Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы травления меди

Способы травления меди

Hа холоде процесс идет крайне медленно, т.к. CuCl достаточно устойчив.
Hо при повышении температуры выше 75-80°С процесс резко ускоряется из-за того, что CuCl гидролизуется горячей водой:
CuCl ==> CuCl2 + Cu.
При травлении медной фольги процесс идет активно до некоторого насыщения раствора медной взвесью, после чего наступает равновесие
между выделенной медной взвесью и ее растворением. Причем медная взвесь растворяется гораздо эффективнее фольги, и присутствуя во
всем объеме тормозит процесс. Это связано с большей поверхностной энергией, по сравнению с компактной медью. Можно сместить
равновесие, удаляя медь – в простейшем случае отстаиванием, но можно и с применением фильтрации и т.д.

Разложению CuCl (а следовательно и обогащению CuCl2) способствует присутствие окислителей, которым может быть даже кислород воздуха
и в меньшей степени свет. Сильные окислители, например H2O2, ускоряют процесс многократно (в его присутствии заготовки ПП травятся
за считанные минуты). При этом образуется CuCl2 и нерастворимая основная соль меди – CuCl(OH), выпадающая в виде зеленого осадка.
Ксати, при стоянии на воздухе поверхность насыщенных растворов покрывается пленкой состоящей из CuCl(OH) и CuCO3·Cu(OH)2 – результатом
взаимодействия с кислородом и углекислым газом воздуха.

Hа практике это выглядит следующим образом. Если травление меди происходит не часто, то вполне можно обойтись одним раствором, который
после травления “отдыхает”, выделяя медь в виде ровного осадка (в осадке также присутсвует CuCl, CuCl(OH) и CuCO3·Cu(OH)2). В зависимости
от скорости охлаждения соотношение выпадающей в осадок меди и солей изменяется. Hапример, если резко разбавить упаренный раствор холодной
водой, то обнаружим помутнение раствора, который после отстаивания становится светло-зеленым, в случае медленного остывания в осадок
бурый – выпадает медь. В данном случае необходимо одно условие – процесс не должен дойти до насыщения. Этого можно достигнуть двумя
способами: увеличением объема раствора и удалением меди.

С первым способом все понятно, а под удалением меди понимается либо перевод одновалентновй меди в двухвалентную, либо отфильтровывание
металлической взвеси. Если окислять медь кислородом или кислород содержащими окислителями, то мы неизбежно теряем некоторую часть хлорида
в виде основных солей. Можно также просто добавить “свежих” хлорид ионов (например добавлением соляной кислоты), таким образом мы смещаем
равновесие в сторону CuCl2.

4CuCl + 4HCl + O2 ==> CuCl2 + H2O
CuCl(OH) + HCl ==> CuCl2 + H2O
CuCO3·Cu(OH)2 + 4HCl ==> 2CuCl2 + H2O + CO2

К счастью соляная кислота не дефицит (а в промышленности часто просто крайне нежелательный отход) и это пожалуй самый дешевый способ
регенерации раствора CuCl2. Hо есть большой недостаток: при температуре 75-80°С соляная кислота начинает интенсивно испаряться из раствора.
При этом и неприятный запах, и сильная коррозия металлических предметов, находящихся рядом, уже через несколько дней.

Выход из этой ситуации – добавлять кислоту только при необходимости маленькими порциями, а еще лучше использовать герметичную емкость.
Кстати, о дешивизне: летом 2003 5л упаковка дымящей соляной кислоты стоила 200р (а на Украине уже давненько совсем не продают), что
относительно не дорого. И пару слов об устойчивости маски (защитного слоя): маска должна быть кислотостойка и механически устойчива
при температурах 80-100 °C.

Пожалуй это самое экономичное и экологичное травление (если используется регенерация и герметичная аппаратура).

Травление с помощью смеси NaCl и CuSO4

Старинный “советский” способ эпохи дефицита. Hо если ничего под рукой нет, то и он сойдет. Суть травления сводится к тому, что идет
обратимая реакция:

2NaCl + CuSO4 ==> Na2SO4 + CuCl2

в результате которой появляется CuCl2. Теоритически все аналогично предыдущему. Суммарный процесс можно записать в виде:

CuSO4 + Cu + 2NaCl ==> CuCl + Na2SO4

Травление идет медленнее, чем у CuCl2. Объясняется это тем, что в растворе присутсвуют ионы натрия, и сульфат ионы, которые приводят
к образованию плотных и трудноудаляемых пленок на поверхности меди. В принципе, процесс идет нормально только при кипячении.

Травление с помощью FeCl3

По-моему, хлорид железа никогда не был дефицитным, так как огромное его количество получается при стравливании окалины с металлических
деталей после проката и др. операций термообработки. Основные процессы растворения:

FeCl3 + Cu ==> FeCl2 + CuCl2 (суммарный процесс)
FeCl3 + Cu ==> FeCl2 + CuCl (на поверхности меди)
FeCl3 + CuCl ==> FeCl2 + CuCl2 (в объеме раствора)

Хлорид железа III очень хорошо растворим в воде, причем при подъеме температуры до 70°С растворимость увеличивается в 5 раз (с 96 до

500 г/100г воды). Подогретые насыщенные растворы богаты хлорид ионами, и растворение меди в свежем растворе проходит достаточно быстро.
Hо в любом случае необходимо хорошее перемешивание для удаления продуктов реакций от поверхности металла.

Особо следует остановиться на подогреве. При нагреве раствора FeCl3 выше 70°С он быстро мутнеет, а процесс травления практически
останавливается. Дело в том, что хлорид железа III сильно гидролизуется горячей водой, с образованием целого спектра основных солей и
соляной кислоты, которая в свою очередь быстро испаряется раствора:

FeCl3 + H2O ==> FeCl2(OH) + HCl
FeCl3 + 2H2O ==> FeCl(OH)2 + 2HCl

Hе исключен и полный гидролиз FeCl3:

FeCl3 + 3H2O ==> Fe(OH)3 + 3HCl

Причем гидролиз хлорида идет не только горячей водой, но и парами воды из воздуха (правда процесс идет гораздо медленнее).

FeCl3·6H2O ==> Fe(Cl)x(OH)y + nHCl

Учитывая все эти факторы, хранить хлорид железа III необходимо в герметичной таре, с плотно закрывающейся крышкой, иначе через некоторое
время верхний слой (а возможно и весь объем) превратится в обычную ржавчину. При покупке следует обратить внимание на цвет. Сухой хлорид
железа (не кристаллогидрат) почти черный мелкий порошок, тогда как кристаллогидрат крупная соль, имеющая темно-красный цвет, иногда с
жидкостью на поверхности.

Читайте так же:
Можно ли подключить заземление на ноль

Часто пытаются “регенерировать” раствор FeCl3, кидая в него железный лом, стружку и т.п., якобы для вытеснения растворенной меди.
Делать это я крайне не рекомендую. После травления в растворе остается FeCl3, FeCl2 и CuCl2. Хоть FeCl2 и малоустойчив на воздухе, все же
устанавливается некоторое равновесие с CuCl2 (но через некоторое время он все равно окислится кислородом воздуха). Добавляя железо мы
вытесняем мель из раствора, в котором остается только хлориды железа II и III. В свою очередь FeCl2 очень быстро окисляется кислородом
воздуха, но не до FeCl3, а до основных солей железа, выпадающих в осадок. А далее железный лом начинает взаимодействовать с хлоридом
железа III, также приводя его в негодность.

FeCl3 + Fe ==> FeCl2
FeCl2 + H2O + O2 ==> Fe(Cl)x(OH)y

Регененрирование может проводиться добавлением соляной кислоты, или продувкой хлора (что делается крайне редко). Hо чаще всего вообще
отказываются от какой-либо регенерации раствора – это усложняет аппаратуру, к тому же недостатка в FeCl3 нет. В промышленности отработанный
раствор утилизируют, с предварительной обработкой содой.

Hа мой взгляд это самое мягкое и безопасное травление.

Травление с помощью HCl и H2O2

Процессы несколько отличаются от предыдущих способов. Суммарный процесс можно записатть в виде:

Cu + 4HCl + O2 ==> 2CuCl2 + 2H2O

Образовавшийся CuCl2 сразу же вступает в реакцию комплексообразования:

CuCl2 + 2HCl ==> H2[CuCl4]
CuCl2 + 2HCl + 2H2O ==> H2[Cu(H2O)2Cl4]

Данный способ требует соблюдения всех мер предосторожности при работе с килотами т.к. раствор все время выделяет газы, используются
концентрированные растворы HCl и H2O2. Hагревать раствор крайне не рекомендуется – испарение соляной кислоты резко увеличивается, и
максимальная температура не более 40-50С. Хранить необходимо в темной таре, с неплотно закрывающеся крышкой, в орошо проветриваемом
помещении или под вытяжкой.

Процесс травления проходит очень быстро, но на плате в любом случае остается некоторое количество HCl, которое будет приводит в дальнейшем
к появлению микротрещен на дорожках.

Тема: Травление Печатных Плат

Травление Печатных Плат

В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшее распространение получил раствор хлорного железа.

Эта соль в водном растворе окисляет медь:

а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочая температура до 35 °С. Регенерации использованный раствор не поддается.

Травить можно и раствором персульфата аммония (200-250 г/л) с добавлением концентрированной серной кислоты (4-5 мл/л, кислоту лить в раствор, а не наоборот!):

Наилучшие температуры этой реакции — до 50 °С. Для более полного использования реактива раствор надо подщелочить аммиаком и охладить до 5 С. При этом выпадаютв осадок кристаллы состава

CuS04 (NH4) 2S04 6Н20.

Распространен также раствор на основе хлорида двухвалентной меди СuСl2. Как уже сказано, эта соль тоже способна окислять медь. Получающийся хлорид одновалентной меди CuCl нерастворим в воде, поэтому в

(сноска — см выше *)

* Разумеется, в химической лаборатории можно регенерировать любой раствор, но расход средств и времени на такую регенерацию будет таков, что дешевле и проще приготовить свежие растворы.

В раствор добавляют, например, хлорид аммония в количестве 145-150 г/л или хлорид натрия (160-165 г/л), с которыми CuCl образует хорошо растворимые соли с не очень устойчивым комплексным анионом [CuCl2].
Исходная концентрация CuCl2 100-150 г/л, рабочая температура 45-50 С. Существенно, что 100 граммам CuCl2 эквивалентна смесь 185 г медного купороса СuS04-5Н2О и 85 г поваренной соли. Эти компоненты (не забудьте про хлорид меди для образования комплекса!) растворяют в горячей (около 80 С) воде. Сразу после остывания раствор готов к применению.

Медно-хлоридный раствор обладает еще и, тем преимуществом, что его можно регенерировать. Для этого 1/7 часть отработанного раствора сливают, оставшуюся часть подкисляют концентрированной соляной кислотой (20-25 мл/л), добавляют разбавленный 1:6 пергидроль* (110-115 мл/л) и перемешивают раствор воздухом (например, с помощью микрокомпрессора) 20-30 минут. При этом происходит реакция:

В заводских условиях применяют смесь соляной кислоты и 30 %-ного пероксида водорода в соотношении 1:3. После использования этот раствор практически не отличается по составу от отработанного медно-хлоридного. Однако дома копировать этот процесс не советуем. Такая смесь очень опасна в обращении — при попадании ее на открытые участки тела неизбежен ожог, поэтому с раствором такого состава работать можно только в очках и резиновых перчатках, под вытяжкой. В домашней лаборатории намного безопаснее смесь концентрированной соляной кислоты, пергидроля и воды в соотношении 1:1:3. Сначала растворяют в воде пероксид, затем кислоту.

Известен и такой рецепт: в 1 л холодной воды — растворяют 20-25 таблеток гидропирита (твердое соединение пероксида водорода с мочевиной состава (NH2)2CO-H202), затем осторожно добавляют 100 мл концентрированной серной кислоты. Растворы такого рода — самые <быстрые>.

Для сведения: в промышленном производстве печатных плат чаще всего применяют: щелочной раствор солей меди, содержащий 65-110 г/л хлорида меди (II), 100-150 г/л хлорида аммония, 20-30 г/л карбоната аммония, 400-500 мл/л 25 %-ного раствор аммиака. Температура при травлении 45-50 С. Реакция в этом случае такова:

Отработанный раствор легко регенерируется при продувании в него воздуха:

* Пергидроль — это 30 %-ный раствор пероксида
водорода.

Вместо аммиачного медно-хлоридного раствора иногда применяют аммиачный медносульфатный раствор следующего состава:
медный купорос 170-190 г/л,
сульфат аммония 150-170 г/л,
водный аммиак 400-500 мл/л.
Рабочая температура также 45-50 С, но травление меди в этом случае протекает медленнее.

Читайте так же:
Присадочная проволока св 08х19н10г2б

Несколько слов о реактивах. Раствор хлорного железа можно получить, например, так: 10 %-ной соляной кислотой заливают в открытом сосуде железные опилки (1 объем на 25 объемов кислоты) и оставляют на несколько дней (осторожно, при этом выделяется взрывоопасный водород!). Когда раствор приобретёт желто-бурый цвет, он готов к работе. Остальные вещества придется покупать, доставать — словом, кустарным способом их не синтезируешь.

Персульфат аммония входит в состав фотографического ослабителя, поэтому его иногда можно купить в фотомагазинах. Медный купорос бывает в магазинах для садоводов, пероксид водорода — в аптеках, хлорид натрия — в продовольственных магазинах.

Советуем принять во внимание и то, что при промывке плат после их травления хлоридом железа (III) остатки раствора легко гидролизуются с образованием труднорастворимых основных солей. Кроме того, материал основы способен адсорбировать ионы Fе3+, что может ухудшать его изолирующие свойства. А вот растворы на основе солей меди смываются без осложнений. Hе проливайте раствор FeCI3: очень нелегко удалить его яркие ржавые пятна с одежды, стен и эмалевого покрытия ванны.

  • Просмотр профиля
  • Сообщения форума
  • Домашняя страница
  • Созданные темы

Re: Травление Печатных Плат

С.Маркин. Как травить платы?
—————————————————————
Химия и жизнь, N7 1990 г. с 76-77.
—————————————————————
В потоке читательских писем, приходящих в редакцию "Химии и жизни", не
последнее место занимают вопросы радиолюбителей о способах химического
травления медненых плат. Какими растворами травить? Какие химические
процессы при этом протекают? Как получить или чем заменить те или иные
реактивы? Попытаемся ответить на эти и другие вопросы читателей в одной
заметке.
В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшее
распространение получил раствор хлорного железа. Эта соль в водном растворе
окисляет медь:

а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочая температура до 35
°С. Регенерации использованный раствор не поддается*.

* Разумеется, в химической лаборатории можно регенерировать любой
раствор но расход средств и времени на такую регенерацию будет таков, что
дешевлe и проще приготовить свежие растворы

Травить можно и раствором персульфата аммония (200—250 г/л) с
добавлением концентрированной серной кислоты (4—5 мл/л, кислоту лить в
раствор, а не наоборот!):

Наилучшие температуры этой реакции — до 50 °С. Для более полного
использования реактива раствор надо подщелочить аммиаком и охладить до 5 °С.
При этом выпадают в осадок кристаллы состава

Распространен также раствор на основе хлорида двухвалентной меди СuCl2.
Как уже сказано, эта соль тоже способна окислять медь. Получающийся хлорид
одновалентной меди CuCl нерастворим в воде, поэтому в раствор добавляют,
например, хлорид аммония в количестве 145—150 г/л или хлорид натрия
(160—165 г/л), с которыми CuCl образует хорошо растворимые соли с не очень
устойчивым комплексным анионом [СuCl2][-]. Исходная концентрация
CuCI2 100—150 г/л, рабочая температура 45—50 °С. Существенно, что 100
граммам CuCl2 эквивалентна смесь 185 г медного купороса CuS04*5H20 и 85 г
поваренной соли. Эти компоненты (не забудьте про хлорид меди для образования
комплекса!) растворяют в горячей (около 80 °С) воде. Сразу после остывания
раствор готов к применению.
Медно-хлоридный раствор обладает еще и тем преимуществом, что его можно
регенерировать. Для этого 1/7 часть отработанного раствора сливают,
оставшуюся часть подкисляют концентрированной соляной кислотой (20—25
мл/л), добавляют разбавленный 1:6 пергидроль* (110—115 мл/л) и перемешивают
раствор воздухом (например, с помощью микрокомпрессора) 20—30 минут. При
этом происходит реакция:

* Пергидроль водорода — это 30 %-ный раствор пероксида.

В заводских условиях применяют смесь соляной кислоты и 30 %-ного
пероксида водорода в соотношении 1:3. После использования этот раствор
практически не отличается по составу от отработанного медно-хлоридного.
Однако дома копировать этот процесс не советуем. Такая смесь очень опасна в
обращении — при попадании ее на открытые участки тела неизбежен ожог,
поэтому с раствором такого состава работать можно только в очках и резиновых
перчатках, под вытяжкой. В домашней лаборатории намного безопаснее смесь
концентрированной соляной кислоты, пергидроля и воды в соотношении 1:1:3.
Сначала растворяют в воде пероксид, затем кислоту.
Известен и такой рецепт: в 1 л холодной воды растворяют 20—25 таблеток
гидроперита (твердое соединение пероксида водорода с мочевиной состава
(NH2)2CO*H202), затем осторожно добавляют 100 мл концентрированной серной
кислоты. Растворы такого рода — самые "быстрые".
Для сведения: в промышленном производстве печатных плат чаще всего
применяют щелочной раствор солей меди, содержащий 65—110 г/л хлорида меди
(II), 100—150 г/л хлорида аммония, 20—30 г/л карбоната аммония, 400—500
мл/л 25 %-ного раствора аммиака. Температура при травлении 45— 50 °С.
Реакция в этом случае такова:

Отработанный раствор легко регенерируется при продувании в него
воздуха:

4Cu (NH3)2Cl+02+4NH4Cl+4NH40H => 4Cu (NH3)4Сl2+6Н20.

Вместо аммиачного медно-хлоридного раствора иногда применяют аммиачный
медно-сульфатный раствор следующего состава: медный купорос 170—190 г/л,
сульфат аммония 150—170 г/л, водный аммиак 400— 500 мл/л. Рабочая
температура также 45—50 °С, но травление меди в этом случае протекает
медленнее.
Несколько слов о реактивах. Раствор хлорного железа можно получить,
например, так: 10 %-ной соляной кислотой заливают в открытом сосуде железные
опилки (1 объем на 25 объемов кислоты) и оставляют на несколько дней
(осторожно, при этом выделяется взрывоопасный водород!). Когда раствор
приобретет желто-бурый цвет, он готов к работе. Два способа получения этой
соли из доступных веществ уже были описаны в "Химии и жизни" (1985, No 10,
с. 81—82). Остальные вещества придется покупать, доставать — словом,
кустарным способом их не синтезируешь.
Персульфат аммония входит в состав фотографического ослабителя, поэтому
его иногда можно купить в фотомагазинах. Медный купорос бывает в магазинах
для садоводов, пероксид водорода — в аптеках, хлорид натрия — в
продовольственных магазинах.
Предположим, у вас есть все необходимые реактивы. Какой способ
травления предпочесть? Для удобства сравнения основные характеристики
растворов сведены в таблицу.

Читайте так же:
Никель и его сплавы

Растворы
Максималь-ная скорость травления, мкм/мин
Емкость по меди, г/л*
Боковое подтравливание, мкм

железно-хлоридный
35
75 105
40—66

персульфатный
25
35
50—80

медно-хлоридный
15
10—20
40 60

аммиачный медно-хлоридный
20 25
60—80
20—30

* Предельно возможное увеличение содержания меди в растворе за счет ее
вытравливания с платы.

Помимо этих цифр, советуем принять во внимание и то, что при промывке
плат после их травления хлоридом железа (III) остатки раствора легко
гидролизуются с образованием труднорастворимых основных солей. Кроме того,
материал основы способен адсорбировать ионы Fe[3+], что может
ухудшать его изолирующие свойства. А вот растворы на основе солей меди
смываются без осложнений. Не проливайте раствор FеСl3: очень нелегко удалить
его яркие ржавые пятна с одежды, стен и эмалевого покрытия ванны. У
персульфатного раствора также есть недостаток: неравномерный характер
вытравливания. Работать с аммиачными растворами можно только на открытом
воздухе или под тягой, что не слишком удобно.
Некоторые составы мы не станем рекомендовать для работы в домашних
условиях, сообщим же о них только для полноты картины. Например, существуют
травильные растворы на основе хлоритов (эти соли взрывоопасны), на основе
хромового ангидрида (он ядовит, да, впрочем, и взять его негде), на основе
других, еще более редких веществ.
И последнее. Для нанесения рисунка пользуйтесь покрытием,
соответствующим условиям травления. В сильнокислых растворах лучше
использовать кислотостойкую краску (например, НЦ-11), в слабокислых вполне
подходит для защиты клей БФ-2. Если раствор будет нагреваться, целесообразно
применить теплостойкую краску.

Что читать о травлении плат:

Ильин В. А. Технология изготовления печатных плат. Л.,
"Машиностроение", 1984.
Верховцев О. Г., Лютов К. П. Практические советы мастеру-любителю. Л.,
Энерго-атомиздат, 1987.

Травление меди в домашних условиях

В потоке читательских писем, приходящих в редакцию "Химии и жизни", не последнее

место занимают вопросы радиолюбителей о способах химического травления медненых плат. Какими растворами травить? Какие химические процессы при этом протекают? Как получить или чем заменить те или иные реактивы? Попытаемся ответить на эти и другие вопросы читателей в одной заметке.

В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшее

распространение получил раствор хлорного железа. Эта соль в водном растворе

а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочая температура до 35 °С.

Регенерации использованный раствор не поддается.

Разумеется, в химической лаборатории можно регенерировать любой раствор но расход

средств и времени на такую регенерацию будет таков, что дешевлe и проще приготовить

Травить можно и раствором персульфата аммония (200—250 г/л) с добавлением

концентрированной серной кислоты (4 — 5 мл/л, кислоту лить в раствор, а не наоборот!):

Наилучшие температуры этой реакции — до 50 °С. Для более полного использования

реактива раствор надо подщелочить аммиаком и охладить до 5 °С. При этом выпадают в осадок кристаллы состава

Распространен также раствор на основе хлорида двухвалентной меди СuCl2. Как уже

сказано, эта соль тоже способна окислять медь. Получающийся хлорид одновалентной

меди CuCl нерастворим в воде, поэтому в раствор добавляют, например, хлорид аммония в количестве 145—150 г/л или хлорид натрия (160—165 г/л), с которыми CuCl образует хорошо растворимые соли с не очень устойчивым комплексным анионом [СuCl2] [-] .

Исходная концентрация CuCI2 100—150 г/л, рабочая температура 45—50 °С.

Существенно, что 100 граммам CuCl2 эквивалентна смесь 185 г медного купороса CuS04*5H20 и 85 г поваренной соли. Эти компоненты (не забудьте про хлорид меди для образования комплекса!) растворяют в горячей (около 80 °С) воде. Сразу после

остывания раствор готов к применению.

Медно-хлоридный раствор обладает еще и тем преимуществом, что его можно

регенерировать. Для этого 1/7 часть отработанного раствора сливают, оставшуюся часть подкисляют концентрированной соляной кислотой (20 — 25 мл/л), добавляют

разбавленный 1:6 пергидроль (110 — 115 мл/л) и перемешивают раствор воздухом

(например, с помощью микрокомпрессора) 20—30 минут. При этом происходит реакция:

Пергидроль водорода — это 30 %-ный раствор пероксида.

В заводских условиях применяют смесь соляной кислоты и 30 %-ного пероксида

водорода в соотношении 1:3. После использования этот раствор практически не

отличается по составу от отработанного медно-хлоридного. Однако дома копировать

этот процесс не советуем. Такая смесь очень опасна в обращении — при попадании ее

на открытые участки тела неизбежен ожог, поэтому с раствором такого состава работать можно только в очках и резиновых перчатках, под вытяжкой. В домашней лаборатории намного безопаснее смесь концентрированной соляной кислоты, пергидроля и воды в соотношении 1:1:3. Сначала растворяют в воде пероксид, затем кислоту.

Известен и такой рецепт: в 1 л холодной воды растворяют 20—25 таблеток гидроперита

(твердое соединение пероксида водорода с мочевиной состава (NH2)2 CO *H202), затем осторожно добавляют 100 мл концентрированной серной кислоты. Растворы такого рода — самые "быстрые".

Для сведения: в промышленном производстве печатных плат чаще всего применяют

щелочной раствор солей меди, содержащий 65 — 110 г/л хлорида меди (II), 100 — 150 г/л

хлорида аммония, 20 — 30 г/л карбоната аммония, 400 — 500 мл/л 25 %-ного раствора

Читайте так же:
Принцип работы однофазного двигателя переменного тока

аммиака. Температура при травлении 45 — 50 °С. Реакция в этом случае такова:

Отработанный раствор легко регенерируется при продувании в него воздуха:

4Cu (NH3)2Cl+02+4NH4Cl+4NH40H => 4Cu (NH3)4 С l2+6 Н 20.

Вместо аммиачного медно-хлоридного раствора иногда применяют аммиачный медно-

сульфатный раствор следующего состава: медный купорос 170—190 г/л, сульфат

аммония 150—170 г/л, водный аммиак 400— 500 мл/л. Рабочая температура также 45—

50 °С, но травление меди в этом случае протекает медленнее.

Несколько слов о реактивах. Раствор хлорного железа можно получить, например, так:

10 %-ной соляной кислотой заливают в открытом сосуде железные опилки (1 объем на

25 объемов кислоты) и оставляют на несколько дней (осторожно, при этом выделяется

взрывоопасный водород!). Когда раствор приобретет желто-бурый цвет, он готов к

работе. Два способа получения этой соли из доступных веществ уже были описаны в

"Химии и жизни" (1985, No 10, с. 81 — 82). Остальные вещества придется покупать,

доставать — словом, кустарным способом их не синтезируешь.

Персульфат аммония входит в состав фотографического ослабителя, поэтому его иногда

можно купить в фотомагазинах. Медный купорос бывает в магазинах для садоводов,

пероксид водорода — в аптеках, хлорид натрия — в продовольственных магазинах.

Предположим, у вас есть все необходимые реактивы. Какой способ травления предпочесть? Для удобства сравнения основные характеристики растворов сведены в

Как травить платы?

* Предельно возможное увеличение содержания меди в растворе за счет ее

вытравливания с платы.

Помимо этих цифр, советуем принять во внимание и то, что при промывке плат после их травления хлоридом железа ( III ) остатки раствора легко гидролизуются с образованием труднорастворимых основных солей. Кроме того, материал основы способен адсорбировать ионы Fe [3+] , что может ухудшать его изолирующие свойства. А вот растворы на основе солей меди смываются без осложнений. Не проливайте раствор F еС l 3: очень нелегко удалить его яркие ржавые пятна с одежды, стен и эмалевого покрытия ванны.

У персульфатного раствора также есть недостаток: неравномерный характер вытравливания. Работать с аммиачными растворами можно только на открытом воздухе или под тягой, что не слишком удобно. Некоторые составы мы не станем рекомендовать для работы в домашних условиях, сообщим же о них только для полноты картины. Например, существуют травильные растворы на основе хлоритов (эти соли взрывоопасны), на основе хромового ангидрида (он ядовит, да, впрочем, и взять его негде), на основе других, еще более редких веществ.

И последнее. Для нанесения рисунка пользуйтесь покрытием, соответствующим условиям травления. В сильнокислых растворах лучше использовать кислотостойкую

краску (например, НЦ-11), в слабокислых вполне подходит для защиты клей БФ-2.

Если раствор будет нагреваться, целесообразно применить теплостойкую краску.

Что читать о травлении плат:

Ильин В. А. Технология изготовления печатных плат. Л., "Машиностроение", 1984. Верховцев О. Г., Лютов К. П. Практические советы мастеру-любителю. Л., Энерго-

Коррозия меди

Медь относится к категории материалов, которые подвергаются коррозии при воздействии агрессивных сред. В результате происходит порча материала, постепенное разрушение и потеря нормальных эксплуатационных качеств.

Во многом особенности процесса и его динамика могут отличаться в зависимости от среды, температурных условий и других характеристик.

Рассмотрим, в каких средах материал начинает портиться быстрее всего и как дополнительно защитить его от процесса ржавения.

Особенности разных видов агрессивных сред

Тип повреждений и скорость коррозии меди напрямую зависят от того, в какой атмосфере она находится. Даже самые качественные материалы не могут выдержать на протяжении длительного времени под сильным агрессивным воздействием.

Далее опишем основные виды сред и их воздействие на материал.

Медные детали могут использоваться в различных вариантах водных сред. Меняется состав жидкости, скорость ее движения и другие важные характеристики.

Основной параметр, влияющий на интенсивность протекания процесса – наличие на поверхности материала уже успевшей сформироваться оксидной пленки.

Есть несколько параметров, влияющих на протекание процесса в водной среде:

  • Интенсивность движения потока. Коррозия меди в воде усиливается, когда поток движется с большой скоростью. В таком случае процесс ржавения будет называться ударным.
  • Степень аэрированности. Чем больше в воде кислорода, тем выше скорость протекания ударной коррозии. Это особенно актуально для воды с пониженной жесткостью и значительной степенью содержания хлора.
  • Климатическая зона. Обычно в теплых и влажных областях скорость протекания процесса становится значительно выше.
  • Состав воды. Как и для других видов металлов, морская вода представляет для меди самую большую опасность. Есть значительный риск развития электрохимической коррозии меди при контакте нескольких видов металлических изделий, расположенных неподалеку друг от друга. Но есть и преимущество – исключено биологическое ржавение, потому что на медных поверхностях вредоносные морские микроорганизмы не выживают. При использовании в чистой воде, опасность намного меньше, потому часто медные трубы применяются для монтажа системы отопления и водоснабжения в частном секторе.

Иногда разрушение может стимулироваться и неожиданными катализаторами. Один из них – прохождение воды через сильно изношенные коммунальные сети. Если в воде большое количество железа, есть большой риск начала электрохимического процесса.

Стоит также обратить внимание на то, какие материалы располагаются рядом с медными изделиями в условиях высокой влажности.

Среди наиболее опасных – алюминий и цинк.

Универсальным решением для проблемы использования труб в коммунальных сетях, становится применение в процессе их изготовления луженой меди. В этом случае изнутри труба покрывается оловом.

Стоимость производства становится выше, но процесс окупает себя за счет увеличения продолжительности использования без замен.

Атмосферное воздействие

Этот тип материала – один из наиболее стойких среди всех представленных на рынке, когда дело доходит до применения на открытом воздухе.

Читайте так же:
Статор для дисковой пилы

Главное свойство материала в таком случае – возможность постепенного появления оксидной пленки (патины). Именно патина становится естественным защитным покрытием, которое ограничивает контакт такого вида сырья со множеством типов потенциальных окислителей.

Таким образом достигается аналогичный цинкованию эффект, но без использования дополнительных примесей и составов.

По причине склонности к патинированию, можно свободно использовать медь на открытом воздухе. Этим часто пользуются архитекторы, когда нужно обеспечить покрытие кровли, создание малых архитектурных форм и решить другие вопросы в рамках комплексного благоустройства.

Скорость появления патины может отличаться в зависимости от климатической зоны, средних температур и других особенностей.

Вероятность негативного воздействия атмосферы увеличивается в том случае, если в воздухе много посторонних примесей. Особенно часто начинает развиваться коррозия в местах, где в воздушной среде рассеяно много хлоридов и сульфидов.

Почва

При ответе на вопрос о том, может ли медь ржаветь, когда изделие помещается в почву, важно учитывать главный параметр грунта – рН или степень щелочности.

Чем она выше, тем больше будет кислотность. Так как кислоты негативно влияют на состояние меди и запускают процесс коррозии, лучше не использовать материал в сильно щелочных грунтах.

Еще один потенциальный фактор опасности – большая концентрация грунтовых микроорганизмов.

Проблем связана с тем, что в процессе своей жизни они выделяют сероводород.

Это еще одно вещество, которое негативно влияет как на саму медь, так и на ее многочисленные сплавы.

Обычно при контакте с негативными факторами грунта, на поверхности материала начинают накапливаться продукты коррозии. Они наслаиваются друг на друга, пленка может становиться рыхлой, неоднородной.

Потому если в атмосфере на материале возникает благородная патина, то в почве структура сильно отличается. Чаще всего – это крупные слоистые твердые наросты.

Интересная особенность меди заключается в том, что даже если она провела в земле много лет, большинство продуктов окисления можно удалить механическим или химическим методами.

Может ли ржаветь луженая медь

Выше отмечалось, что одним из средств борьбы с коррозией медных труб становится использование процесса лужения – нанесения на внутреннюю поверхность слоя олова. Но важно понимать, что для металлического изделия это не панацея.

Само оловянное покрытие становится анодом. Это значит, что по отношению к меди у него более отрицательный потенциал.

Главное условие защиты от ржавения заключается в том, чтобы на оловянном слое не было трещин и иных дефектов. Если они все-таки появляются, коррозия меди на воздухе протекает намного быстрее.

В каких средах можно и нельзя использовать медь

При правильной обработке, материал прослужит без коррозии более 100 лет. Но важно понимать, где медь будет устойчива к катализаторам коррозии, а где есть большой риск ее появления.

Безопаснее всего применять материал на открытом воздухе и в пресной воде, вне зависимости от степени охлаждения или нагрева. В морской воде материал также долго остается неповрежденным и сохраняет свои эксплуатационные характеристики.

Также можно не беспокоиться за сохранность медной детали, если в окружающей среде нет сильных окислителей.

Опасность потенциально может появляться в том случае, если в почве, воде или воздухе есть много сероводорода, присутствует угольная кислота, соли тяжелых металлов, амины.

Когда вода сильно аэрирована, также возникает значительная опасность ударной коррозии и других видов постепенного разрушения.

Потому при покупке такого материала очень важно понимать, где вы будете использовать медное изделие, и какие внешние угрозы будут действовать на него в процессе эксплуатации.

О важности чистки

Чтобы продлить срок использования вашего изделия, его нужно регулярно чистить.

Постепенно большинство типов бытовых приборов и других материалов могут потерять товарный вид и потускнеть из-за образования оксидной пленки.

Это красивое средство для состаривания посуды или других видов изделий, но многим присутствие патины не нравится.

Есть несколько наиболее распространенных методов очистки, помогающих снять патину и оставить основной материал без повреждений:

  • Специальные растворы для мытья посуды. В таком случае поверхность становится более восприимчивой к удалению оксидной пленки. Если она появилась недавно, снять продукты окисления можно будет, не прикладывая серьезных усилий.
  • Лимонная кислота. Может использоваться как в составе раствора, так и при простом воздействии на поверхность свежеразрезанной долькой. Патина удаляется быстро и эффективно.
  • Уксус. Оказывает такое же действие, как и лимон. Для улучшения эффекта, его часто смешивают с солью или мукой.

И это только часть методов, которые можно применять для борьбы с патиной.

Как защитить медь от коррозии

Существует множество средств, которые позволяют уменьшить вероятность появления коррозии в различных средах. Среди них такие, как:

  • Изменение состава материала. Использование легирования позволяет значительно увеличить уровень коррозийной стойкости. При этом примеси могут быть разные – главное учитывать область использования готовой детали и понимать потенциальные риски, чтобы их устранить.
  • Лужение. Процесс заключается в обработке жидким оловом. На поверхности создается эффективный защитный слой. При условии отсутствия дефектов, он ограничит контакт с атмосферой и другими факторами, приводящими к появлению коррозии.
  • Контроль за областью использования. При закупке медных изделий важно понимать, где вы будете их применять. Требуется оградить материал от контакта с серой и ее соединениями, не допустить, чтобы поблизости располагались цинковые или алюминиевые детали. Они могут спровоцировать появление электрохимической коррозии.

Учет стандартных требований по использованию медных изделий позволит значительно увеличить срок их службы и не допустить проблем с возникновением коррозии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector