화학 가공

1. 화학 가공 (Chemical machining)

대부분의 재료는 화학적으로 용해시킬 수 있으며, 이러한 화학반응을 통하여 기계적, 전기적으로
가공할 수 없는 재료를 가공하는 방법으로써 화학 블랭킹, 화학연마, 화학연삭, 화학 절단 등을 화학가공이라 한다.

2. 특징

재료의 경도나 강도에 관계없이 가공할 수 있다.
변형이나 가공거스러미가 없다.
가공경화나 표면 변질층이 발생하지 않는다.
표면 전체를 동시에 다량 가공할 수 있다.
공구가 필요 없다.

3. 화학 블랭킹

3.1 가공방법 및

기계적 프레스에 의한 블랭킹에는 공구 및 가공물의 큰 부하가 걸리고, 공구의 제약으로 인해 미세한 형상이나 복잡한 형상은 가공이 어렵다.
화학 블랭킹은 이러한 문제에 관계없이 화학적 용출에 의해 블랭킹과 같은 가공을 한다.

3.2 가공공정

가공물의 표면처리
알카리 용액에 의해 탈지와 세정을 하고 피클링으로 가공물 표면의 산화피막을 제거한다.
또한 마스컨트의 밀착성 증대와 미세 산화막 제거를 위해 페이퍼 블라스트, 에시드딥 등의 처리를 한다.
마스킹 (Masking)
재료 표면 중에 비가공 부위를 마스컨트로 피복하는 조작을 말하며, 마스컨트는 감광성 내식피막이 많이 사용되며, 침지, 회전도포, 스프레이, 롤러법 등을 통해 레지스터 막이 형성된다.
그다지 정밀도를 필요로 하지 않을 때는 플라스틱 등의 마스컨트재를 가공물의 전면에 칠하고 형판을 이용하여 마스컨트를 벗기는 금 긋기 박리법 ( Scribe and peel)이 많이 사용된다.
에칭 및 후처리
마스킹을 한 소재를 에칭액 (Etchant)에 넣어 레지스터로 피복되지 않은 부분을 용해 제거하여 가공형상을 생성한다.
에칭 방식은 침지법과 분사식이 있다. 침지에서는 가공물을 가공액에 넣어 전체면을 한번에 가공하는 방법과 일부분을 부분 가공하는 방법이 있다.

재료	가공액 (부식액)
탄소강	FeCl₃, NHO₃,NHO₃+ AgNO₃
스테인리스 강	FeCl₃, NHO₃, CHI+ HgNO₃
구리, 구리합금	FeCl₃, CuCl₂
금, 백금	왕수 (CHI+ HNO₃)
은	Fe(NO₃)₂, CrO₃+ H₂SO₃
유리, 세라믹	HF, HF +NHH₄Cl
폴리에스터	H₂SO₄

4. 화학 밀링 (Chemical Milling)

4.1 가공방법

화학 밀링은 화학 절삭이라고도 하며, 재료의 표면 중에서 가공하지 않을 부분을 내식성피막으로 피복해 부식하는 방법이다.
기계적 밀링과 같은 조형기능을 갖고 있어 화학 밀링이라 한다.
화학 밀링의 방법은 전처리, 마스킹, 에칭 등의 공정으로 포토에칭과 같으나 다른 점은마스킹 방법으로써 주로 금 긋기 박리법이 사용되며, 가공조건이 까다롭고 가공시간이 길다.

4.2 특징

장점	단점
다량 생산 넓은 면의 동시가공 재료의 강도나 경도에 관계없는 가공 설계의 유연성 공구비 절감 가공변질 층의 최소화	가공 속도가 느림 가공 깊이에 제한이 있음 (다듬질 면의 거칠기가 커짐) 부식성

4.3 가공특성

총 가공량이 비교적 많고 바닥 붙이 가공이므로 전면에 걸쳐서 균일하게 부식하는 것이 중요한다.
액온을 일정하게 하고 금속 조성과 소재의 내부 응력이 균일해야 한다.

4.4 가공형태

전면 가공
전체의 치수를 균일하게 감소하는 겨우 또는 전체의 중량을 감소하는 경우의 에칭이며, 마스킹 공정이 필요 없다.

부분가공(Gang Milling)
보통의 밀링가공에 상당하는 것이지만 케미컬 밀링에서는 동일 가공물의 면에 다수의 독립 노출 면을 만들어 이것을 1회의 에칭으로 동시 가공할 수 있다.

단붙이 가공 (Step Milling)
어떤 부분이 소정의 깊이로 에칭 된 후, 재료를 들어올려 다른 부분의 마스컨트를 벗기고 다시 에칭 하는 반복 조작에 의해 실시된다.

테이퍼 가공
일정한 속도로 재료를 에칭액 속에 서서히 담그고 꺼내면서 가공이 되며 속도를 여러 가지로 조합하여 사용한다.

5. 화학 연마

5.1 가공방법 및 특성

금속 제품을 화학 용액 속에 침적한 후 열에너지를 이용하여 가공물의 전체면, 또는 표면을 균일하게 용해하여 그 표면을 평활하게 한다.
일정한 용액의 온도와 단시간의 침적, 빠른 세정이 고운 다듬질 면을 위해 중요한다.

5.2 가공금속 및 가공액

가공금속
구리, 황동, 니켈, 모넬메탈, 알루미늄 및 합금, 스테인리스 강,아연 등
가공액
황산, 질산, 인산, 연화제이철 등을 단독 또는 혼합 사용

6. 화학 연삭 및 절단

6.1 화학연삭

가공물 표면의 요철 부의 볼록 부분을 용해 제거할 때, 기계적 마찰로 더욱 능률적인 가공을하는
방법이다.
가공물과 공구 사이에 고운 연삭입자를 넣으면 효과 적이다.

6.2 화학 절단

날이 없는 메탈 소(Metal Saw)를 절단할 곳에 대고 마찰시키며,
가공액을 작용시키면 그부분에서 용해가 되면서 절단 된다.
이 방법은 절단면의 조직 변화가 발생하지 않는 장점이 있다.