Plating and Finishing
Jun.2018
Vol.40No.6Serial No.303
李博，李涛
（中航飞机起落架有限责任公司燎原分公司，陕西汉中723200）
摘要：针对TC18钛合金零件电化学蚀刻标记深度不满足0.08mm～0.13mm 要求的生产现状，引入新牌号蚀刻液MA04、T10和新牌号蚀刻纸DIG-3100、LST6010，对TC18钛合金进行电化学蚀刻标记工艺研究。结果表明，使用蚀刻液MA04、T10和蚀刻纸DIG-3100、LST6010后，标记深度及清晰度均满足要求，具有一定的应用和推广价值。关键词：电化学蚀刻；蚀刻液；蚀刻纸；蚀刻深度；清晰度中图分类号：G424.31
回馈单元文献标识码：B
Study of New Process for Electrochemical Etching Marking of
TC18Titanium Alloys
LI Bo ，LI Tao
（Liaoyuan Division ，AVIC Landing Gear Advanced Manufacturing Corp.Ltd ，
弹性钢
Hanzhong 723200，China ）
Abstract ：For the situation of the electrochemical etching marking depth could not meet the require⁃ments of 0.08mm ～0.13mm ，the new etching solution of MA04and T10，as well as the new etching pa⁃per of DIG-3100and LST6010were introduced to study the technology of electrochemical etching mark⁃
ing.The results show that the depth and clarity of the sign on TC18titanium alloys met the standard us⁃ing the new etching solution and paper.The new technology show a broad application prospects.Keywords ：electrochemical etching ；etching solution ；etching paper ；etching depth ；clarity
引言
飞机起落架关键零件通常需要打印“永久性标
记”，且在电镀或喷漆后仍能保持清晰、可读，以便识别和追溯。同时，因其特殊的工作状况，还要求标记后的零件表面不发生金相组织变化，更不能有显微裂纹、应力集中等［1］。电化学蚀刻法在金属零件表面打印标记能较好地避免应力集中，且不会出现显微裂纹及金相组织变化，另外该方法还具有操作简便、污染小、字迹工整等优点，在航空工业等领
域得到广泛应用［2］。国外及我公司电化学蚀刻标准均规定“深蚀刻标记的深度为0.08～0.13mm 、浅蚀刻标记的深度为0.008～0.013mm ”。某型号飞机起落架TC18钛合金零件按企业标准要求使用MSC-1蚀刻液、双圈打印纸，采用电化学蚀刻方法打印标记，但深度很难满足0.08～0.13mm 的“深蚀刻标记”要求（见图1）。为此，参照国外标准选用新牌号蚀刻液MA04和T-10，新牌号蚀刻纸LST6010和DIG-3100，通过开展工艺试验，研究TC18钛合金零件电化学蚀刻标记的工艺流程、蚀刻参数、操
doi ：10.3969/j.issn.1001⁃3849.2018.06.004
收稿日期：2018-03-16修回日期：2018-05-01
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第40卷第6期（总第303期）2018年6月
电镀与精饰
作要点等，保证蚀刻标记深度及清晰度均满足规范要求。
1电化学蚀刻工艺原理
电化学蚀刻是利用电解的方法，以电化学反应
为基础，使金属阳极（工件）溶解，从而在金属表面加工出所需图案的一种工艺［3］。蚀刻标记时，
采用低压直流稳压电源，待刻的工件接电源正极，蚀刻笔接电源负极。当蚀刻笔按压浸润有蚀刻液的蚀刻纸时，以蚀刻液为导电介质构成回路，工件在外加电流及蚀刻液的共同作用下产生阳极溶解，随着蚀刻笔阴极连续、往复在工件阳极上运动，工件可按蚀刻纸上的图案形状不断被腐蚀，最终将蚀刻纸上的打印标记“刻蚀”在工件表面。电化学蚀刻工艺原理如图2。
2
工艺试验
2.1试验设备及材料2.1.1
电源
选用TDN-150电源，输出直流电压0~30V 、电
流0~100A ，设有正负极转换装置和过载保护装置，具有手动、自动档及数显电压、电流、时间等功能。2.1.2
蚀刻笔
蚀刻笔由导电柄和蚀刻头组成，导电柄为金属
制品，蚀刻头为石墨制品，二者用螺纹连接。导电柄与电源的负极相接，工作时操作者移动蚀刻笔在待蚀刻的工件表面来回往复按压。阴极蚀刻头表面包裹一层毛毡垫，并用“O ”型橡皮筋固定在石墨头上，毛毡垫有三方面的作用：储存溶液；防止阴极与工件直接接触产生电弧，烧伤蚀刻表面；对阴极表面产生的石墨粒子和盐类有一定的滤过作用。2.1.3
深度测量仪
电化学蚀刻深度测量仪量程0~0.5mm ，精度0.001mm 。2.1.4
试验材料
蚀刻纸为双圈、LST6010、DIG-3100三种；蚀刻液为MSC-1、T10、MA04三种。2.2
试样
试样采用国产TC18钛合金，规格为100mm ×50mm ×（2～4）mm ，Ra 小于0.8µm 。
2.3
工艺流程
本试验采用如下工艺流程：工艺准备→除油→电化学蚀刻→清洗→检验→合格交付。
2.4具体工艺及参数2.4.1工艺准备
选择与待蚀刻部位形状匹配的蚀刻头、与蚀刻零件材料匹配的蚀刻液；在蚀刻纸上打印蚀刻内容；根据蚀刻部位型面特点，修剪蚀刻纸；用“O ”形橡皮筋将毡垫紧固在蚀刻头的石墨端头。2.4.2
除油
用蘸有丙酮的脱脂棉擦洗蚀刻部位，再用流动冷水冲洗，并进行30s 水膜连续性检查，合格后进行下一工序。2.4.3
电化学蚀刻
用蒸馏水润湿修剪好的蚀刻纸并将其贴在蚀刻部位；用待用蚀刻液润湿蚀刻头上的毡垫；接通电源、
调节电压为24V ，用左手轻轻按住蚀刻纸边缘以防止其移位，右手拿蚀刻笔轻压在蚀刻纸上，用力过大会缩短蚀刻纸的使用寿命并且导致标记模糊；蚀刻时间要控制在每个循环2～6s ，20～30个循环可达到0.13mm 的蚀刻深度。2.4.4
清洗
用浸有丙酮的擦拭纸擦拭工件蚀刻部位，以达到清洗的目的；允许用打磨块轻轻打磨蚀刻部位，
以提高字迹的清晰程度。
图1
深度不满足要求的标记
图2电化学蚀刻工艺原理
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Plating and Finishing
2.4.5检验
检验深度、清晰度是否满足要求，合格后交付。
2.5试验方案及结果
前期试验结果表明，双圈蚀刻纸的耐受力最差，经受不起蚀刻液长时间的腐蚀，不满足TC18钛合金深蚀刻标记的要求。
本次工艺试验只选择LST6010、DIG-3100蚀刻纸，MSC-1、T10和MA04蚀刻液，每种条件下测试
5次，舍弃最大、最小值，对其余3次测试值求平均值作为该条件下的结果，刻蚀深度试验的统计结果见表1，打印及蚀刻标记见图3。3影响电化学蚀刻深度的因素
在蚀刻电压固定为24V的情况下，蚀刻深度主要决定于：
1）蚀刻工件材料性质。不同材料电化学蚀刻标记的难易程度有差异，即相同时间蚀刻出的深度不同。
2）蚀刻液的性质。每种材料需用与之匹配的蚀刻液，否则标记过程可能影响工件性能或蚀刻深度达不
到要求。
3）蚀刻纸的耐受力。耐受力好的蚀刻纸经得起蚀刻液长时间的腐蚀考验，相对容易得到较深的标记。
4）蚀刻时间。一般来说，在其他条件相同的情况下，适当延长时间可以提高蚀刻深度。
4结论
（1）TC18钛合金蚀刻标记采用蚀刻纸LST6010或DIG-3100，蚀刻液T10或MA04，时间1.5min～2.5min可满足蚀刻深度0.08～0.13mm的要求。
（2）影响电化学蚀刻深度的因素主要包括蚀刻工件的材料性质、蚀刻液、蚀刻纸和蚀刻时间。在其它条件相同的情况下，可通过适当延长蚀刻时间来提高深度。
（3）打字质量对蚀刻标记的深度及清晰度影响较大，为保证针式打字机机针的锋利，确保能将蚀刻纸打透，建议每月更换一次机针。
参考文献
［1］李翔龙，林超镛，刘锄东.电化学深蚀刻打印零件号的研究［J］.现代机械，1998，3：19～20.
蚀刻工艺
［2］万亭.零件电化学蚀刻工艺探析［J］.电镀与精饰，2013，35（3）：25～27.
［3］吴蒙华，赵家齐，刘晋春，等.不锈钢电化学蚀刻方法的初步研究［J］.电加工，1996，1：27～29.
表1刻蚀深度试验结果，单位：mm
刻蚀液MSC-1 T10 MA04
刻蚀纸
LST6010
DIG-3100
LST6010
DIG-3100
LST6010
DIG-3100
刻蚀时间/min
1.0
0.068
0.089
0.091防静电监控
0.095
0.096
0.093
1.5
0.102
edm石墨0.097
0.105
0.108
0.112
0.115
2.0
0.105
0.108
0.120
0.118
0.121
0.122
光固化打印
2.5
0.121
0.113
0.123
0.117
0.126
0.125
3.0
—
0.124
—
0.126
—
0.130图3打印（a）及蚀刻（b）的标记
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