻，控制蚀刻液的温度为15-40℃，所述蚀刻液为本发明所述的蚀刻液。
[0007] 本发明采用新型的蚀刻体系，改善了不锈钢表面化学蚀刻过程，该蚀刻液有效控制不锈钢化学蚀刻过程，增强侧蚀过程进行，使边缘光滑，蚀刻边缘斜坡呈现圆滑状，实现蚀刻面与不锈钢原有基材表面的自然过渡，从而使得仿真的自然纹理呈现出逼真的效果。
具体实施方式
[0008] 本发明提供了一种不锈钢蚀刻液，该蚀刻液包括三氯化铁、盐酸、硝酸和己内酰胺；所述三氯化铁的含量为200-350g/L，优选为250-300g/L，所述盐酸的含量为0.45-1.16mol/L，优选为0.70-0.80mol/L，所述硝酸的含量为20-60g/L，优选为35-45g/L，己内酰胺的含量为40-100g/L，优选为60-80g/L。
[0009] 本发明所述的不锈钢蚀刻液在进行化学蚀刻过程中化学反应非常复杂，主要化学
反应方程式如下所示：
[0010] Fe+2FeCl3＝3FeCl2；
[0011] 2Fe+6H+＝Fe3++3H2↑；
[0012] 2Al+6H+＝2Al3++3H2个；
[0013] 4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；
[0014] Ni+2HNO3＝Ni(NO3)2+H2↑；
[0015] Fe+3HCl+HNO3＝FeCl3+NO+2H2O。
[0016] 己内酰胺为本蚀刻液的主要成分，用于控制蚀刻液在金属表面的腐蚀形态，调节不锈钢腐蚀面的粗糙程度。其作用的机理为在盐酸为体系的蚀刻溶液中，己内酰胺可在不锈钢表面形成吸附薄膜，按照薄膜理论在不锈钢表面凸出或者尖锐面薄膜较薄，此处腐蚀速度较快，达到有效平整表面的目的，因此随着腐蚀过程的进行蚀刻边缘形成的尖锐边缘被逐步平整化，形成圆滑的弧面。同时由于所形成的薄膜面有效的阻挡蚀刻过程的进行，降低了化学腐蚀的速度，便可有效增加不锈钢蚀刻边缘的侧蚀，从而利用本蚀刻液用于自然纹理腐蚀可得到蚀刻边缘圆滑，侧蚀较大，蚀刻面与基材表面边缘融合自然的仿真效果。[0017] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻液，其中三氯化铁含量的增加，可以有效的提高了蚀刻的速度，但蚀刻面的粗糙度有所提高，侧蚀的程度有所减小，过高的三氯化铁浓度使得蚀刻边缘斜坡面与
基材表面的折角较为明显。盐酸含量的增加，也可以有效的提高了腐蚀的速度，但蚀刻面的粗糙度有所提高，侧蚀的程度有所减小，过高的盐酸浓度使得蚀刻边缘斜坡面与基材表面的折角较为明显。己内酰胺含量的增加，可以有效的降低了化学腐蚀的速度，并有效地降低了蚀刻面的粗糙度，增加了侧蚀的程度，使得蚀刻边缘斜坡面与基材表面实现了非常明显的弧形过渡。
[0018] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻液，不锈钢中不可避免的存在一些重金属元素，减少蚀刻溶液中重金属的含量有利于降低蚀刻表面的粗糙度，所以优选地，所述蚀刻液包括重金属沉淀剂，所述重金属沉淀剂为硫化钠和/或多硫化钠。所述沉淀剂的含量为2-6g/ L，优选为4-5g/L。
[0019] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻液，蚀刻过程中伴随氢离子的损耗，弱酸的加入利于调节蚀刻溶液稳定性，延长使用寿命。优选地，该蚀刻液包括pH调节剂，所述pH调节剂为磷酸、硼酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、褐藻酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、草酸和柠檬酸中的至少一种。更优选为磷酸，磷酸的加入不仅利于调节溶液的pH，同时可以降低蚀刻表面粗糙度，改善表面光泽。所述的pH调节剂的含量为20-50g/L，优选为30-40g/L。
[0020] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻液，在腐蚀过程中有时伴随着对人体有害的氮氧化物的产生，需要对其加以抑制，优选地，所述蚀刻液包括氮氧化物抑制剂，所述的氮氧化物抑制剂为尿素、硫酸铵、硝酸铵和葡萄糖中的至少一种。所述的氮氧化物的含量为5-20g/ L，优选为10-15g/L。
[0021] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻液，过程中伴随着气体的生成，由于溶液具有一定的粘稠度，生成的气泡附着在工件的表面影响蚀刻过程的进行，并对蚀刻表面的均匀性产生不利的影响，所以优选地，所述蚀刻液包括消泡剂，使用消泡剂对溶液进行处理，减少泡沫的生成，所述消泡剂为OP-10、二甲基硅氧烷、正辛醇和硅氧烷二元醇中的至少一种。所述的消泡剂的含量为0.5-1g/L，优选为0.7-0.8g/L。
[0022] 本发明还提供了一种不锈钢蚀刻方法，该蚀刻方法为将不锈钢基材与蚀刻液接触进行蚀刻，控制蚀刻液的温度为15-40℃，所述蚀刻液为本发明所述的蚀刻液。
[0023] 根据本发明所提供的不锈钢蚀刻方法，所述将不锈钢基材与蚀刻液接触的方法为用浸渍的方法将不锈钢基材放置在蚀刻液中并对蚀刻液进行搅动或者用低压喷淋的方法将蚀刻液均匀的喷淋在不锈钢的表面。优选地，所述低压喷淋的压力为0.03-0.1Mpa。[0024] 用本发明的不锈钢蚀刻液对不锈钢进行蚀刻，避免了不锈钢蚀刻边缘形成比较尖锐、清晰的折角，使不锈钢蚀刻后边缘圆滑，实现蚀刻面与原先基材表面纹理的自然过渡。本发明得到的不锈钢表面制作仿真自然纹理，比如皮纹、木纹、沙面纹理、绸缎纹以及浮雕等。
[0025] 下面通过实施例对本发明进行进一步的详细说明。
[0026] 实施例1
[0027] 配置不锈钢蚀刻液1升：其中，三氯化铁250克，36％的盐酸50ml，己内酰胺为60克，硝酸为40克，其余为水。
[0028] 选取经过喷沙处理的304型不锈钢基材1片。采用如下工艺进行操作：[0029] (1)对304型不锈钢基材表面除油污后干燥表面水分；
[0030] (2)均匀的喷涂一层感光油墨(深圳鑫华达科技有限公司生产的型号为HL-801B 感光蓝油)；
[0031] (3)采用80℃对表面油墨进行烘干20分钟；
[0032] (4)采用功率为4KW曝光机进行曝光处理4秒，并采用1％的碳酸钠溶液进行显影，直至图案清晰后用清水清洗表面；
[0033] (5)表面吹干后，采用120℃对油墨进行固化处理30分钟，
[0034] (6)使用上述不锈钢蚀刻液对处理过的不锈钢进行蚀刻12分钟，控制蚀刻的温度为30℃，采用清水清洗表面；
[0035] (7)在配有超声波的槽子中配置浓度为5％的NaOH溶液，温度为70-90℃，将蚀刻后的不锈钢浸泡在溶液中退除表面油墨
[0036] (8)感光油墨退除干净后采用清水清洗并进行干燥处理。
[0037] 经过处理表面后可得到蚀刻深度为0.095mm，边缘清晰，蚀刻面平整均一，边缘有较为明显的侧蚀和光滑弧面，经过大量蚀刻处理后溶液pH降低，蚀刻面粗糙度增加，腐蚀过程中生成的泡沫附着在工件表面不易消除。
[0038] 实施例2
[0039] 配置不锈钢蚀刻液1升：其中，三氯化铁300克，36％的盐酸60ml，己内酰胺70克，硝酸50克，硫化钠4克，其余为水。
[0040] 选取经过喷沙处理的304型不锈钢基材1片。采用如下工艺进行操作：[0041] (1)对304型不锈钢基材表面除油污后干燥表面水分；
[0042] (2)均匀的喷涂一层感光油墨(深圳鑫华达科技有限公司生产的型号为HL-801B 感光蓝油)；
[0043] (3)采用80℃对表面油墨进行烘干20分钟；
[0044] (4)采用功率为4KW曝光机进行曝光处理4秒，并采用1％的碳酸钠溶液进行显影，直至图案清晰后用清水清洗表面；
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