Травление меди в домашних условиях

lmplex › Блог › Безопасный общедоступный состав для травления меди в домашних условиях

Многие из нас занимаются травлением плат, пожалуй, с подросткового возраста. Рецепты предыдущих поколений известны и используются десятками лет.

Все известные методы обладают как индивидуальными, так и общими недостатками, усугубляемыми отсутствием собственной оборудованной мастерской, закрытой для доступа любопытных домашних питомцев и родственников. Практически не удаляемые пятна, неприятный запах, общая опасность некоторых используемых реактивов и прочие причины влекут за собой необходимость оправдываться и доказывать очевидную вещь – пользу от занятий радиолюбительством.

Помимо прочего в самый неподходящий момент, так сказать на взлёте деятельной активности, вдруг не оказывается нужных компонентов, или оказалось, что они уже пришли в негодность. Порой, быстро и в доступных точках продаж, найти привычные или, вообще, любые реактивы и вовсе не представляется возможным, что влечёт за собой потери целых дней творчества…

Однако всё в этой жизни меняется… Растём мы, растут и наши запросы, увеличиваются рабочие напряжения и токи. И вот мы уже меняем медь 32 мкм на медь 105 мкм и длительность, и расход реактивов, и качество процесса нас не устраивают.

Для начала, рассмотрим, так сказать классику. Нетерпеливые могут, конечно, пропустить

уже известное и много где упомянутое, и начать с п.5. Но, думаю, краткое изложение по схеме: уравнение реакции, анализ течения с указанием окислительно-восстановительных потенциалов (далее по тексту ОВП), достоинства и недостатки, создадут более полную картину.

Следует заметить, что мы ориентируемся на нормальный ОВП а именно рассчитанный по справочным данным при активности как самого реактива, так и продуктов реакции равной 1 экв./литр.

Итак, с п.1 по п.4 рассматриваем классику:

1. Травление меди раствором хлорного железа.

Рис. 1 1 -стандартная упаковка; 2 — шестиводное хлорное железо; 3 — безводное хлорное железо (растворяется в воде со спецэффектами, но получаемый раствор аналогичен раствору из водного железа); 4- раствор в начале травления; 5 — отработанный раствор хлорного железа; 6 — меднёный гвоздь.

Движущая сила (разность нормальных ОВП потенциалов) для этой реакции составляет:

Это не так уж и мало, но, потенциал и скорость процесса сильно уменьшаются по мере накопления в растворе продуктов реакции, что наверняка было всеми замечено. Поработавший раствор травит медь заметно медленнее, чем свежий.

Некоторые пытаются «оживить» отработанный раствор, осаждая из него медь гвоздями, скрепками и т.п., получая, сначала прозрачный зеленовато-голубоватый раствор, очень медленно превращающийся, при доступе воздуха, в ни к чему непригодную «чёрную жижу», которая, при утилизации, разукрашивает сантехнику в цвета ржавчины. Однако удаление меди из отработанного раствора, совершенно бесполезно, поскольку вместо неё в растворе прибавляется хлорид закисного железа FeCl2, который растворять медь не способен в принципе. Вопрос регенерации ХЖ решило бы добавление соляной кислоты, но если у вас она есть, и работать с ней вы согласны, то вам совершенно не нужно отработанное ХЖ, об этом ниже.

Достоинства:
— умеренная скорость травления меди.
— использование единственного основного компонента, а именно хлорного железа.
— простота изготовления раствора «на глаз», главное, что бы концентрация была достаточной.
— не критична температура окружающей среды.

Недостатки:
— Скорость травления и ОВП раствора заметно снижаются по ходу процесса.
— Большим минусом этого метода можно назвать невысокую доступность хлорного железа для рядового радиолюбителя.
— Относительная дороговизна, порой на рынках заламывают немалую цену за мелкую фасовку.
— Также, немалым минусом являются трудноудаляемые пятна, которые оставляет хлорное железо на всём, с чем только не соприкоснётся. Одежда портится, обычно, необратимо.
— ХЖ заметно летуче, особенно при нагревании, плохо хранится (гидролизуется) при доступе воздуха, склонно вылезать из негерметичной тары, загрязняя собой и продуктами своего гидролиза все окружающие предметы.

2. Травление медным купоросом с солью.

Рис. 2 1 — варианты фасовки; 2 — соль и медный купорос; 3 — раствор бирюзового цвета до травления; 4 — отработанный раствор медного купороса.

Тут ключевую роль играет хлорид натрия (соль), поскольку, медь с медным купоросом практически не реагирует.

Движущая сила для этой реакции получилась немного меньше чем, у раствора хлорного железа — около 0,40 В. Следует заметить, что в процессе травления, на поверхности меди образуется осадок продукта реакции – нерастворимый хлорид меди(I) CuCl. Для успешного проведения травления просто необходим значительный избыток NaCl и подогрев, которые помогают справиться с этой напастью.

Несмотря на то, что отработанный раствор напоминает «чёрную жижу», он поглощает кислород из воздуха, и при подкислении, может быть регенерирован.

Достоинства:
— доступность медного купороса, широко применяемого в сельском хозяйстве, как средство защиты растений.
— в отличие от ХЖ не оставляет таких пятен и разводов. Пятна получаются другого цвета – синие. Но, они легко удаляются уксусом.

Недостатки:
— Медный купорос ядовит.
— В последнее время цена медного купороса бьет рекорды, в отличие от размеров фасовки, которые систематически уменьшаются.
— Требуется подогрев раствора для быстрого протекания реакции.
— Невысокая скорость травления.

3. Травление персульфатами (персульфат аммония или персульфат натрия).

Рис. 3 1 — упаковка и персульфаты россыпью; 2 — раствор до травленя прозрачен, после травления голубой ибо является раствором медного купороса и сульфата натрия.

Весьма интересная система, поскольку, казалось бы, одно вещество (персульфат чего-нибудь) — на самом деле, в процессе травления, распадается на три: перекись водорода, серную кислоту и не участвующий ни в чем сульфат натрия или аммония. Об этом факте говорит необходимость существенного подогревания раствора персульфата, которое необходимо для его гидролиза.

Движущая сила процесса, казалось бы бьёт рекорд 1,43 В! Вот только, практически, такой потенциал не достигается, поскольку персульфат, даже при нагревании его раствора не гидролизуется мгновенно и полностью.

Достоинства
— Высокий ОВП
— Высокая скорость травления
— Не оставляет грязных пятен
— Однокомпонентный состав

Недостатки
— Доступность заметно ниже чем у ХЖ
— Вместо пятен, склонен отбеливать и делать дырки в ткани.
— Требуется подогрев
— Применяются растворы высоких концентраций, поскольку больше половины массы реактива, в итоге, составляет балластный сульфат.

4. Травление перекисью водорода в соляной кислоте

Рис. 4 1 — 3% раствор перикиси водорода (аптеки); 2 — таблетки гидроперита (помимо медицины используются для отбеливания волос крашеными блондинками); 3 — соляная кислота — отлично портит вещи и раздражает кожу в то же время содержится в желудке ввиде от 0,4 до 0,6% раствора.

Перекись водорода уже присутствует в своей максимальной концентрации, что позволяет достигнуть максимального ОВП в 1,43 В.

В присутствие соляной кислоты или хлоридов реакция растворения меди протекает через образование промежуточного продукта CuCl, который не успевает выпасть в осадок и быстро окисляется далее. Образование этого продукта заметно понижает потенциал окисления меди, что существенно облегчает течение реакции. т.е. хлориды в данной системе являются катализатором.

Достоинства
— Самая высокая скорость травления из всех рассматриваемых.
— Не оставляет грязных пятен
— Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
— Высокая доступность: перекись можно купить в аптеке, а вместо соляной кислоты годится подсоленный аккумуляторный электролит.

Недостатки
— Использование сильных кислот неизбежно приводит к дыркам в штанах и последующему разбору полётов.

и вот тут мы подходим к самому интересному:

5. Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты.

Рис. 5 1 — 20ти грамововая упаковка; 2 — россыпь лимонной кислоты; 3 — 15ти граммовые упаковки.

Анализ двух предыдущих методов (см. п.3 и п.4) привёл меня к выводу, что природа, используемой совместно с перекисью водорода, кислоты имеет малосущественное значение, и будет оказывать влияние только на скорость травления меди. Это значит, что можно использовать любую походящую кислоту, которая не окисляется перекисью водорода, например (роюсь в кухонном шкафчике) лимонную, ну или уксусную – но отставим пока уксус из-за неприятного запаха.

Выбор лимонной кислоты вызван тем, что она: доступна, имеет достаточную силу и не пахнет. Более того, лимонная кислота образует прочнейший комплекс с медью, что исключает всякое влияние продуктов реакции на её скорость! А для ускорения процесса следует добавить не расходующийся хлорид натрия.

Движущая сила процесса, внимание: 1,775 В, что является абсолютным рекордом!

Достоинства
— Весьма высокая скорость травления.
— Не оставляет грязных пятен
— Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
— Не требуется труднодоступных реактивов: 3% перекись продаётся в аптеке, лимонная кислота – в гастрономе, а соль можно найти на любой кухне
— Травильный раствор безопасен для тела и одежды
— Это самый дешевый метод травления меди!

Недостатки, куда же без них.
— Средний цитрат меди малорастворим и может выпасть в осадок в т.ч. на поверхность травления. Для предотвращения возникновения проблемы не следует экономить лимонную кислоту.

Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:

В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.

Соль при подготовке раствора можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.

Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте — раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.

Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.

Вы можете использовать вместо лимонной и уксусную кислоту, но неприятный запах и меньшая скорость травления могут вас не устроить. ОВП реакции с уксусной кислотой 1,35В – что в принципе не так уж и мало, например в сравнении с ХЖ.

Напомню для тех кто только начинает:

— Для приготовления всех травильных растворов необходимо использовать пластиковую либо стеклянную посуду.
— Подогрев растворов следует проводить на водяной бане или специально предназначенными приспособлениями.
— Все растворы полученные после травления ядовиты из-за высокого содержания меди.
— Соблюдайте технику безопасности при работе с сильными кислотами.
— Утилизация отработанных растворов допустима путём выливания в общую канализацию.
— После травления плату следует ополоснуть слабым раствором уксуса и тёплой водой.

Способы травления меди в домашних условиях в закладки 6

Многие химики говорят о том, что травление меди лучше всего проводить в лабораторных условиях, поскольку данный процесс подразумевает использование различных кислот, опасных для человеческого организма. Однако иногда возникают ситуации, когда подобную процедуру необходимо осуществить в срочном порядке.

Техника безопасности

Для начала хотелось бы сказать несколько слов о том, насколько важно соблюдать правила техники безопасности во время работы с химическими реагентами. Даже специалист не должен ими пренебрегать, поскольку малейшая ошибка может привести к печальным последствиям. Вот список правил, которые следует соблюдать при травлении меди кислотами:

• процедура должна проводиться в хорошо проветриваемом помещении;
• во время работы необходимо использовать защитные перчатки и очки;
• под рукой должны всегда находиться салфетки и чистая проточная вода;
• при попадании реагента на кожу необходимо немедленно обратиться к врачу;
• если вы не уверены в своих расчетах, то процедуру лучше вовсе не проводить.

Если так случилось, что кислота попала вам на руку, то окажите себе первую помощь, обработав пораженный участок водой – это значительно нивелирует действие кислоты, однако даже после этого следует обратиться к специалисту за помощью, особенно если кожа покрылась пятнами красного цвета.

Травление хлорным железом

Существует огромное количество растворов для травления меди, которые подойдут для использования в домашних условиях. Например, одним из самых оптимальных вариантов, который известен каждому школьнику, является раствор хлорного железа. Вот список основных преимуществ этого способа перед остальными:

• стабильная скорость химических процессов – важно для химика-новичка;
• для проведения травления потребуется только один элемент – хлорид железа;
• количество хлорида железа в растворе не влияет на скорость травления;
• можно не учитывать температуру окружающей среды.

Главным недостатком подобного способа является то, что хлорное железо стоит довольно дорого, да и приобрести его можно по большей части только на черном рынке. Однако если вам удастся достать подобный химический элемент, то можете смело проводить эксперимент, не опасаясь за недостаток опыта или знаний.

Медный купорос и соль

Травление меди медным купоросом – это один из самых простых способов придать меди характерный отблеск. Приобрести активное вещество можно в любом хозяйственном магазине по достаточно низкой цене. Кроме того, остатки медного купороса практически наверняка пригодятся в хозяйстве. Однако подобный способ обладает и довольно широким списком недостатков:

• при неправильном использовании вещество может нанести вред человеку;
• при длительном применении реагента медь превратится в порошок;
• скорость реакции во многом зависит от температуры жидкости.

Однако нельзя не упомянуть тот факт, что, в отличие от хлорного железа, медный купорос достаточно просто выводится уксусной кислотой с любого предмета интерьера или одежды. Поэтому можете не бояться запачкать свой новый халат в процессе травления, поскольку почистить его не составит труда.

Травление персульфатами

Персульфат аммония – это довольно известный химический реагент, который по внешнему виду очень сильно напоминает обычную пищевую соль и может быть использован для травления меди. Однако сразу же стоит упомянуть, что после подобной процедуры на металле останется особый налет, который придется удалять вручную. Ну а список достоинств травки таким способом выглядит примерно так:

• персульфат аммония абсолютно безвреден для одежды предметов интерьера;
• для полноценной химической реакции хватит одного ключевого элемента;
• достаточно высокая скорость химической реакции.

Хотя насчет первого пункта следует сделать одно важное уточнение. Реагент безвреден лишь в том случае, если попадет на одежду или предмет в незначительном количестве. В больших объемах он способен прожигать мягкие ткани и даже плоть.

Соляная кислота и перекись водорода

Пожалуй, самый бюджетный способ проведения эксперимента в домашних условиях. Травление меди перекисью водорода и соляной кислотой – это именно то, с чего следует начинать новичку, поскольку перекись можно купить в любой аптеке, а соляная кислота может быть легко заменена аккумуляторным электролитом. Кроме того, обратите внимание не список из следующих преимуществ:

• самая высокая скорость протекания реакции из всех перечисленных способов;
• реакция достаточно хорошо протекает при обычной комнатной температуре;
• при попадании на ткань или кожу раствор не оставляет заметных следов.

Что касается недостатков, то он лишь один – сильная концентрация соляной кислоты может сказаться на здоровье человека, особенно если экспериментатор пренебрегает основными правилами техники безопасности. Поэтому следует уделить особое внимание подготовке раствора, прежде чем приступать к процессу травления.

Лимонная кислота и перекись водорода

Травление меди лимонной кислотой – тоже довольно известный способ, который не принесет человеку практически никакого вреда в случае неаккуратного обращения с реагентами. Однако ход реакции может довольно сильно замедлиться при чрезмерной концентрации лимонной кислоты. Ну а список достоинств выглядит примерно так:

• при правильном применении скорость химической реакции достаточно высокая;
• низкая стоимость ключевых элементов – реагенты обойдутся в 30 рублей;
• раствор не требует дополнительного подогрева.

Также не следует забывать о доступности всех необходимых элементов. Например, лимонную кислоту можно приобрести в любом супермаркете, а перекись водорода продается без рецепта в любой аптеке вашего города. Также такой раствор безопасен для человека, если не учитывать попадания в глаза.

Приготовление растворов в домашних условиях

Итак, после внимательного взвешивания всех за и против следует выбрать оптимальный способ травления и приготовить раствор для эксперимента. Еще раз обращаем ваше внимание на соблюдение техники безопасности во время химического эксперимента. Даже если у вас есть большой опыт в обращении с реагентами, пренебрегать собственной безопасностью не следует, поскольку это может закончиться очень печально. Например, ни в коем случае не добавляйте в раствор больше реагентов, чем рекомендуется, ведь это может не только привести к проблемам со здоровьем, но и полностью уничтожить дорогостоящее медное изделие. Более подробную информацию о том, как изготовить тот или иной раствор в домашних условиях, вы найдете в следующих разделах.

Готовим раствор хлорного железа

Итак, для изготовления раствора вам для начала потребуется обзавестись чистой стеклянной емкостью. Настоятельно не рекомендуется использовать даже эмалированное железо, поскольку незначительная царапина на поверхности может привести к реакции хлорного железа с посудой. На дне емкости помещаем небольшое количество ключевого ингредиента. Напоминаем, что весь процесс должен проводиться в перчатках, поскольку попадание хлорного железа на кожу может вызывать повреждение дермы.

Аккуратно кладем медь на железо и заливаем все это дело водой. После этого необходимо закрыть посуду пластиковой крышкой или целлофановым пакетом. Оставляем емкость для травления в любом месте, поскольку реакция не зависит от количества солнечного света или температуры воздуха. Однако не стоит ставить чашу с хлорным железом недалеко от продуктов питания или обеденного стола. Само собой, рекомендуется держать ее подальше от детей.

Приготовление раствора медного купороса

Если вы решили заняться травлением меди с помощью медного купороса, то для этого вам потребуется не только действующее вещество, но и обычная пищевая соль, а также вода и емкость. Все компоненты необходимо смешать между собой в пропорции 1:1 до тех пор, пока не образуется общая консистенция, а соль полностью не растворится в воде. Медь необходимо помещать в открытый сосуд на несколько часов до тех пор, пока она не приобретет характерный блеск.

Не стоит забывать о том, что пары медного купороса могут быть достаточно ядовитыми для человека, поэтому при травлении меди правилами техники безопасности ни в коем случае пренебрегать нельзя. Лучше всего проводить опыты на улице или в хорошо проветриваемом помещении. Также в качестве дополнительной меры предосторожности рекомендуется использовать респиратор, который не даст вредным парам попасть в ваши легкие.

Приготовление раствора из персульфата

Для начала следует найти подходящую емкость. Она должна быть изготовлена из стекла и быть не слишком глубокой (хотя объем по большей части зависят от размеров медного изделия). Насыпаем в сосуд небольшое количество порошка, после чего заливаем его проточной водой. Как только удастся добиться однородной консистенции, кладем в посуду медное изделие и закрываем его крышкой.

Как уже упоминалось ранее, в результате травления меди персульфатами на изделии из драгоценного металла может образоваться налет, который необходимо счистить. Сделать это проще всего при помощи перекиси водорода и соляной кислоты, заранее смешав их между собой. На каждые 100 миллилитров жидкого вещества потребуется положить две таблетки соляной кислоты. После этого в емкость добавляется медь и выдерживается в составе в течение нескольких часов.

Снова о травлении меди и сплавов на её основе

Травление меди. Что тут можно ещё придумать? Казалось бы, уже 100 раз рассказано и обсуждено, да книг понаписано уйма. И действительно — публикаций на Ярмарке Мастеров хватает. А вот добротной статьи, освещающей какие вообще методы бывают, какой лучше, какой дешевле, так и не нашлось. Попробуем это исправить.
Травление меди, как и любого металла, можно осуществить химическим и электрохимическим методом (гальваника). Электрохимическое травление более качественно, но сложнее. Для этого метода необходимо определенное оборудование и реактивы. По-хорошему — это удел гальванических цехов и предприятий.

Химическое травление можно условно разделить на промышленное и бытовое применение. В промышленности обычно применяют составы на основе концентрированных кислот и жутко опасных для здоровья реактивов. Всё бы ничего: и скорость травления высокая и качество высокое. Но есть множество «но». Достать рядовому алхимику концентрированные кислоты довольно сложно, а зачастую не реально. Работать с ними нужно предельно осторожно с применение профессиональных средств защиты в специально оборудованном помещении. Наличие вытяжного шкафа обязательно, но на крайний случай сгодится и нормальный вытяжной зонт. И, естественно, к хранению таких веществ предъявляются строгие требования. К слову сказать, концентрированные кислоты и ряд химических реактивов являются прекурсорами. А это значит, что их оборот подлежит строгому контролю и учету. Поэтому эти методы рассматривать не имеет особого смысла.
Плавно переходим к бытовым методам химического травления. Рассказывать полностью о всей технологии и нюансах слишком долго. Этому будут посвящены последующие статьи. Перейдем к сути вопроса. Есть у нас заготовка в виде листа меди с нанесенной маской/ трафаретом для травления.

Встаёт резонный вопрос: «Чем и как травить?» Пытливый читатель не задумываясь ответит: «Конечно хлорным железом (ХЖ)!». Оно доступно в любом магазине радиотоваров и стоит не дорого. Так то оно так, но вот минусов у хлорного железа множество.
1. Это порошкообразное вещество, причем весьма гигроскопичное. При дозировке мелкая пыль ХЖ оседает повсюду, как ни старайся. А уже через сутки, напитавшись влаги из воздуха, проявляется трудновыводимыми рыжими пятнами на мебели и одежде. По причине гигроскопичности храниться долго ХЖ тоже не будет.
2. Раствор ХЖ — непрозрачная буро-коричневая жидкость. О визуальном контроле процесса травления речи не идет вообще. Каждый раз вынимать заготовку и промывать для контроля — удобства явно не добавляет.
3. В процессе травления медь выпадает в виде осадка на поверхность металла, поэтому требуется постоянное перемешивание раствора.
4. Скорость травления в процессе сильно падает из-за накопления в растворе продуктов реакции.
5. И последний гвоздь в гроб ХЖ — из всех доступных бытовых составов у ХЖ низкая скорость травления. Её конечно можно повысить нагревом до 60С*, но большого прироста скорости и стабильности реакции это не даст.

Чем ещё можно протравить медь/латунь? В тех же магазинах радио товаров можно найти персульфат аммония или натрия.
Плюсы:
1. Прозрачный раствор, визуально можно контролировать процесс травления.
2. Более высокая и стабильная скорость травления чем у ХЖ.
3. Не оставляет грязных трудновыводимых пятен.
Минусы:
1. Малая распространенность/доступность.
2. Более высокая цена.
3. Повышенный расход по сравнению с ХЖ.
4. Вместо пятен оставляет белесые проплешины или дыры в одежде, что самом по себе не очень хорошо.
5. Требуется подогрев состава.

— Ну вот! — Воскликнет читатель. — Что же делать то?!

— Есть, есть ещё пара методов/рецептов в запасе 🙂

Травление меди перекисью водорода и соляной кислотой. Многие справедливо заметят: соляную кислоту не просто достать. Её с легкостью можно заменить электролитом для автомобильных аккумуляторов, который является 20% раствором серной кислоты. А перекись водорода или гидроперит продаётся в любой аптеке. В оригинале рецепт состава следующий: в 770 мл. воды добавить 30 мл. 30% перекиси водорода (1 таблетка гидроперита = 15мл. 3% перекиси) и 200мл. 35% соляной кислоты.
Плюсы:
1. Более высокая скорость травления по сравнению с персульфатом. Стабильность скорости в отличие от ХЖ.
2. Прозрачность раствора.
3. Доступность реактивов и их относительная дешевизна.
4. Скорость можно повысить подогревом.
Минусы:
Один единственный — кислота, не важно — соляная или серная, требуют чрезвычайной осторожности при обращении и обязательно использовать средства защиты рук и глаз.
Внимательный читатель обязательно заметит: «Ну а где обещанный четвертый рецепт?»

И так — десерт в студию! А точнее священный Грааль 🙂

Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты (выдержка из оригинальной статьи):
«Анализ двух предыдущих методов привёл меня к выводу, что природа используемой совместно с перекисью водорода кислоты имеет малосущественное значение и будет оказывать влияние только на скорость травления меди. Это значит, что можно использовать любую походящую кислоту, которая не окисляется перекисью водорода, например (роюсь в кухонном шкафчике), лимонную, ну или уксусную — но отставим пока уксус из-за неприятного запаха.

Выбор лимонной кислоты вызван тем, что она доступна, имеет достаточную силу и не пахнет. Более того, лимонная кислота образует прочнейший комплекс с медью, что исключает всякое влияние продуктов реакции на её скорость! А для ускорения процесса следует добавить не расходующийся хлорид натрия.»
И так, рецепт состава: на 100мл 3% перекиси добавить 30гр. лимонной кислоты и 5 гр. соли (можно чуть больше).
Сразу оговорюсь: гидроперит при растворении поглощает тепло, разводить лучше в теплой воде 30-40С*, лимонная кислота потом тоже быстрее растворится. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.
Плюсы:
1. Самая высокая скорость травления и стабильность из рассмотренных выше составов.
2. Чрезвычайно высокая доступность компонентов и их дешевизна.
3. Раствор прозрачный — хороший визуальный контроль.
4. Не оставляет ни пятен, ни проплешин, ни дыр в одежде — биологическая безопасность.
5. Процесс быстро и сразу протекает уже при комнатной температуре, а при подогреве ускоряется в разы.
Минусы:
Только один — выделяется водород обильно. Работать лучше в проветриваемом помещении.
Дабы не быть голословным привожу фото процесса.
Самое начало

Спустя минут 10 без подогрева.

С подогревом до 80 С*

К слову говоря, читая уже имеющиеся публикации на ЯМ, попадался и этот замечательный рецепт и выдержки из статей на разных сайтах по радиотехнике и электронике. Среди комментариев, кто-то просил видео процесса травления — получите, распишитесь 🙂
С подогревом 30С*

С подогревом до 80С*

Вот более-менее внесли ясность в вопросе о художественном травлении меди. Надеюсь, эта статья будет полезна многим мастерам. На очереди публикация о методах нанесения защитной маски-трафарета для травления.

Как сделать травление металла в домашних условиях: различные способы, особенности

Перед тем как приступить к металлообработке, следует убрать с поверхности любые загрязнения, дефекты, следы ржавчины. В статье мы расскажем о, электрохимическом травлении по металлу в домашних условиях с помощью электричества и хлорного железа.

Для чего требуется процедура, где ее используют

Применяют способ обработки как в промышленности, так и в частных целях. Основная задача – увеличение адгезии материала, то есть сцепления с другим веществом. Часто используется перед нанесением лакокрасочных поверхностей, например, в автомобилестроении.

Дома можно использовать метод для бытовых целей. Таким образом можно, к примеру, из старого стального ведра сделать фактически новое. Но? перед тем как разобраться с технологией, осветим, какие разновидности имеет способ, и где он применяется.

Травление металла: что это такое

Это способ для удаления части поверхностного слоя (с точностью до микронов) металлического изделия с помощью управляемой химической реакции, часто под воздействием тока. С заготовкой вступают в реакцию вещества разной кислотности, соли. Самый распространенный вариант металлообработки в домашних условиях – погружение образца в заранее подготовленную емкость с реагентами.

Применение в промышленности

• Очищение от оксидной пленки.
• Перед покраской или обработкой специальными защитными составами.
• Перед операцией оцинковки.
• Для выявления коррозии у нержавейки.
• Нанесение рисунка на мелкие детали микросхем, который способствует проведению электрического заряда.

Это неполный перечень задач, которые позволяет решить процедура.

Виды травления

Представим распространенные способы. Большинство из них можно реализовать в домашних условиях. Но необходимо придерживаться правил безопасности – дело понадобится иметь с химикатами.

Электролитическое

Второе название – гальваническая обработка. Проще всего применять эту технологию на мелких деталях, когда необходимо срочно очистить поверхность. Суть процедуры следующая: наводится солевой или кислотный электролитический раствор, в него помещается заготовка. Затем подается разряд. В зависимости от того, как он заряжен, различают травление:

• Катодное. В среде с добавлением химических элементов на катоде образуется водород в виде газа – с его выделением проходит реакция. Он насыщает жидкость и вступает в реакцию со сплавами, убирая окалину. Следует учесть, что при этом страдает прочность поверхности, она становится более хрупкой, поэтому тонкие стальные листы так лучше не обрабатывать. Подходящие материалы – сталь с высоким уровнем углерода, образцы после термообработки.
• Анодное. Применяется чаще. На аноде происходит отрыв оксидной пленки с выделением кислорода. Все «лишние» частицы расплавляются в растворе. Верхний слой приобретает небольшую шероховатость. Есть вероятность потери чрезмерно большого количества металла, важно не передержать изделие в емкости под напряжением.

Химическое

Если предыдущий вариант отлично подходил для сталb, особенно для углеродистой, то эта процедура имеет те же цели, но совсем другую публику. К обработке можно приступить, если в руках находится:

Подойдут: H2SO4, HCl, HNO3. Длительность погружения в ванночку зависит от концентрированности состава и степени загрязнения заготовки. Интервал достаточно большой – для косметической чистки тонкостенного изделия может понадобится всего 1 минута, а для толстой чугунной детали – до 2 часов.

Технология проста. Есть металл. На нем образовалась оксидная пленка, которую нужно убрать. Кислоты через поры проникают под окисление и взаимодействуют со стальной поверхностью. В ходе химической реакции с железом выделяется водород. Он отталкивает загрязнение. Но также может повредиться металлическая поверхность. избежать этого можно, если предварительно обработать деталь специальными ингибиторами ржавчины.

Плазменное

Процедура также происходит в среде химикатов. Но возбуждает химическую реакцию поток плазмы, сгенерированный на основе инертных газов (с содержанием фтора). Они, вступая во взаимодействие с коррозией (или с кремнием), не трогают само железо. Это очень точный метод, но он требует специального оборудования. Степень точности – до 10 наномикрон.

Посмотрим видео на эту тему:

Гальваническое

Это очень быстрый способ, поэтому он получил популярность, особенно у тех, кто проводит его дома. Скорость – не единственное преимущество. Другие достоинства:

• достаточно четкие границы, контуры;
• не требуются кислоты, поэтому для человека это более экологичный метод.

Сперва определимся с составом жидкости для погружения, она зависит от материала заготовки:

Смесь нашатыря и железный купорос

Медь, бронза, латунь

Раствор медного купороса

Погружная ванночка обязательно должна быть из диэлектрика. Например – стеклянная банка для мелких деталей.

Кладем элемент в емкость, наливаем средство с хорошими проводящими качествами. Анод прикрепляем к изделию. Обязательно понадобится источник энергии. Процедура занимает не более 2 минут, затем следуем промыть образец под водой.

Художественное

Процедура подходит для травления ножа в домашних условиях. Процесс очень распространен среди реставраторов и ценителей оружия. С его помощью можно сделать гравировку, набить инициалы владельца или добавить живописные узоры.

Операция очень проста. Можно использовать любой из вышеперечисленных методов, но быстрее и безопаснее всего – гальванический. На поверхности металла следует оставить трафарет из скотча. Сделать его просто с помощью хорошего струйного принтера. Когда необходимые участки защищены (следите, чтобы под лентой не оставалось следов воздуха), можно проводить классическое травление.

Посмотрим на фото:

Подготовка поверхности

Чтобы операция проходила в быстром темпе, а поверхностный слой удалялся равномерно, необходимо заранее удостовериться, что изделие прошло через подготовительный этап.

1. С помощью наждачной бумаги мелкой фракции отполируйте все дефекты, удалите недостатки.
2. Наведите мыльный раствор. Подойдет моющее средство для посуды, разведенное до пены в воде.
3. Тщательно с помощью щетки удалите все загрязнения.
4. Доведите до полного высыхания, можно использовать фен.
5. Тряпку вымочите в обезжиривателе, тщательно протрите поверхность.

Нанесение рисунка

Если вы рассматриваете способ в качестве художественной задумки при желании декорировать нож или иной элемент с помощью травления металла в домашних условиях солью, то необходимо защитить, изолировать определенные участки. Можно даже добиться полутонов, тогда одни защитные пленки нужно оставить на весь период, а другие – снимать по мере вытравливания основного фона. Рассмотрим, какими подручными способами можно обезопасить зону узора.

Лак для ногтей

Из достоинств – простота нанесения и доступность, его легко найти в косметичке супруги или купить за копеечную сумму. Но есть минусы:

• слишком тонкие линии сделать трудно из-зf высокой вязкости;
• сложно аккуратно стереть нечаянно нарисованные элементы;
• требуется художественный навык.

Грунтовка или битумный лак

Так как сделать травление рисунка на металле своими руками без трафарета непросто, то самый легкий метод – полностью загрунтовать поверхность, а потом острой частью прочертить узор, убрав излишки. Не слишком надавливайте, рискуете поцарапать сталь.

Глянцевая бумага

Есть специальный материал для творчества, но подойдет и лист из журнала. На нем следует на струйном принтере напечатать узор в зеркальном отображении. Затем свеженапечатанный рисунок нужно прикрепить к обрабатываемой площади и проутюжить утюгом. После остывания смочите место теплой водой и уберите бумагу – след переведется.

Травление стали

Процедура состоит из нескольких этапов:

• обезжиривание и очистка;
• нанесение защитного слоя, если это необходимо в художественных или иных целях;
• наведение раствора;
• опускание элемента в ванну;
• подача электрического заряда.

Протравы

Обычно азотную смешивают с одной из следующих:

Для лучшего эффекта можно предварительно выдержать элемент в глифогене в течение нескольких минут, затем высушить его и приступить к основному протравливанию.

Для цветмета подойдет травление металла кислотой в домашних условиях

Представим в виде таблицы рекомендации по составам:

Материал металлической заготовки

Вещества, которые добавляются к протраве

Cuprum, сплав из нее

К серной, хлороводороодной, ортофосфорной, азотистой присоединяют хром или азот

Щелочные смеси на основе гидрооксида натрия и пероксида водорода

Предварительно – щелочь, затем сильные смеси, например, фтороводородные

Раствор на воде с пероксидом водорода и метановой кислотой

Печатные платы

Суть – в нанесении тонкого узора на микросхемах, которые будут иметь способность проведения сигнала электричества. Болванку из диэлектрика покрывают фольгой. На ней защищают нужные линии, остальное протравливается одним из перечисленных выше способов.

Посмотрим на видео, как это сделать дома с помощью лимонки и перекиси водорода:

Особенности для других материалов

В декоративных целях можно использовать аналогичный прием на стеклянной поверхности. Узор следует защищать с помощью воска или канифоли, а протравой может стать фтороводородный реагент, так как только он имеет способность растворять стекло. Основная часть получается матовой и шероховатой. Посмотрим подробности в ролике:

Техника безопасности

При работе с любыми химикатами необходимо помнить о возможном вреде для организма. Рекомендуем предварительно:

• включить систему принудительной циркуляции воздуха;
• надеть респиратор;
• обезопасить все открытые участки с помощью резиновой специальной одежды, особенно важны перчатки;
• при разведении состава лить кислоту в воду, ни в коем случае не наоборот;
• поставить рядом приборы для тушения возможного возгорания.

В статье мы подробно рассказали про виды и технологии химического травления металла в домашних условиях. Будьте осторожны.

Раствор травления

Медно-хлоридный раствор травления

В последнее время в виду доступности химических реактивов, почему то все начинают забывать дедовские способы травления печатных плат. А ведь самый простой и надежный травитель в то время, был медный купорос с солью. Хлорное железо было трудно достать и все пользовались именно этим способом.

Помню как сам лично намешав почти полведра какой то непонятной жижи, кипятил раствор и травил в нем печатную плату около двух часов. Это было мучение, но результат достигался. Потом эта жижа с медным купоросом отправлялась в утиль, так как я на то время не знал что с ней делать.

Идут годы, накапливается опыт и я решил попробовать забытый способ травления медным купоросом и попробовать регенерировать его после истощения для повторного использования.

Приготовление раствора травления

Для приготовления 200 мл раствора нам понадобится 30 грамм медного купороса и 60 грамм поваренной соли (NaCl). Чистота этих реактивов не важна, можно использовать любые, какие найдете.

Взвешиваем 30 грамм медного купороса и 60 грамм соли, растворяем медный купорос в 50 мл кипятка, соль в 150 мл кипятка. Если нужно приготовить 1 литр раствора, то нужно все умножить на 5.

После полного растворения солей, смешиваем их путем вливания раствора поваренной соли в раствор медного купороса. В итоге получаем зеленый раствор хлорида меди объемом раствора 230 мл.

Приготовление соляной кислоты

Дальше в раствор нужно добавить соляной кислоты. Приготовить ее несложно, берем поваренную соль и растворяем ее в аккумуляторном электролите. Соль нужно брать с избытком, в данном случае было взято 150 грамм соли на 450 мл электролита.

Хорошо перемешиваем в закрытой емкости и оставляем это дело дня на два или три в тепле изредка перемешивая путем встряхивания баклажки. Соль вся не растворится, это нормально, так и должно быть. Если у вас растворилась вся соль, то нужно обязательно подсыпать еще соли, чтобы на дне был избыток не растворившейся соли.

Прошло указанное время, переливаем раствор соляной кислоты в другую емкость. Хочу еще уточнить, раствор соляной кислоты надо сделать заранее, а не тогда, когда вы соберетесь делать раствор травления на медном купоросе (чтобы не ждать).

Добавляем соляную кислоту в раствор травления

Для того что бы раствор работал правильно, его нужно подкислить соляной кислотой. Для этого добавляем туда 50 мл заранее приготовленной солянки. На фото почти пустая бутылка и может сложится обманчивое мнение, что я вылил туда все содержимое. Нет, бутылка опустела в результате других опытов, не обращайте на это внимания.

Если все сделано правильно, то цвет должен быть зеленого цвета, что говорит о наличии нужного количества хлорида меди в растворе.

Тестируем раствор травления

Тестировать будем на обычном текстолите и на имитации печатной платы с нанесенным фоторезистом. Также посмотрим ускоренное видео процесса и времени травления.

Травим фольгированный текстолит

Берем кусочек фольгированного текстолита, толщина меди 18 мкм и подвешиваем его в раствор, температура 50 градусов.

Постоянно помешивая ложкой, видим результат травления через 8 минут, 10 минут и 12 минут. Если положить плату в раствор и ничего не делать, то она может пролежать там столько угодно долго и не протравится. При постоянном помешивании слой меди 18 мкм стравился за 12 минут. Меня этот результат более чем устраивает.

Травим печатаную плату с фоторезистом

Наносим фоторезист на плату, засвечиваем, проявляем. На фото шаблон с дорожками от 0,1 мм до 0,3 мм. Травим плату в растворе при температуре 60 градусов (ушло 14 минут при постоянном покачивании).

Внешний вид сверху и на просвет. С поставленной задачей раствор справился, фоторезист не отлетел, тонкие дорожки не съело в виду малой величины бокового подтравливания.

Видео процесса травления

В этом видео показан ускоренный процесс травления двух кусков текстолита. Толщина меди, один 18 мкм, второй 36 мкм. Текстолит с толщиной меди 18 мкм стравился примерно за 9 минут, 36 мкм за 18 минут, начальная температура раствора 60 градусов.

Фото текстолита до и после травления.

Емкость по меди травящего раствора

Разница разная информация, сколько можно вытравить плат в данном растворе. Не будем опираться на противоречивые данные и проверим это сами.

Для этого возьмем медную проволоку, взвесим и опустим в травящий раствор. Затем, после некоторого времени проверим, сколько весит проволока и тем самым определим емкость по меди данного травителя.

Кусочек проволоки весом 10,64 грамма опускаем в свежий раствор травления и оставляем его там на 12 часов (на ночь). После пройденного времени, взвешиваем проволоку, вес 3,41 грамм.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/travlenie-pechatnyh-plat-kuporosom

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Расчет количества стравленной меди

Как мы помним, раствора у нас было 230 мл. Этот объем принял в себя 10,64 — 3,41 = 7,23 грамма меди.

Далее считаем какое количество примет травитель объемом 1 литр. Для этого 1000 / 230 = 4,34. Умножаем это число на количество стравленной меди из теста 4,34 * 7,23 = 31,37 грамм.

Из всех выше перечисленных расчетов, получается, что объем по меди у купоросного травителя равен 31 грамм на литр. Уменьшим эту величину до 28 гр/л для запаса.

Сколько можно вытравить печатных плат

Для того чтобы рассчитать, нужно знать, сколько весит 1 Дм2 меди фольгированного текстолита. Из разных онлайн калькуляторов определяем, 1 Дм2 меди толщиной 18 мкм весит 1,5 грамма (примерно).

Делим объем по меди раствора на вес в 1 Дм2, 28 / 1,5 = 18 Дм2 (примерно). Из чего следует, что в 1 литре медно-хлоридной травилки можно вытравить одну одностороннюю плату размером 45х40 см или одну двустороннюю размером 30х27 см, при условии, что толщина меди равна 18 мкм. Но так как медь при травлении платы стравливается не вся (дорожки же у нас остаются), то реально вытравить можно платы большего размера, все зависит от плотности топологии печатной платы.

Регенерация раствора травления

Признаком истощенности раствора является вялое травление даже при большой температуре и цвет раствора, напоминающий цвет использованного хлорного железа. Что делать, выливать? Нет, поступим другим способом, регенерируем раствор.

Для этого нам понадобится соляная кислота и аптечная перекись водорода. Сначала в раствор наливаем соляную кислоту (ту, самодельную) примерно 20% от объема раствора. В нашем случае я налил 50 мл, это примерно 20% от 230 мл травилки.

После добавляем понемногу перекись водорода и постоянно перемешиваем раствор. Как только он позеленеет, прекращаем добавлять перекись, в моем случае ее ушло 100 мл.

Так как объем раствора увеличился на 150 мл, то нужно подкорректировать количество соли NaCl. В 200 мл раствора при приготовлении раствора мы клали 60 грамм соли, в 150 мл травилки нужно положить 200/150 = 1,33. 60/1.33 = 45 грамм.

В растворе соляной кислоты ее содержится примерно 15 грамм в 50 мл (мы ее уже добавили). 45 — 15 = 30 грамм соли нужно добавить в раствор, что я и сделал. В итоге у нас уже 400 мл травильного состава.

После 3 регенераций, в раствор нужно добавить медный купорос, из расчета 10 грамм на 100 мл добавленной жидкости. Затем опять 3 регенерации без купороса, только соль и снова купорос и тд.

Например у нас был 1 литр, после 3 восстановлений, объем прибавился до 2 литров, значит нужно будет добавить 10 * 10 = 100 грамм купороса (соль NaCL нужно добавлять при каждом восстановлении, не забывайте).

Примечание: Конечно лучше регенерировать концентрированной соляной кислотой и 30% перекисью водорода из расчета 10 мл кислоты и 20 мл перекиси на 1 литр. В этом случае не придется корректировать количество соли и медного купороса. Только после 10 регенераций можно добавить купорос и соль, количество зависит от прибавленного объема травилки (описано выше).

Тестируем восстановленный медно-хлоридный раствор травления

Нагреваем раствор до 50 градусов (если вы делаете регенерацию пред травлением, то раствор нагревается от взаимодействия с перекисью и можно дополнительно не греть) и опускаем текстолит. Через 11 минут, медь толщиной 18 мкм с платы стравилась полностью. Хочу сделать акцент, раствор постоянно при этом перемешивался (все эти 11 минут).

Регенерируем раствор травления гидроперитом

Можно регенерировать гидроперитом. Для этого добавляем 20% раствора соляной кислоты от общего объема истощённой жидкости и после этого добавляем гидроперит из расчета 2,5 таблетки на 100 мл раствора.

Если гидроперит сильно шипит, это говорит нам о том, что соляной кислоты добавили мало, нужно подлить еще (шипеть должно, но не сильно, должно быть еле видно). Затем восстановленный раствор добавляем к общему и получилось уже около 460 мл. Это получается как «волшебный горшочек», с каждым разом прибавляется, прибавляется.

Этот способ дороже, так как на 1 литр травителя, для восстановления нужно добавить 25 таблеток или 3 пачки по 8 таблеток, что дороже, чем добавлять аптечную перекись.

Плюсы минусы медно-хлоридного (купоросного) раствора травления

Минусы

• Раствор нужно греть
• Маленький объем по меди

Плюсы

• Доступность всех реактивов используемых в растворе
• Возможность регенерации
• Малое боковое подтравливание
• Низкая цена (потрачено/вытравлено с учетом регенерации)
• Нет резких запахов
• Большая скорость травления при условии интенсивного перемешивания

Заключение

В заключении хотел спросить вас, травите ли вы платы медным купоросом? Если да, то сколько времени занимает у вас этот процесс? Что вы делаете с раствором после того как он отработал, выливаете, восстанавливаете?

Не стесняйтесь, пишите в комментариях, никто не укусит.

Всем восстановленного раствора и ровных дорожек.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Если вам понравилась статья, нажмите на кнопку нужной социальной сети расположенной ниже. Этим действием вы добавите анонс статьи к себе на страницу. Это очень поможет в развитии сайта.