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化学加工

/chemical machining/
条目作者贾振元

贾振元

最后更新 2022-12-23
浏览 142
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利用酸/碱/盐等化学溶液对金属产生化学反应使金属腐蚀溶解,从而改变工件尺寸和形状的一种表面加工方法。

英文名称
chemical machining
所属学科
机械工程

化学加工的应用形式很多,但属于成形加工的主要有化学铣削和光化学腐蚀加工方法,属于表面加工的有化学抛光和化学镀膜等。

化学加工的种类有以下几种。

化学铣削是把工件表面不需要加工的部分用耐腐蚀涂层保护起来,然后将工件浸入适当成分的化学溶液中,露出的工件加工表面与化学溶液产生反应,材料不断地被溶解去除。工件材料溶解的速度一般为0.02~0.03毫米/分,经一定时间达到预定的深度后,取出工件,便获得所需要的形状。化学铣削的工艺过程包括:工件表面预处理、涂保护胶、固化、刻型、腐蚀、清洗和去保护层等工序。保护胶一般用氯丁橡胶或丁基橡胶等;刻型一般用小刀沿样板轮廓切开保护层,并使之剥除。

化学铣削适合于在薄板、薄壁零件表面上加工出浅的凹面和凹槽,如飞机的整体加强壁板、蜂窝结构面板、蒙皮和机翼前缘板等。化学铣削也可用于减小锻件、铸件和挤压件局部尺寸的厚度,以及蚀刻图案等,加工深度一般小于13毫米。

化学铣削的优点是工艺和设备简单、操作方便和投资少,缺点是加工精度不高,一般为±0.05~±0.15毫米;而且在保护层下的侧面方向上也会产生溶解,并在加工底面和侧面间形成圆弧状,难以加工出尖角或深槽;化学铣削不适合于加工疏松的铸件和焊接的表面。随着数字控制技术的发展,化学铣削的某些应用领域已被数字控制铣削所代替。

化学雕刻主要用于制作标牌和面板;光刻主要用于制造晶体管、集成电路或大规模集成电路;照相制版主要用于生产各种印刷版。

照相复制和化学腐蚀相结合的技术,在工件表面加工出精密复杂的凹凸图形,或形状复杂的薄片零件的化学加工法。它包括光刻、照相制版、化学冲切(或称化学落料)和化学雕刻等。其加工原理是:先在薄片形工件两表面涂上一层感光胶;再将两片具有所需加工图形的照相底片对应地覆置在工件两表面的感光胶上,进行曝光和显影,感光胶受光照射后变成耐腐蚀性物质,在工件表面形成相应的加工图形;然后将工件浸入(或喷射)化学腐蚀液中,由于耐腐蚀涂层能保护其下面的金属不受腐蚀溶解,从而可获得所需要的加工图形或形状。

化学抛光一般是用硝酸(HNO3)或磷酸(H3PO4)等氧化剂溶液在一定条件下使工件表面氧化,此氧化层又能逐渐溶入溶液,表面微凸起处被氧化较快而溶解较多,微凹处则被氧化较慢而溶解较少。同样,凸起处的氧化层又比凹处更多,更快地扩散溶解于酸性溶液中,因此使加工表面逐渐被整平,达到表面平滑化和光泽化。

化学镀膜的目的是在金属或非金属表面镀上一层金属,起装饰、防腐蚀或导电等作用。化学镀膜的原理是在含金属盐溶液的镀液中加入一种化学还原剂,将镀液中的金属离子还原后沉积在被镀零件表面。化学镀膜加工有很好的均镀能力,镀层厚度均匀,这对表面积大的、精密复杂零件的成本控制尤其重要。

  • 曹凤国.特种加工手册.北京:机械工业出版社,2010.
  • 白基成,郭永丰,杨晓冬.特种加工技术.2版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2015.

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