[发明专利]一种陶瓷材料制品表面高精度金属图案的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在陶瓷材料制品表面加工金属图案的方法，尤其是一种在陶瓷材料制品表面加工高精度金属图案的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对陶瓷材料制品表面制作高精度金属电路或图案的要求越来越高。目前传统的陶瓷材料制品表面金属图案的加工方法主要有丝网印刷法、金属热喷涂法、喷墨打印法、激光蚀刻法等，但均存在精度不高的问题。

丝网印刷是先通过丝网印刷，然后在一定的温度下烧结，从而获得表面金属图案。丝网印刷受制于网版丝径及浆料特性，其印刷精度很难达到100μm以下。金属热喷涂需要对材料表面进行粗化处理，否则附着力难以达到要求，且精度也很难达到微纳米级。喷墨打印受制于打印机喷头精度和打印机油墨，对于0.5～5μm的精度要求目前来说还无法实现。激光蚀刻的方法是使激光镭射系统在陶瓷材料制品表面进行镭射雕刻，由于激光光束瞬间产生的高温高热使陶瓷表面气化，容易导致图案变色、陶瓷基材易受损等问题。

综上，以上现有的方法处理的陶瓷材料制品表面的金属表层很粗糙，表面粗糙度和表面光泽度及表面色度均难以控制，而且均存在加工精度不高、图形易变形、容易伤害陶瓷基材等问题，无法实现微纳米级高精度金属图案的加工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种可在陶瓷材料制品表面实现高精度金属图案的加工方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种陶瓷材料制品表面高精度金属图案的加工方法，包括以下步骤：

（1）预处理：对陶瓷材料制品表面进行抛光、清洗预处理；

（2）金属镀膜：在预处理后的陶瓷材料制品表面镀金属膜，所述金属膜的厚度为0.01～100μm；

（3）涂覆感光材料：在步骤（2）所述的金属膜上涂覆耐腐蚀的感光材料；

（4）曝光显影：设计所需要的图案并制作菲林或掩膜板，将菲林或掩膜板遮盖在步骤（3）中的感光材料上，充分曝光，然后用显影液清除掉未曝光的感光材料；

（5）化学蚀刻：根据步骤（2）中的金属膜配制蚀刻液，对经过步骤（4）处理后的陶瓷材料制品表面金属膜进行蚀刻；

（6）除去感光材料：将蚀刻好的陶瓷材料制品表面用溶剂或碱性溶液清洗，除去固化的感光材料，露出金属膜层图案即可。

上述所述步骤（4）中，制作的菲林或掩膜板的精度达到0.5μm及以下精度。

上述所述步骤（5）中根据金属膜的材质选择使用适当的蚀刻液，例如当金属膜为不锈钢材质时，可选择摩尔浓度为0.1～0.5mol/L的三氯化铁溶液、加入少量稀硝酸作为蚀刻液，蚀刻喷淋时间为0.1～60min，蚀刻液的温度为10～60℃。所述金属膜的材质不同，选择的蚀刻液的成分不同，当然，金属膜的材质确定时，也可选择不同的蚀刻液，只要该蚀刻液能够对该材质的金属实现化学蚀刻即可。蚀刻过程中，根据金属膜的材质、蚀刻液的成分、蚀刻液的浓度等条件，确定蚀刻时间等。

上述方法先对根据需要对陶瓷材料制品表面进行适当的预处理，在陶瓷材料制品表面镀上一层厚度为0.01～100μm的金属膜，然后在所述金属膜上涂覆耐腐蚀的感光材料，最后将设计制作好的菲林或掩膜板遮盖在感光材料中，进行曝光及显影，被曝光的感光材料部分固化，而未被曝光的感光材料用显影液清除掉，最终使得金属膜上覆盖的为设计所需要图案形状的固化的感光材料，未被固化的感光材料覆盖的金属膜部分裸露，由于感光材料耐腐蚀，因此根据金属膜的材质配饰适当的蚀刻液，对陶瓷材料制品表面的金属膜进行化学蚀刻处理，覆盖有固化的感光材料的金属膜部分不能被腐蚀，而裸露的金属膜部分在蚀刻液的作用下逐渐被腐蚀从陶瓷材料制品表面去除。因为被曝光后固化的感光材料呈现设计所需要的图案，因此最终在陶瓷材料制品表面形成所需要的设计好的金属图案。制作的菲林或掩膜板的精度可达到0.5μm及以下的精度，因此最终在陶瓷材料制品表面形成的金属图案可达0.5～5μm的线分辨率，从而实现在陶瓷材料制品表面加工出高精度的金属图案。上述所述方法可以实现任意图形包括镂空图案的高精度制作，成型后的图案具有不伤害陶瓷基材、附着力好、图案色彩可调、表面光泽度可调等优点，特别适合制作高精密度电路如RFID、NFC天线等，或制作高档、精美的装饰图案如金属LOGO等，且具有加工成本低、工艺重复性好、能实现微纳米级高精度的特点。