ケミカルマシニング：応力なしで精密に金属を除去する技術
ケミカルマシニングとは
ケミカルマシニング（化学加工）は、フォトケミカルプロセス（光化学プロセス）によって、あらかじめ指定された領域から金属をきれいに除去する技術であり、金属の完全性や特性を変えることなく加工できます。このプロセスは主に、複雑な設計の小型薄肉金属部品を、バーンや応力を与えることなく製造するために使用されます。
ケミカルマシニングのプロセス
ケミカルマシニングの主な工程は以下の通りです：
1. 洗浄
金属表面から汚れ、油、グリース、粉塵などを除去し、後工程のマスキング材の密着性を確保します。洗浄が不十分だと、マスキングの剥がれや迷食（ストレイエッチング）が発生します。機械的洗浄と化学的洗浄がありますが、化学的洗浄が主流です。これは機械的方法よりも基材へのダメージが少ないためです。
2. マスキング
加工しない部分をマスク材（レジスト）で覆い、加工する部分のみを露出させます。マスク材はエッチング液と反応しない不活性なものが使用されます。主な適用方法は以下の3つです：
- カットアンドピール法
- スクリーン印刷法
- フォトレジスト法（最も精密）
3. 版下作成・露光・現像
フォトレジスト法の場合、版下（アートワーク）を配置し、紫外線で露光します。その後現像を行い、不要なレジストを除去してエッチング対象の金属を露出させます。
4. エッチング
ワークをエッチング液に浸漬し、露出部分の金属を化学的に溶解除去します。通常、加温下で行われ、ガス泡が付着しないよう攪拌しながら均一な加工を図ります。
5. レジスト剥離（デマスキング）
エッチング完了後、残ったレジストを剥離し、エッチング面に生成した酸化皮膜も除去します。
6. 水洗・検査・梱包
十分な水洗いの後、寸法検査と外観検査を行い、梱包出荷します。
ケミカルマシニングの種類
- ケミカルミリング（化学切削）：大型部品の薄肉化、航空機部品の皮膜除去、複雑形状の切り出しに使用
- ケミカルブランキング（化学抜き）：薄板から複雑な形状を抜き出す工程。厚さ2mm以下に適する
- ケミカルエングレービング（化学彫刻）：精密な彫刻、プリント基板、薄肉部品の製造に使用。精度±0.015mmが可能
特殊用途として、塩素ガスなどの反応性ガスを用いるガス化学加工（ホットクロリニング）もあります。
主な用途
- 除去深さが数ミクロンオーダーで公差が厳しい用途
- 表面粗さ0.5〜2μmの仕上げが必要な部品
- 鍛造品、鋳造品、押出材など不規則形状部品の部分加工
- バリのない複雑なスタンピング部品の量産
- プリント基板、半導体、MEMS、航空宇宙部品
メリット・デメリット
メリット
- ワークに歪み・残留応力が発生しない
- バリが出ない
- 難削材でも加工可能
- 工具摩耗がない
- 複数部品を一枚の板で同時加工可能（10〜100個/枚）
デメリット
- 材料除去速度が遅く、大量生産には不向き
- 厚さ2mm以上の加工は困難
- エッチング液の管理・廃液処理が必要
- 深い穴や高アスペクト比の形状には不向き
産業技術
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