Search

Kimyasal işleme yöntemi, kimyasal aşındırıcı içerisinde işlenecek malzemenin kontrollü bir şekilde korozyona uğratılarak şekillendirilmesi olarak tanımlanabilir. Bu işleme yöntemi geleneksel olmayan imalat yöntemlerinden bir tanesidir ve her türlü malzemenin ekonomik olarak şekillendirilmesi mümkündür. Gelişimini 1950’li yıllarda uçak endüstrisinde kullanılan alüminyumun işlenmesi ile göstermiş ve elektronik endüstrisinde kullanımı ile yaygınlaşmıştır. Son yıllarda mikron boyutunda parçaların imalatında kullanımı ile imalat yöntemi olarak daha özel bir konuma gelmiştir. Bakır, mühendislik malzemesi olarak özellikle elektronik endüstrisinde yaygın kullanımı nedeniyle işlenmesi ilgi çeken bir malzemedir. Kimyasal işleme bakırın şekillendirilmesinde kullanılan yöntemlerden biridir, hatta bazı elektronik parçaların işlenmesinde zorunlu olarak kullanılır. Bu çalışmada seçilen bakırın (DIN EN 1652 standardına uygun %99.9 Cu içerikli) kimyasal işlenmesi deneysel olarak araştırılmıştır. Kimyasal aşındırıcı olarak, yaygın kullanımı nedeniyle bakır-2-klorür (CuCl2) çözeltisi seçilmiştir. Bu kimyasal aşındırıcı farklı derişikliklerde (2.04 Molar, 2.33 Molar ve 2.65 Molar) hazırlanmış ve farklı kimyasal işleme sıcaklıklarında (30°C, 50°C ve 70°C) bakırın kimyasal işlenmesi yapılmıştır. Kimyasal işleme yöntemi daldırma tekniği şeklinde gerçekleştirilmiştir. Bakırın kimyasal işlenmesinde yüksek kimyasal işleme sıcaklıklarının kullanıldığı çok denenmiş bir durum değildir. Bu çalışmanın diğer bir farklılığı, kullanılan yüksek kimyasal aşındırma sıcaklığının kimyasal işleme üzerindeki etkisinin belirlenmesidir. Deneysel çalışmada araştırılan iki parametre olarak, kimyasal işlenen malzemedeki işleme derinliği ve yüzey pürüzlülüğü değerleri seçilmiştir. Bakırın CuCl2 ile kimyasal işlenmesinde kimyasal aşındırıcının derişiğinin artması ile işleme derinliğinin arttığı görülmüştür. Bu durum, kullanılan kimyasal işleme sıcaklığının artması ile de olumlu şekilde etkilenmiştir. Yüzey kalitesi açısından kullanılan her üç aşındırıcı yoğunluğu da benzer sonuçlar vermiştir. Yüksek işleme sıcaklıklarında yüzey pürüzlüğü değerlerinin azaldığı görülmüştür. Copper and its alloys are major engineering materials that is extensively used particularly in electronics industry due to their eletrical properties. The importance of these materials attracted many researches for investigating various production methods. Chemical machining is one of them. This machining process is widely used in various industries to produce complex components from flat materials. The process is called controlled corrosion operation of workpiece material in acidic or alkaline environment. The major advantage of chemical machining is the manufacture of high precision parts in a short machining time with low production cost. Moreover, the process does not need a special tool and product parts are burr free. However, chemical machining is not environmentally friendly machining process due to chemical etchants which have advers effect on environment. This problem is almost overcomed by using regeneration of waste etchant and recovery of etched material simultaniously. The chemical machining of copper is vital process in the electronics industry. It is a major production step in the manufacture of printed circuit boards. Various chemical etchants can be used to shape in chemical machining of copper, one of them is cupric chloride (CuCl2). The advantages of this etchant over other etchants are numerous; high etch rate, compatible with etching maskant, cost effective, possibility of etched material recovery and full regeneration of waste etchant. These properties make the etchant possible the most environmetally friendly chemical solution in the chemical machining of copper.These properties make this etchant more attractive in case of chemical machining of copper. In the present study, chemical machining of copper with CuCl2 was examined. The selected material was 99.9% pure copper (DIN EN 1652). The experimental study was completed in beaker as immerse chemical machining method. The selected etchant concentrations and temperatures were 2.04, 2.33 and 2.65 Mol; and 30°C, 50°C and 70°C. Most of the parameters were related to literature survey, but the highest temperature (70°C) was not widely used. The prepared etchant solution was placed on hot plate with magnetic stirrer. The chemical machining temperature was kept at ± 2°C. The total machining time was 20 mins and each measurement of thickness and surface roughness were taken at every 5 mins. The aim of this study was to examine the effects of selected etchant concentration and temperature on depth of etch and surface roughness in chemical machining of copper. It was concluded that etchant concentration is important factor on depth of etch, higher etchant concentration increased depth of etch. Surface roughnes was affected by etchant concentration and temperature.

Geleneksel olmayan imalat yöntemlerinden bir tanesi olan kimyasal işleme yöntemi uygun kimyasal aşındırıcı içerisinde malzemenin kontrollü olarak aşındırılarak şekillendirilmesi olarak tanımlanabilir. Yöntem her türlü malzemenin işlenmesinde rahatlıkla uygulanmakta ve yaygın olarak uçak, elektronik ve medikal endüstrilerinde hassas ve karmaşık şekilli parçaların imalatında kullanılmaktadır. Mikro işleme yöntemi olarak da kullanılabilen kimyasal işleme yöntemi mikro elektro-mekanik sistemler için mikron boyutunda parçaların imalatında da kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, X5CrNi18-8 paslanmaz çeliğinin kimyasal işlenmesi konusu deneysel olarak araştırılmıştır. Mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliğin kimyasal işlenmesi için demir klorür (FeCl3) kimyasal aşındırıcısı kullanılmıştır. Daldırma metodu ile kimyasal işleme yönteminde belirlenen işleme parametreleri kimyasal aşındırıcının yoğunluğu ve kimyasal işleme sıcaklığıdır. Bu amaçla 28°Bé, 32°Bé ve 36°Bé kimyasal aşındırıcı yoğunlukları seçilmiş; kimyasal işleme sıcaklıkları olarak 30 °C, 50 °C ve 70 °C kabul edilmiştir. Kullanılan kimyasal işleme sıcaklıklarından 70 °C deneysel çalışmalarda ilk defa kullanılmıştır. Belirlenen işleme parametrelerinin aşındırma miktarı ve yüzey pürüzlülüğü üzerine etkileri araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışma sonucunda 32°Bé yoğunluklu FeCl3 çözeltisinin işleme derinliği ve yüzey pürüzlülüğü açısından uygun olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kimyasal işleme sırasında seçilen işleme sıcaklığının artması ile işleme derinliğinin arttığı görülmüştür. Yüzey kalitesi açısından kullanılan her üç aşındırıcı yoğunluğu da benzer sonuçlar vermiştir. Yüksek işleme sıcaklıklarında yüzey pürüzlüğü değerlerinin azaldığı görülmüştür, Chemical machining is applied in many manufacturing industries such as electronics, aerospace, medical and aotumotive to etch, cut or engrave metal plates. The process relies on controlled corrosion of workpiece material in acidic or alkaline etchant. The process is also called in different names like chemical etching, etching, chemical milling, wet etching in literature. It can be used to shape steal titanium, nickel, copper and its alloy,aluminium and its alloys and every kind of materials to manufacture stencils, brake motor, fuel cell, printed circiut boards, plates, stamping dies, signs, jewelry, plaques, printing plates etc. The process is known with different names in literature such as chemical milling, etching, chemical etching, wet etching etc. The history of chemical machining goes back to Ancient Egypt, it was used to produce jewelry from copper with citric acid solution. Development of electronics industry made the process more attractive, because high precision and small parts were heavily required. Main industrial application of chemical machining started in 1950’s, the process was used to etch aluminium parts for aircrafts and rockets.Nowadays, chemical machining is used as micromachining in the production of micro electromechanic system part as well. The major advantage of chemical machining is producing high precision parts in a short machining time with low production cost. The process does not require special tooling. Moreover, the product parts are burr free. However, chemical machining is not environmentally friendly machining process because of hazardous effects of etchants on environment. This problem is almost overcomed by using regeneration of waste etchant and recovery of etched material. The most suitable system is combination of regeneration and recovery simultaniously. The main parameter of chemical machining is the selection of suitable etchant for workpiece material. Various chemical etchants can be named for this purpose. Ferric chloride (FeCl3) etchant is commonly used for iron based alloys, copper and aluminium. This etchant is called “universal etchant” due to wide application in chemical machining .Copper chloride and alkaline etchants are widely used for copper etching in electrronics industry. Stainless steel is commonly etched with FeCl3 etchant solution. Various studies have been carried out to investigate etching performance of this material. These studies concluded that FeCl3 etchant is the most suitable etchant solution for chemical machining of stainless steel. The etchant conmcentration sould be around 36-42°Bé at 50 °C etching temperature. The additions of some additives such as hydrochloric acid, also improves etching performance in chemical etching of stainless steel. However, there are stil some problems about chemical machining of this material such as the real influence of etchant concentration and etching temperature on etch rate and surface roghness. The purpose of this study is to investigate the chemical machining behaviour of XCrNi18-8 stainless steel with FeCl3 etchant solution. Three etchant concentrations 28°Bé, 32°Bé ve 36°Bé of FeCl3 were selected. The other parameter was etching temperature, values of 30°C, 50°C and 70°C were applied for experimental study. The effects of selected chemical machining parameters on etch rate and surface roughness were experimentally investigated. The experimental study was carried out in a beaker as immersion etching method. The prepared etchant solution was placed on hot plate with magnetic stirrer and etching temperature was kept ± 2°C. The total etching time was 15 mins and each measurements of thickness and surface roughness were taken every 5 mins. It was concluded that etchant concentration is important factor on etch rate and surface roughness. 32°Bé of FeCl3 etchant produced better etch rate in comparison to 28 and 36°Bé etchant concentrations. Moreover, etching tempertature was effective parameter, lower etching temperature (30°C) provided high surface roughness. The use of higher etching temperature gave better surface quality.