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Ein Leitfaden zum Ätzen von Metallen

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Das chemische Ätzen ist eine Metallbearbeitungstechnologie, die zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Blechbearbeitungsverfahren hat, wobei die Anwendbarkeit auf eine Reihe von Metallen und Legierungen entscheidend ist - auch solche, die mit herkömmlichen Metallbearbeitungstechnologien schwer oder gar nicht zu bearbeiten sind.

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Q. Was sind die einzigartigen Eigenschaften des chemischen Ätzens?

A. Das chemische Ätzen hat die Fähigkeit, grat- und spannungsfreie Präzisions-Metallteile mit komplexen Geometrien herzustellen und gleichzeitig die Flexibilität zu bewahren, Konstruktionsänderungen in letzter Minute vorzunehmen und Prototypen schnell in Serie herzustellen. Neben der Schnelligkeit in der Produktion ist das chemische Ätzen oft die wirtschaftlichste Option, um kundenspezifische Teile mit komplexen Designs und engen Toleranzen herzustellen, da die Kosten im Gegensatz zu anderen Verfahren nicht mit der Komplexität der Konstruktion steigen. Schließlich ermöglicht der Einsatz von kostengünstigen und leicht zu wiederholenden Fototools ein kostengünstiges Ausprobieren von Designkonfigurationen, was mit anderen Methoden oft nicht möglich ist.

Q. Welche Metalle sind für das chemische Ätzen geeignet?

A. Praktisch jedes Metall kann chemisch geätzt werden, aber wie bei den meisten Metallbearbeitungsverfahren sind einige leichter zu ätzen als andere. Die Nachfrage aus der Industrie konzentriert sich oft auf Metalle mit attraktiven Eigenschaften, und auf diese Metalle konzentrieren sich die Bemühungen von Precision Micro, um sicherzustellen, dass seine Prozesse in Übereinstimmung mit den Anforderungen unserer Kunden und den Marktanforderungen unserer Kunden entwickelt werden.

Q. Wie ätzt man Titan?

A. Titan ist leicht, stark, hat eine ausgezeichnete Ermüdungsleistung und bietet eine hohe Widerstandsfähigkeit in aggressiven Umgebungen. Diese günstigen Eigenschaften stellen sich jedoch bei der Bearbeitung als Problem dar.

Die hohe Festigkeit, die geringe Wärmeleitfähigkeit und die chemische Reaktivität von Titan mit herkömmlichen Werkzeugmaterialien (bei erhöhten Temperaturen) reduzieren die Lebensdauer der Werkzeuge bei der Bearbeitung erheblich. Sein relativ niedriger Young-Modul führt zu Rückfederung und Ratterung, was zu einer schlechten Oberflächenqualität des Endprodukts führt. Darüber hinaus werden beim Drehen und Bohren lange kontinuierliche Späne erzeugt, die zu Verwirrungen mit dem Schneidwerkzeug führen können, was die automatisierte Bearbeitung erschwert.

Die Verwendung von chemischem Ätzen überwindet viele dieser Probleme, aber selbst das Ätzen von Titan ist schwierig, da das Metall unter Lufteinwirkung eine schützende oxidierte Beschichtung bildet, die mit herkömmlichen Ätzchemikalien nicht geätzt werden kann. Um dies zu überwinden, entwickelte Precision Micro einen geeigneten Prozess und investierte in Spezialausrüstung und Prozesschemie, um Ätzteile herzustellen, die mit denen aus Edelstahl vergleichbar sind.

Precision Micro ist eines der wenigen Unternehmen weltweit, das Titan im Produktionsmaßstab photo-ätzen kann und liefert heute eine Reihe biokompatibler Medizinprodukte an branchenführende OEMs wie Schädel- und Zahnimplantate, die von komplexen Öffnungen mit tiefgeätzten Senkungen profitieren.

Q. Wie ätzt man Aluminium?

A. Aluminium weist viele der Eigenschaften von Titan auf - insbesondere sein hohes Festigkeits-/Gewichtsverhältnis und seine natürliche Korrosionsbeständigkeit -, aber während Titan stärker und korrosionsbeständiger ist als Aluminium, hat Aluminium eine bessere Dauerfestigkeit, was es ideal für Luft- und Raumfahrtanwendungen macht, bei denen die Dauerfestigkeitsgrenzen hoch sein müssen.

Bei der konventionellen Aluminiumbearbeitung gibt es eine Reihe von Problemen, von denen die größte die so genannte "Aufbauschneide" ist - im Wesentlichen das Verschweißen des Werkstückmaterials mit der Werkzeugkante und der damit verbundene Verlust der effektiven Geometrie, der zu einer Erhöhung der Schnittkräfte und Qualitätsproblemen wie Kratzern in der Oberfläche und trüben Oberflächen führt. Für viele Lieferanten ist Aluminium auch schwierig zu photo-ätzen, da die Wärmeenergie, die es beim Ätzen freisetzt, oft zu einer rauen, körnigen Kante führt.

Wie beim Titan hat Precision Micro ein eigenes Verfahren zum Ätzen von Aluminium und seinen Legierungen entwickelt, bei dem Kantenprofile hergestellt werden, die mit denen vergleichbar sind, die in ein viel einfacher zu verarbeitendes Metall, nämlich Edelstahl, geätzt wurden.

Als AS 9100-akkreditierter Lieferant von Präzisionsmikro-Ätzkomponenten für ein breites Spektrum von Luft- und Raumfahrtanwendungen, einschließlich leichter Hubschrauber-Lufteinlassgitter und Wärmeübertragungsplatten, die in Luftentfeuchtern und Triebwerken von Flugzeugen verwendet werden, wobei letztere oft mehrere Designs erfordern, die kostengünstig eingerichtet werden können.

Q. Wie ätzt man Stahl und Edelstahl?

A. Obwohl Edelstahl, Kupfer und Nickel für Fotoätzer weniger problematisch sind, erfordern sie dennoch die Anwendung von Erfahrung und erhebliche Investitionen in Verarbeitungstechnologien, um die Kundenergebnisse zu optimieren.

Aufgrund seiner Vielseitigkeit wird Edelstahl in einer Vielzahl von Anwendungen in zahlreichen Industriezweigen eingesetzt und ist aufgrund seiner korrosionsbeständigen Eigenschaften und der verschiedenen verfügbaren, vielseitigen Qualitäten in vielen Fällen ein bevorzugtes Metall.

Precision Micro photo ätzt eine breite Palette von austenitischen (300) und martensitischen (400) Stahlsorten ab Lager sowie Spezialgüten wie Sandvik Chromflex-Bandstähle und Nickel-Chrom, die alle die Lieferung von 2.000.000 Stahlkomponenten pro Monat umfassen.

Precision Micro hat sich auf eine Reihe von Anwendungen der Fotoätzung auf Edelstahl spezialisiert, darunter Gewebe, Filter und Siebe (die Kosten steigen nicht mit der Komplexität des Designs) Biegefedern für ABS-Bremssysteme, medizinische Biosensoren und Kraftstoffeinspritzsysteme (Grat und spannungsfreie Bedeutungsfedern funktionieren länger) und bipolare Platten für Flüssigkeit-Flüssigkeits- oder Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher (komplexe Kanäle, die in Platten geätzt werden, die perfekt flach bleiben).

Q. Wie ätzt man Kupfer und Kupferlegierungen?

A. Als relativ weiches Metall, das eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweist, ätzt Kupfer in der Standardätzchemie schnell, im Gegensatz zu Kontaktbearbeitungsverfahren, die Kupfer aus der Form dehnen und seine Eigenschaften verändern können.

Kupfer und seine Legierungen sind sehr langlebig, dehnbar und formbar, was bedeutet, dass es gut geeignet ist, um nach dem Ätzen zu formen und zu beschichten, Precision Micro produziert Tausende von elektrischen 3D-Kontakten, Stiften, Anschlüssen, EMV-Dichtungen, Abschirmungen, Leiterrahmen und Steckverbindern jeden Monat für Automobil-, Elektronik-, Luft- und Raumfahrtanwendungen und medizinische Anwendungen.

Q. Wie ätzt man Nickel und Nickellegierungen?

A. Die hohe Hitze- und Korrosionsbeständigkeit von Nickels macht es zu einer beliebten Wahl bei der Entwicklung einer Vielzahl von Teilen und Komponenten, wobei es häufig als schützende Außenschicht für weichere Metalle verwendet wird. Nur sehr wenige Dinge sind aus reinem Nickel gefertigt, da es hauptsächlich als Stabilisator verwendet wird. Während Precision Micro seine Fotoätzung jedoch auf eine Reihe von vernickelten Metallen anwenden kann, ist es auch ungewöhnlich in der Lage, reines Nickel und Nickellegierungen zu verarbeiten. In einer solchen Anwendung wandte das Unternehmen seine Erfahrungen kürzlich auf die Verarbeitung von Inconel an, einer Hochtemperatur-Superlegierung auf Nickelbasis, die neben ihrer hervorragenden Hitzebeständigkeit auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Korrosion, Druck und Oxidation aufweist.