金屬化（huà）學蝕刻的發展簡（jiǎn）史

金屬化學蝕刻的（de）發（fā）展簡史

1. 從古代到16世（shì）紀末

近幾十年來，化學蝕（shí）刻作為一種精密而科學的化學加工技（jì）術，在多種金屬材料上被大 量（liàng）用（yòng）於（yú）蝕刻（kè）各種不同的圖文及外形加工。特別是（shì）航天和航空X業（yè），幾乎隨處都（dōu）可見到化學蝕刻加工技術的應用（yòng）。然（rán）而作為一種化學切削加工技術,其曆史（shǐ）可以追逆到很久遠的年代對這一加工方法的應用並（bìng）未見諸於（yú）我國的資料，這也（yě）許是由於古（gǔ）代我國對科學技術的探索和i己載並（bìng）不受到（dào）重視（shì）的原因。而在西方這一方法的應用顯（xiǎn）然具有（yǒu）更久遠的曆史（shǐ）。關於使用這一技術的記載，有西方人認為（wéi）在公元一世紀即有（yǒu）人在談論NaOH 和A12(S0 4) 3的用途，在這裏顯然（rán）有誇大之嫌對金屬腐蝕的應用及發（fā）展必須具備二個條件才是有意義的，一是金（jīn）屬的普及應用，二是各種腐蝕劑的被發現。金屬的發現和應（yīng）用 具有更長（zhǎng）的曆史，在這方麵的發（fā）展我國（guó）具有比其他國家更久遠的（de）曆史，這些都是屬於古代煉金術士的功勞，早被人們（men）所普遍使用的金屬是銅及合金材料，接著就是（shì）鐵的發現。而鋁的發現卻是近幾百年的事，所以西方人認（rèn）為公元一世紀（jì）就有人（rén）在（zài）談（tán）論NaOH 及Al 2 (S04)  3的用（yòng）途（tú）具有不實之名（míng）。

金屬的腐蝕主要由三方麵的發（fā）展而來:①金屬的發現與冶煉技術的發展;②各種腐蝕（shí） 劑的發現;③防蝕材料的發（fā）現。

在現時的生活中，腐蝕現象隨處可見，但在（zài）遠古時代，這種現象不會發生，因為那時的世界是由木材、石頭及土構成。直到古人把一些金（jīn）屬從（cóng）石頭或黏土裏麵分離出來 後，羞羞网站的世界才多了一種構成（chéng）物質——金（jīn）屬。有了金屬的發（fā）現和應用，也就有了腐蝕的（de）對象，但（dàn）用普通的水很難在短時期內得到一種金屬（shǔ）加工表麵，這就要有一種（zhǒng）能腐蝕金屬的物質——酸。酸當屬有機酸之類的發現，比（bǐ）如從酸奶中提出的乳酸（suān）， 從檸檬中提（tí）出的檸檬酸和醋酸（suān）等，這些酸中以醋酸的強度強。僅憑這些有（yǒu）機酸很難 完成對金屬進行腐蝕加工，隻有當無（wú）機（jī）酸被發現以（yǐ）後，金屬化學腐蝕（shí）加（jiā）工技術才成為可能。很顯然金屬化學腐蝕加工技術要滯後於（yú）無機酸的發現，這也可能與有效的（de）防蝕材料的發展有關在歐洲，化學（xué）腐蝕加工到15世（shì）紀才變（biàn）得流行起來，當時主要是用於鎧甲的加工及（jí）藝術（shù）品的腐（fǔ）蝕加工。歐州文字記載所用的腐蝕劑配方是用鹽、活（huó）性炭和醋配製（zhì）而成。防蝕材料記載是用亞麻油塗料做保護層，稍晚一（yī）些的記載 也有用石蠟作為防蝕劑。

在古代對化學蝕刻的（de）應用具（jù）有一種（zhǒng）偶然性，在某一年代的某人（rén）不慎將酸濺在（zài）金屬上（shàng），並發現金屬被這種酸”咬（yǎo）”去了部分而與周邊的金屬（shǔ）形（xíng）成一種立體效果。可以肯定地認為，人類的某位祖先一（yī）定是一個細心的人，並將這一發現記載（zǎi）了下來。隨著具有強腐蝕性的無機酸的發現，及防蝕材料的發現，這（zhè）一（yī）技術被不斷（duàn）得到改進和完善，使其具有很（hěn）高的實用價值。

14世紀末5世紀初，在這一時期薄板式的鎧甲（jiǎ）應用非常普遍，製作鎧甲的工匠們常常把各（gè）個部位（wèi）都塗（tú）上油（yóu）漆。一方（fāng）麵是用來作（zuò）為識別鎧甲的標誌，同時也是為（wéi）了防止大氣的腐蝕。很可能是由丁這些漆層偶然損壞而鏽蝕，鎧甲（jiǎ）上的鏽斑形成丫花（huā）紋。由此可見， 很有可能是這一現象（xiàng）引起人們進一（yī）步有意識地在鎧甲上製作各種各樣標記的開始。也可能是那時的兵器、頭盔（kuī）、護胸等（děng）各種人體防護金屬部件都（dōu）是采（cǎi）用鍛（duàn）造方法而製成，其硬（yìng）度很髙，用以前所普遍采用的手（shǒu）丁鏤刻的方法難於進行，使人們不得不左尋求新的花紋加（jiā）工方式，通過各種（zhǒng）試驗研究很怏就發現了使用酸來進行花（huā）紋腐蝕（shí）加工的方法，在鎧甲花紋製作方麵被功效大得多的以酸蝕為基礎的化（huà）學腐蝕工藝所代替。

關於把（bǎ）蝕刻法有意識地用於鐵器上，文字記載是出現在15世（shì）紀的一份英國手抄本上。它描述了一種用（yòng）鹽（yán）、活性炭和醋（cù）所配製的腐蝕劑（jì），和–種由亞麻仁（rén）油組成的塗（tú）料製作防蝕層。加工（gōng）時，先把防蝕塗料按要求的圖樣均勻（yún）刷上，經千燥後，接著在全部表麵 上都施以腐蝕劑，於是（shì）,未塗防護（hù）展的各個表麵（miàn）便被這種酸性腐蝕劑所“咬”下來。在更 晚一些就開始使（shǐ）用（yòng）石蠟（là）等天然樹脂來作為保（bǎo）護層。使用這種方法時，先在金屬全部表麵（miàn） 上塗上石蠟，然後把要求腐蝕的那部分保護層事先切除掉（diào）。正如羞羞网站所知,這就是台階式化學腐蝕（shí）或外形腐蝕加工的起源。

用一種液體（tǐ）化合物去切削一種（zhǒng）或多種金屬材（cái）料的可能性，首先（xiān）取決於這種化（huà）合物的效能，也就是說這種化合物的腐蝕（shí）性。隻有這種（zhǒng）化合物（wù）的腐蝕性越強才越有可能被用作腐蝕的化學原料。從這（zhè）也可以看出，有關化學腐（fǔ）蝕的重大進展都（dōu）是（shì）由於（yú）腐蝕劑的發（fā）展所取得的直接（jiē）成果。此外第二（èr）個起決定作用的逛防蝕材料的（de）發現和發展（zhǎn），因為要想控製這種由液體組成的腐蝕劑對所需圖文的選擇性腐蝕，就必須要防止那搜不需（xū）要腐蝕的地方受到保護（hù），因而防蝕材料的發展十分重要。自從有：化（huà）學腐蝕（shí）加工技（jì）術以來，防蝕技術及 腐蝕工藝方法一直都是保證加工（gōng）質量的關鍵。

在古時從（cóng）事腐蝕加工的技師，不像羞羞网站今天這樣有很多的方法（fǎ）將圖文轉移到需要 腐蝕的金屬表麵。方法可能是（shì）采用一呰石蠟、鬆香、瀝青等，也可能釆用蜂蠟、 桐油等天然有機材料。據記載到了16世紀時專門從事腐蝕加工的工匠們，要耐心地耗 時數周甚至數月的時間，將這（zhè）些材料按某種比例搗（dǎo）碎（suì），再用液體瀝青或桐（tóng）油調合（hé），也可能（néng）是直接加溫熔化而製成（chéng）保護塗料。然後用刷子仔細地把保護塗料塗抹在需要腐蝕 的整個零件表（biǎo）麵，經幹燥（zào）或冷卻硬化後，再用針（zhēn）或刮刀之（zhī）類（lèi）的硬物在保護層上把圖案 製作出來，接下來就是用原始的方法進行腐蝕加工。我（wǒ）們可（kě）以想象，他們是怎（zěn）樣地在腐蝕部位周圍用石蠟等（děng）天然（rán）常溫固（gù）態樹脂築（zhù）起屏（píng）障，然（rán）後將酸液慢慢地加到需要腐（fǔ）蝕的部位上。羞羞网站可（kě）以估計到這些專門（mén）從（cóng）事腐蝕的工蒔（shì）們會遇到的各種困難，比如：防蝕層的粘著力不夠，在還沒有達到腐蝕深度要求時，防蝕層就可能全部或部分脫落，這時就需要用手工來拋光以去掉所有（yǒu）的腐蝕燒傷斑痕；用石蠟等天（tiān）然樹脂所築起的防蝕 牆並不能很好地防止酸的外溢，使零件的（de）外緣或其他部位遭到（dào）腐（fǔ）蝕，而這些零件在進行腐蝕之前就已（yǐ）經加工（gōng）完成，同時已具（jù）有昂貴的價值，並由此而承擔極大的風險。隨 著其他輔助技木和有機材料的發展，可以用菲金屬材料製作成大的容器，同時也逐漸握了使用防蝕塗料（liào）對零件其他部位的全麵保護，這時就可以直接將零件浸（jìn）人一足可以容納下整個零件的腐蝕槽中進行腐蝕加工。

2. 17世紀〜19世紀

17世紀是一個醫藥化學和試驗（yàn）酸、堿對各種不間材料（liào）影響的時代。由於對化（huà）學反應 在理論（lùn）方麵的了解進展緩慢，因而酸和堿的實際應用，通常仍然是憑（píng）經驗和按照傳統知識 來進行。

約翰*格萊伯（Johan Glauber，]604—1670)在這（zhè）方麵取得了不少的進展，其中包括 對鹽酸製造（zào）方法的改進。他發明丫一（yī）種新方法，這個方法是把海水（即鹵水）$H2S0 4 混在一起進行蒸餾，同時用一個裝水的容器把凝結（jié）物收集起來，這就是（shì）富集的鹽（yán）酸D 由於（yú）鹽酸對鐵的蝕刻速度較快，使鐵器的化學腐蝕效（xiào）率（lǜ）得到明（míng）顯提高（gāo），在這一時（shí）期， 用化（huà）學蝕刻法來裝飾兵器及鎧甲已成為一種完全確定的工藝（yì）方法，雖然這一時期鎧甲在野（yě）外使用已沒落，而主（zhǔ）要是按照人們的要求,在檢閱和舉行儀式時使用。

到了 n世紀後期，人們第-次把蝕刻方法用於加工測量工具刻度的應用。由（yóu）於這種方法能夠精確地對每一根細線條（tiáo）進行（háng）定位，因此對那些要求定位精度高，堅固性好的產 品，使用這（zhè）種方法，是很有必要的。和所有曆（lì）史上發生過的情況一樣，戰爭迫使工藝技術（shù） 的進（jìn）步（bù）。在戰爭（zhēng）的條件下，大炮的使用迅（xùn）速增加，從而導致了必須深人了解各種彈道，以 及炮彈材料對這些彈道的影響。接（jiē）著提出（chū）的問題是要把試驗數（shù）據變成普通（tōng）炮手能夠使用（yòng）的，一種（zhǒng）經（jīng）久耐用的刻度（dù）。很顯然使用紙質材料製作（zuò）的刻度就完全經受不住（zhù）戰爭期間（jiān）的 各種（zhǒng）嚴（yán）峻的使用條件，解決這個（gè）問題的方法（fǎ）就（jiù）是把刻度製作在鋼製品上，在當時化學腐蝕方法已普遍使用，這種刻度一（yī）般都是製作在短劍或劍形物的（de）刀身上。

在這一時期內，製造（zào）H2S04的方法也有了很大的（de）改進。人們釆用（yòng）把硫磺與（yǔ）KN0/(硝 石）放在一起燃燒的方法來製（zhì）取h 2so4，以完全取代焙燒硫酸鹽的方法來製取h 2so^同 一時期由法國人伯南克（Leblanc)發（fā）明了（le）一種把鹽轉為成碳酸鹽的方法而使（shǐ）鹽酸成了當 時一種廉價的無機酸，為金屬腐蝕提供了更多的選擇。

1782年約翰*斯賴伯爾公開發表（biǎo）了他在日內瓦所進（jìn）行的某些研究成果。這些在（zài）當 時看來（lái）似乎與（yǔ）化學腐蝕毫無（wú）關聯，然而卻關係到後來蝕刻加工（gōng）的應用與發展。他發現:某些暴露於陽光之下的樹脂，竟喪失了它（tā）們在鬆節油中的溶解能（néng）力（lì），也就是說，這些樹脂已經硬（yìng）化（huà）了。這樣一種性能（néng）以後在賴普士的照相術實驗中得到了使用。同時，這一（yī）原（yuán）理成為當今整個照相（xiàng）化學（xué）蝕刻工業的基礎。因為在照相化學腐蝕加工中，將光敏防（fáng）蝕層置於（yú）紫外線下曝光，是一種（zhǒng）把（bǎ）所要求加X的圖形轉移到光敏防蝕（shí）層上去的通用（yòng）的方法。可見在當時感光膠的應用已被人們所重視，並有了初步的發展。

在這一（yī）時期化學腐蝕技術在未來航空工業1：的應用也顯露出來。當時人們采用酸和（hé）鐵屑反應的方法來製取氫（qīng）氣用（yòng）於製作氫氣球進行升空。這就是說，在人們企圖（tú）飛行的階段，已（yǐ）開始利用酸的腐蝕能力來幫助航空事（shì）業的發展（zhǎn）了。

3. 20世紀

進人20世紀後，由於在與化學腐蝕相（xiàng）關的技術（shù）細（xì）節方麵取得了許多進展，使化學蝕刻（kè）技（jì）術得到了快速發展。21世紀以來,化學蝕刻的應用在數量（liàng）和質量上都（dōu）出現了大的增長。特別是在航空和航（háng）天（tiān）工業（yè）上較為（wéi）廣泛的應用，使這一技術幾乎達到的發展。 在這一時期，航（háng）空與航天工業的發展都麵臨著一個迫切的要求，希望能在預（yù）先成形好的零件如導彈殼體、一些飛機部件上,找到一個可靠的（de）去掉多餘金屬的加工方法，以便盡（jìn）可能地減輕導彈或飛機零（líng）部件的結構質量。很顯然，化學腐蝕就成了解決這些困難的方法。化學腐蝕（shí）在飛行器的加工中，不僅（jǐn）用於減輕零部件的質量（liàng）上，更重要（yào）的是（shì）用在彎曲的薄壁金屬材料上腐蝕加工出各種溝、槽等結構表麵，而這些都是傳統的機械加工方法所不（bú）能勝任的，即便是現在自動化的機械加工設備也同樣難於進行（háng）。

在這一時期光敏防蝕（shí）技術也逐漸完善起來，這方麵主要包括感光性能更（gèng）優良的感光 樹（shù）脂的研究成功，並大量用於工業化生產,使得這一感光（guāng）材料的應用得到了飛速發展（zhǎn），同時性能更加優（yōu）良的感光（guāng）光源及感光機的出現，使得感光工藝的使用變得非常普遍。由於 這兩方麵的發展，使（shǐ）得羞羞网站可以進（jìn）行精細的化學蝕刻加工，這方（fāng）麵的突出應用是線路板的蝕刻加工及集成電（diàn）路晶片的蝕刻。如果沒有照相化學蝕刻技術，羞羞网站是無法想象高（gāo）密度線路板及各種（zhǒng）集成電路該由（yóu）什麽方法來進行加（jiā）工（gōng）。

到了 20世紀60年代中期，由於化學腐（fǔ）蝕劑及防蝕技（jì）術的發展（zhǎn），已經使化學蝕刻成為 一種非常有實用價值的生產加工方法，在航天航（háng）空工業中獲得（dé）了應有的地位。化學（xué）蝕（shí）刻 技術和其他方法相（xiàng）比，它能使許多零件更簡單,更容易，更便宜地生產（chǎn）出來,為一些零件的 加工提供了傳統的機械加工方法難於（yú）或（huò）不能加工的一種（zhǒng）新方法。