在霧化片微孔加工中,蝕刻工藝(光化學蝕刻或電化學蝕刻)因其獨特的優(yōu)勢成為主流選擇之一,尤其適合高精度、復雜微孔結構的批量生產(chǎn)。以下是選擇霧化片微孔蝕刻加工
工藝的核心原因及與其他工藝的對比分析:
1. 蝕刻工藝的核心優(yōu)勢
(1) 高精度與復雜結構兼容性
霧化片微孔加工尺寸控制:蝕刻可實現(xiàn) 3–50μm 的孔徑加工,且能形成錐形孔、異形孔等復雜結構(如入口大、出口小的階梯孔),優(yōu)化液體流動和霧化效率。
無機械應力:相比激光或機械鉆孔,蝕刻屬于非接觸加工,避免材料變形或微裂紋,保持霧化片的固有機械性能(如振動一致性)。
(2) 批量生產(chǎn)與經(jīng)濟性
霧化片微孔加工并行加工:通過光刻掩膜可一次性在整張金屬箔上加工數(shù)百萬個微孔,適合大規(guī)模生產(chǎn)(如電子煙霧化片需求可達百萬片/月)。
低成本模具:光刻掩模成本遠低于精密機械鉆孔或激光掃描的工時成本。
(3) 材料適用性廣
多種金屬兼容:鎳、銅、不銹鋼等均可通過蝕刻加工,滿足不同場景需求(如鎳基霧化片耐腐蝕,銅基導熱性好)。
薄片加工優(yōu)勢:尤其適合 50–200μm 厚度的金屬箔,蝕刻可避免沖壓導致的邊緣翹曲。
2. 與其他霧化片微孔加工工藝的對比
工藝 | 蝕刻 | 激光鉆孔 | 電鑄成型 | 機械沖壓 |
精度(μm) | 3–50(可更小) | 10–100(熱影響區(qū)大) | 1–20(依賴模具) | ≥50(邊緣毛刺) |
孔型設計 | 任意形狀(錐形、陣列) | 圓形/簡單異形 | 依賴模具,可復雜 | 簡單圓形/方形 |
生產(chǎn)效率 | 極高(批量并行) | 中低(逐孔加工) | 高(但模具制作慢) | 高(但精度低) |
成本 | 低(掩模+化學液) | 高(設備能耗、維護) | 中高(模具成本) | 低(但工具磨損快) |
材料限制 | 導電/非導電金屬 | 幾乎所有材料 | 僅限電鑄金屬(如鎳) | 延展性好的金屬 |
3. 霧化片微孔蝕刻加工工藝的典型流程(以鎳霧化片為例)
清洗與涂膠:金屬箔表面清潔后涂覆光刻膠(如正性膠)。
曝光與顯影:通過掩膜板紫外曝光,顯影后形成微孔圖案。
蝕刻:化學蝕刻液(如FeCl?溶液)溶解未保護區(qū)域,控制時間與溫度以調(diào)節(jié)孔徑和錐度。
去膠與后處理:去除殘留光刻膠,可能增加疏水涂層(如PTFE)。
4. 霧化片微孔蝕刻加工的局限性及應對措施
側蝕問題(Undercut):蝕刻液可能橫向腐蝕,導致實際孔徑>設計值。
解決方案:優(yōu)化蝕刻液配方(如添加抑制劑)、采用間歇式蝕刻(Pulse Etching)。
環(huán)保壓力:化學廢液需處理(如中和、回收金屬離子)。
趨勢:開發(fā)綠色蝕刻劑(如基于檸檬酸的環(huán)保配方)。
5. 為什么電鑄霧化片仍需結合蝕刻?
即使電鑄工藝可直接成型微孔,但高端霧化片常采用“電鑄+蝕刻”復合工藝:
電鑄后修整:電鑄孔邊緣可能殘留毛刺,通過輕微蝕刻提高表面光潔度。
二次加工:在電鑄基底上蝕刻更復雜的次級結構(如導流槽)。
結論
霧化片微孔蝕刻加工工藝因其高精度、低成本、批量生產(chǎn)能力,成為霧化片微孔加工的首選,尤其適合對孔型一致性和生產(chǎn)效率要求嚴苛的場景(如醫(yī)療霧化器)。未來隨著掩模技術和環(huán)保蝕刻劑的發(fā)展,其優(yōu)勢將進一步擴大。但對于納米級孔徑(<1μm)或超高頻振動需求,可能需要結合激光或離子束工藝。