Вспомогательное оборудование, реактивы, материалы V

Вот это, пожалуй, самое толковое описание рецептов травильных растворов, которое мне удалось найти. Здесь написано, что раствор хлорного железа регенерации не поддается. "ХиЖ" я доверяю.

***
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:

FeCl3+Cu => FeCl2+CuCl,

а затем и образовавшийся хлорид одновалентной меди:

FeCl3+CuCl => FeCl2+CuCl2.

В свою очередь хлорид двухвалентной меди взаимодействует с металлом:

CuCl2+Cu => 2CuCl.

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!):

(NH4)2S208+Cu => (NH4)2S04+CuS04.

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

CuS04*(NH4)2S04-6H20.

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:

2CuCl+H202+2HCl => 2CuCl2+2H20.

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:

Сu(NH3)4Сl2+Сu=2Сu(NН3)2Сl.

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.

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.

С. МАРКИН

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.

Химия и жизнь, N7 1990 г. с 76-77.

Если на этикетке больше ничего, кроме стружки не было написано, то туфта.

На самом деле стружка только убирает медь из раствора, заменяя её на железо. При этом железо в растворе получается двухвалентное. А для травления нужно трёхвалентное.

Нужно добавить 1 моль соляной кислоты и полмоля перекиси на каждый моль железа.
В общем, выкинь и возьми свежий хлорид. Или трави медным купоросом и солью, как я, если это дешевле.

Я так и понял. Я говорил про гвозди и стружку.

Интересен, в частности, вот этот пассаж:

"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."

Да, есть у солей железа такое свойство. Остатки железа можно смывать с платы тем же, чем счищают ржавчину - щавелевой, лимонной, адипиновой кислотой. Можно разбавленной соляной или азотной, примерно 5-10%.

Можно сразу после вынимания платы из хлорного железа погрузить её в раствор любой из этих кислот. Тогда нерастворимых остатков железа не должно образовываться.

А, тогда этот эффект маскируется самой технологией - после травления и удаления тонера, перед лужением, я обязательно протираю фольгу дорожек ортофосфорной кислотой.

Да, фосфорная тоже снимает железо.
Интересно, почему ты протираешь? Откуда это пошло?

А, фосфорной мажешь, как флюсом?

Не совсем так. На тряпочку даешь десяток капель кислоты (соляной, ортофосфорной), и ей натираешь вытравленную плату. Медь сразу становится розовато-телесного цвета, какой бы окисленной она до этого не была. Если покажется мало, то процедуру можно повторить. Если даже медь была вроде бы чистой-свежей, то все равно натираем, потому как оно того стОит однозначно - проверено практикой.

Потом промываешь плату в горячих-холодных водах, потом щеткой с хозмылом, потом опять в водах, сушишь. Потом лудишь штатным флюсом через оплетку. Состояние поверхности меди после означенной процедуры таково, что припой чуть ли не сам расползается по дорожкам и земле. Главное не тянуть с залуживанием после промывки. Высохла плата, флюсом помазал и залудил.

Да, такое натирание должно снимать железо, во всяком случае основную часть.

Да, даже в случае ЛУТ (т.е. когда мы имеем заведомо чистую поверхность меди после снятия тонера) натирка кислотой весьма полезна - и не только в смысле удаления с поверхности платы продуктов реакции раствора хлорного железа: лудить после кислоты гораздо веселее почему-то.

Здравствуйте! Очень бы хотелось узнать: где взять в Киеве нитрат калия, подходит ли "удобрительный" и сколько он примерно стоит. Заранее благодарен.:)

укрреахим
5590640

Удобрение может подойти, нужно проверить по качеству топлива.

Это я так понял как реактив. А на Лесной удобреньеца нет уже?

Не Лесной давно не смотрел.

Вопрос к химикам.
Интересует чувствительность состава ФРП-12+нитраты к трению.

Что такое ФРП?

Йо! Хорошо, что я купил Ломонд матовый. Только я взял самую тонкую, самую дешевую, на вид как обычная бумага 80 г/м²; отдал 11 грн. за 25 листов А4 - решил попробовать и сравнить результаты с твоими. Очень мне понравилась твоя плата, здорово получилась.

***
Вопрос к специалистам по ПИД: кто сможет популярно объяснить мне физическую сущность трех коэффициентов? Можно с натяжками, в первом приближении. Главное - образность и доходчивость.

Проблема такая: при изменении задатчиком регулятора значения желаемой температуры, допустим с 50 до 120 С, происходит "выбег", или "перелет" фактической температуры объекта регулирования на величину около 15 С (индикатор кажет плавно увеличивающуюся температуру с максимумом на 135 С, которая потом медленно приходит в норму, понижаясь до 120, и остается такой, пока включен регулятор - как и задумано, колебания +\- 0,2 С). А при изменении задатчиком желаемой температуры обратно (со 120 на 50 С) температура плавненько, впритирку "садится" на заданную, на 50 С безо всяких "перелетов".

Какой из трех коэффициентов нужно крутить в этом случае, и в какую сторону?