玻封不锈钢外壳的化学抛光

不锈钢压力传感器的化学抛光

摘要： 本文介绍了不锈钢压力传感器的化学抛光工艺。 关键词： 压力传感器 不锈钢 化学抛光

1 引言

随着国内管壳技术的不断进步，一些高可靠的压力传感器开始采用玻璃封接不锈钢管壳设计。为满足器件内引线键合、外引线可焊的要求，外壳引线镀层设计为镀金。焊接面如有镀层会影响壳体与盖板的焊接性能，导致焊接后易出现漏气现象，同时由于316L不锈钢本身就具有优良的抗腐蚀性能，因此壳体不再电镀加工。

不锈钢压力传感器采用常规的氮气炉烧结工艺，烧结后不锈钢壳体会存在一层淡蓝色至鼠灰色不等的氧化层。不锈钢电解抛光需要采用较大的电流，对挂具的要求很高，抛光后不锈钢基体上高电流区和低电流区光洁度有很大的差异，而且壳体上有明显的接触点痕迹。因此，我们对不锈钢的化学抛光方法进行了着重的研究。 2. 化学抛光工艺的研究 2.1 化学抛光液的对比试验

不锈钢压力传感器经过玻璃烧结之后的表面形成了一层致密的氧化皮，这层氧化皮包括大量的氧化物（Cr2O3、NiO、TiO2、FeO），还有少量的碳化物和氮化物⑴。我们选用了两种商品药剂和自配的试剂进行了对比，试验结果如下：

商品试剂A 商品试剂B 自配试剂 壳体光洁度 好 略有粗糙 好 玻璃珠 好 发白，有孔洞 好 引线 粗糙，腐蚀严重 光洁 光洁 经过试验，还是自配试剂能够满足产品质量的要求，商品试剂有的酸性太强会腐蚀可伐引线，有的含有氟化物过高会对玻璃造成腐蚀。我们根据上述的试验结果，进一步优化了化学抛光的生产工艺，取得了良好的效果。 2.2 化学抛光的工艺流程 ⑴ 除油

可采用常规的化学除油加超声波除油的方法，时间视产品表面状态而定，一般在30分钟左右； ⑵ 流水清洗 ⑶ 松皮⑵

原料及物理参数 高锰酸钾(KMnO4) 无水碳酸钠(Na2CO3) 氢氧化钠(NaOH) 温度(℃) 时间(小时) 范围 80~120g/l 80~120g/l 30~50g/l 沸腾 1~2 ⑷ 流水清洗 ⑸ 去膜

10％稀 5～10秒 ⑹ 化学抛光⑶

原料及物理参数 硫酸(H2SO4) (HNO3) 盐酸(HCl) 柠檬酸 氟化盐 抑雾剂 缓蚀剂 温度(℃) 时间(秒) 范围 200ml/l 40ml/l 60ml/l 100g/l 2g/l 10ml/l 5ml/l 90～100 10～20 ⑺ 清洗电镀

采用本工艺处理的产品，表面光洁、光亮、无残存浸蚀浮灰，引线基本不腐蚀，玻璃珠表面状态完好，产品性能满足技术质量指标。但某些批次的产品化学抛光后存在局部腐蚀、光洁度较差、局部氧化层无法去除等毛病，我们经分析探讨此种情况与烧结工艺相关。 3 不锈钢的高温腐蚀

316L为超低碳奥氏体不锈钢（w(c)≤0.03%）。奥氏体不锈钢在500～800℃敏化温度区间处理时，过饱和固溶的碳向晶粒间界的扩散比铬的扩散快。在晶界附近和铬结合成（Cr、Fe）23C6的碳化物并在晶界沉淀析出，形成了晶粒边界附近区域的贫铬现象。当该区域的铬降低到所需的极限（w(Cr)12.5%）以下时，就会加速该区的腐蚀而发生了晶间腐蚀。采用超低碳316L不锈钢可以解决晶间腐蚀，但它会在晶界析出σ相，造成晶界腐蚀。不锈钢在敏化温度区间发生腐蚀的时间为>30～45分钟。当发生晶界、晶间腐蚀后，不锈钢在晶界、晶间附近的组分就发生了变化，形成了局部的贫铬区（即易腐蚀的富铁区），以及难以去除的碳化物⑷。

同时，玻璃烧结时炉中氮气的氧含量及水蒸汽含量过高也会加剧不锈钢的腐蚀以及促进氧化层的生成。

因此，烧结玻璃的过程中控制好烧结炉中氮气的纯度及露点，以及产品在敏化温区的停留时间，对不锈钢的表面处理很重要。否则会造成不锈钢表面氧化层去除不清及表面光洁度降低。 4. 结论

我们通过对不锈钢压力传感器烧结工艺、化学抛光工艺的优化调整，现已形成了完善的生产工艺，产品质量满足GJB2440《混合集成电路总规范》的要求，已具备了稳定的供货能力。

电镀对于管壳而言至关重要，许多管壳的质量问题是在电镀之后显现出来的。电镀工艺的优化、调整，可以弥补管壳前期生产所导致的一部分缺陷，但也不能完全解决或导致电镀工艺的不稳定性。因此，追本溯源的解决产品质量问题，从整个管壳的生产工艺优化着手解决，才能更好提高产品质量及批次稳定性。

参考文献：

1. 《铸造不锈钢表面酸洗》，电镀与环保1998.4.39页

2. 《【美】金属涂饰参考手册（第一、二部分）-化学法表面处理》，天津市电镀工程学会资料情报组出版

3. 《镍铬不锈钢的光亮浸蚀》，电镀与环保1986.1.11页

4. 《焊接手册-材料的焊接》，中国机械工程学会焊接学会，第二版