低腐蚀性蚀刻浴中溶解的铝如何影响酸蚀表面

引言

铝及其合金由于其出色的重量强度比和耐腐蚀性，在过去几十年中得到了广泛应用。然而，由于铝的两性性质，铝不能原样使用，铝表面上的自然氧化膜在碱性/或酸性环境下容易被腐蚀。因此，它必须首先进行表面处理工艺，例如喷漆、上漆或阳极氧化。在这些工艺中，阳极氧化提供较长的表面寿命和更高的化学耐磨性，同时保持表面的金属质感。

目前，酸蚀刻工艺已经被开发出来，从而可以创建一个平坦的表面来掩盖这些表面缺陷，但是，从表面去除氟化铝残留物所必需的后处理碱步骤（称为“低碱”步骤）也可能导致优先蚀刻，并且由于缺乏溶解的铝以抑制腐蚀剂的侵蚀性，因此需要重新铺设。

实验与讨论

英思特进行了针对酸蚀刻后低碱浴工艺参数的实验，试图较大限度地去提高酸蚀刻工艺的缺陷隐藏能力。我们制备了两组主要样品，并在不同工艺参数下具有不同溶解浓度的低碱浴中进行处理。第一组测试研究了溶解铝对铝表面的影响；仅溶解铝的量发生变化，酸蚀刻和低碱步骤的所有其他参数均相同。

在第二组测试中，将样品的表面光泽度调整到相对相似的值，以研究溶解的铝对酸蚀工艺缺陷隐藏性能的影响。通过改变在具有不同溶解铝水平的各种低碱浴中的处理时间来调节表面光泽度。通过使用3D轮廓分析比较两组样品，我们能够为酸蚀和低碱工艺的组合获得较佳的缺陷掩蔽性能。

使用3D轮廓测量法研究了第一组样品(AE)的R值和三维表面形貌（图1）。结果表明，在低碱步骤中增加溶解的铝量会产生平均粗糙度较低但凹坑分布更均匀的表面，从而导致样品B和C的表面外观更加一致。由于溶解的铝含量低，低碱浴的侵蚀性导致样品A的蚀刻速率上升。这种增加导致酸蚀刻通过重新铺设样品表面上的缺陷而产生的掩蔽能力下降。

图1：第一组样品的3D拓扑结构

图2显示了第二组3D分析结果以及表面粗糙度值，表示类似的表面拓扑结构。结果表明主要差异似乎出现在样品A和C之间，其中样品A表现出更尖锐的峰，这是由于在低碱中的处理时间更短，从而降低了均匀的表面拓扑结构。由于低碱步骤中的时间延长，样品C显示出较高的表面粗糙度，以及较高点和较低点的差异，从而导致表面缺陷重新出现并限制了酸蚀刻工艺的掩蔽效果。

图2：第二组样品的3D拓扑结构

结论

这些实验的结果表明，在低碱度步骤中降低铝的浓度也会导致优先蚀刻等问题，导致表面缺陷再次出现或过度蚀刻，从而导致表面外观不均匀。

另一方面，低碱浴中溶解铝的浓度可以增加酸蚀工艺的有益效果，以掩饰原材料的缺陷。当浓度超过50 g/l时，由于在低碱浴中的时间延长，溶解铝的有益效果也开始降低。此外，在全面生产过程中，增加镀液中的铝浓度也会增加镀液的粘度，从而抑制酸蚀工艺，导致复杂形状型材的带漏和苛性残留物较少。