Berhenti Menggunakan Ferric Chloride Etchant! (Solusi Etsa Yang Lebih Baik.)

Ferric chloride adalah etchant papan sirkuit yang digunakan di rumah. Cukup mudah didapat, dan Ferric dengan sendirinya bukan masalah lingkungan yang besar. Namun, begitu Anda sudah mengukir papan dengan itu, Anda pergi dengan solusi dengan sekelompok tembaga klorida di dalamnya. Tembaga terlarut ini adalah masalah lingkungan, dan Anda tidak bisa begitu saja menuangkannya ke saluran pembuangan (secara hukum) - Anda seharusnya membawanya ke fasilitas limbah berbahaya. (Misalnya: Cara Membuang Ferric Chloride di FAQ ini.)

Bukankah lebih baik jika ada etchant yang bisa Anda gunakan kembali tanpa batas waktu sehingga Anda tidak perlu khawatir tentang membuang tembaga, dan itu bisa dibuat dalam persediaan seumur hidup seperti $ 10, 00 dengan bahan-bahan yang dibeli di perangkat keras dan toko obat? (Dan itu juga lebih cantik.)

Saya mendapat tujuh kata untuk Anda: Copper Chloride dalam Aqueous Hydrochloric Acid Solution! (Tanda seru!)

Tapi bagaimana Anda mendapatkan CCiAHAS? Cukup nyaman, dengan memulai dengan etsa starter dua bahan sederhana, dan melakukan banyak etsa.

Langkah 1: Bahan: Starter Etchant

Untuk starter etchant itu sendiri, Anda hanya perlu dua bahan: asam klorida dan hidrogen peroksida.

(Oke, sebenarnya tiga. Tapi tembaga yang ketiga. Lihat bagian kimia untuk penjelasan.)

Hidroklorik (asam muriatik, "asam kolam", dll.) Tersedia di toko perangkat keras. Asam yang saya dapatkan adalah 31, 45% (atau 10 juta) dan harusnya berjalan sekitar $ 5 per galon. Yang lebih dari yang pernah Anda butuhkan.

Peroksida normal 3% untuk obat kumur atau pembersih, dan dapat dibeli di toko obat seharga $ 2-3 untuk botol besar.

Anda juga akan membutuhkan wadah non-logam yang sesuai dengan PCB Anda dan dua gelas ukur standar.

Selama Anda berada di toko perangkat keras, ambil aseton jika Anda belum memilikinya. Ini berguna untuk menghapus resistan etsa. (Itu untuk instruksi lain.)

Langkah 2: Masukkan Kapur ke dalam Kelapa ...

Ukur dua jumlah hidrogen peroksida dan tuangkan ke wadah non-logam Anda.

Ukur satu kuantitas asam klorida dan tuangkan ke dalamnya. ("Apakah Anda suka, tambahkan asam ke dalam air" untuk meminimalkan kemungkinan reaksi eksotermik yang tidak terkendali.)

Hati-hati dengan asam. Benda ini (pada 10 molar) kuat. Punyaku sedikit marah ketika aku membuka tutupnya. Jangan menghirupnya langsung, dan pastikan Anda sudah membuka jendela dapur.

Etchant starter yang baru saja Anda buat, tidak begitu buruk - sekitar 3M HCl dengan oksidator kuat-sedang. Saya menemukan itu tidak banyak asap pada suhu kamar ketika saya menggunakan kembali batch.

Yang mengatakan, Anda harus sangat berhati-hati untuk menjauhkannya dari logam - terutama wastafel dapur stainless steel. Ini akan memakan lapisan stainless segera. Simpan banyak air yang mengalir setiap saat ketika Anda mendapatkan semua ini (bahkan setetes) di dekat bak cuci.

Langkah 3: Tambahkan PCB dan You're Etching.

Lempar PCB ke dalam solusi dan itu akan lepas landas.

Jika ini adalah pertama kalinya Anda menggunakan batch solusi ini (dan saya kira itu adalah), itu akan tergores super cepat. Papan kecil ini hanya membutuhkan waktu 2 menit. Astaga!

Karena saya menggunakan wadah yang dalam, saya cenderung berputar-putar di sekitarnya karena etsa. Hal ini sangat aktif, meskipun, saya tidak yakin itu perlu.

Biarkan jendela terbuka untuk ventilasi karena larutan starter mengeluarkan sedikit gas klorin. (The-etchant memberi jauh lebih sedikit.)

Juga, perhatikan bagaimana etchant menjadi lebih hijau dari waktu ke waktu karena memakan tembaga. Ini kabar baik.

Apa yang terjadi adalah Anda melarutkan tembaga dari papan dan mengubahnya menjadi tembaga klorida. Dalam jangka panjang, kupri klorida akan melakukan sebagian besar etsa (alih-alih membutuhkan pembuangan). Untuk saat ini, perhatikan saja solusi Anda berubah menjadi hijau muda. Lain kali Anda menggunakannya, warnanya akan semakin dalam.

Langkah 4: Istirahat Kimia

(Catatan: Saya seorang ekonom, bukan ahli kimia. Silakan tinggalkan komentar jika Anda punya koreksi dan / atau penambahan pada hal-hal ini!)

Saya menemukan ide ini ketika saya melihat situs web ini: Mengetsa dengan Air Regenerated Acid Cupric Chloride oleh Adam Sechelle. Cupric chloride dapat digunakan kembali tanpa batas dengan menambah kadar asam dan menambahkan oksigen (menggelegak masuk dari atmosfer). Kedengarannya murah dan ramah lingkungan untuk di-boot.

Situs web ini memiliki banyak info kimia yang bagus tentang etsa tembaga klorida. Data tentang kecepatan etsa besar, dan prosedur titrasi sederhana untuk menjaga keasaman larutan cukup bagus.

Untuk membuat larutan tembaga klorida, ia melarutkan sekelompok kawat tembaga dalam asam klorida, dan menyebutkan mungkin menggunakan hidrogen peroksida untuk mempercepat oksidasi, tetapi tidak menjelaskan secara rinci.

Yang membuat saya berpikir. Anda belum memiliki tembaga klorida, tetapi Anda bisa membuatnya dengan melarutkan tembaga. Melarutkan tembaga adalah nama dari permainan etsa. Jadi kita bisa membuat satu etchant yang membuat etchant lain yang bisa diisi ulang tanpa batas. Anggun.

Ternyata hidroklorik / peroksida adalah etsa buatan rumahan yang umum (dan saya telah menemukan kembali roda, lagi) tetapi saya kira orang-orang terbiasa membuang etsa "bekas" mereka sehingga mereka tidak berpikir. tentang menggunakannya kembali. Inti dari instruksi ini adalah Anda tidak membuangnya, tetapi gunakan tembaga terlarut selamanya sebagai etsa jangka panjang Anda.

Inilah yang terjadi secara kimia:

Sebelum ada banyak tembaga yang terlarut dalam larutan, Cu + 2 HCl + H2O2 -> CuCl2 + 2H2O adalah reaksi bersih yang dominan. Yaitu, oksigen ekstra dalam larutan dari peroksida mengoksidasi logam tembaga, dengan adanya asam, untuk membuat tembaga (II) klorida. Itu adalah pemula kami. CuCl2 yang dihasilkan harus menjadi warna hijau zamrud yang bagus.

Setelah Anda melarutkan banyak tembaga ke dalam larutan, dan menggunakan semua peroksida, tembaga klorida melakukan sebagian besar etsa untuk Anda: CuCl2 + Cu -> 2 CuCl. Itu adalah etchant akhir.

Akhirnya Anda terlalu banyak etsa sehingga Anda mengkonversi semua CuCl2 menjadi CuCl, yang tidak melarutkan tembaga (dan merupakan warna coklat yucky). Selama Anda memiliki cukup asam dalam larutan, Anda bisa menambahkan lebih banyak oksigen untuk mengoksidasi ulang tembaga (I), menghasilkan lebih banyak tembaga (II) klorida dan air: 2 CuCl + 2 HCl + O -> 2 CuCl2 + H2O. Dan kemudian Anda bisa etsa lagi.

Intinya:

Dua hal yang harus dipertahankan: kadar CuCl2 dan kadar asam.

CuCl2: Setelah semua peroksida habis, dan larutan mulai berubah kecoklatan, Anda harus menambahkan oksigen untuk meregenerasi larutan lagi: melemparkan beberapa tutup penuh peroksida atau udara gelembung melalui larutan atau berputar-putar dengan kuat, atau tuangkan saja ke dalam wadah terbuka dan tunggu. Mudah untuk mengetahui kapan Anda siap untuk etsa lagi, karena solusinya berubah menjadi hijau.

Juga tidak mungkin untuk menambahkan terlalu banyak oksigen dengan menambahkan udara, jadi gelembung / putar ke isi hati Anda. Jika Anda menggunakan peroksida untuk menambah oksigen, hematlah - sedikit banyak manfaatnya, dan sebagian besar berupa air sehingga Anda mengencerkan etsa dengan menambahkannya.

Asam: Perhatikan bahwa HCl sedang dikonsumsi dalam starter etchant dan reaksi regenerasi. Jadi kita harus menambahkan sedikit lebih banyak asam seiring berjalannya waktu. Jika Anda melihat bahwa lebih sulit untuk menghijau kembali etchant cokelat Anda, mungkin sudah saatnya untuk mulai berpikir asam.

Saya sudah mencoba titrasi yang dijelaskan di situs Adam beberapa kali, dan itu cukup mudah tetapi membutuhkan skala akurat dan alkali murni (kembali ke toko perangkat keras ...). Lebih mudah untuk hanya melemparkan satu tutup penuh asam setiap beberapa batch papan, yang tampaknya melakukan trik untuk saya.

Langkah 5: Simpan Etchant untuk Putaran Berikutnya. Kamu sudah selesai.

Setelah Anda selesai mengetsa, tuang kembali etchant ke dalam botol penyimpanan Anda, bilas papan, fluks, bor, isi, dan solder.

Beberapa catatan akhir di sini:

1) Anda dapat membuat sedikit hal ini dengan sangat mudah, dan karena Anda menggunakannya kembali, tidak ada alasan untuk berhemat; taruh banyak etsa di "tangki" Anda. Ketika Anda menggunakan terlalu sedikit etsa FeCl, misalnya, itu bisa jenuh dengan tembaga dan melambat yang dapat mengakibatkan waktu etsa yang lama dan pitting atau undercutting atau lebih buruk. Ketika saya etsa papan dengan tembaga klorida, saya akan menuangkan beberapa inci solusi tambahan ke dalam wadah. Lagi pula itu dapat digunakan kembali, dan paparan ekstra terhadap oksigen hanya memperbaruinya. Hidup besar.

2) Jangan menghasilkan terlalu banyak. Saat Anda terus menggunakan kembali solusi, Anda perlu menambahkan sedikit lebih banyak asam dan sedikit lebih banyak peroksida sesekali. Jika Anda memiliki wadah 750 mililiter, mulailah dengan kurang dari 500 mililiter larutan. Beri diri Anda ruang untuk tumbuh seiring waktu. Bagaimanapun, poin utamanya adalah untuk menghindari membuang tembaga dalam etchant bekas.

3) Jika volume etsa terlalu banyak (akhirnya akan terjadi), Anda dapat menguapkan air ekstra dengan menaruhnya di panci atau gelas kimia yang dangkal (bukan logam) atau apa pun dan membiarkannya diam sebentar. Ini mengkonsentrasikan tembaga dalam larutan, memberi Anda etsa yang lebih kuat. Ini juga akan mengoksidasi ulang beberapa tembaga untuk Anda, bonus. Ingat ketika Anda menambahkan peroksida yang sebenarnya Anda tambahkan air 97%.

4) Situs web tertaut menunjukkan bahwa kadar asam dalam etsa tidak kritis selama ada beberapa asam dalam larutan untuk melakukan regenerasi CuCl2. Jumlah CuCl2 (vs CuCl) yang ada mudah didiagnosis berdasarkan warna larutan. Tambahkan oksigen ke penghijauan kembali, dan tambahkan sedikit asam jika itu tidak berhasil. Kasus terburuk adalah bahwa Anda mungkin harus menunggu beberapa menit per etsa dengan rendaman yang kurang optimal. Ini bukan operasi roket.

5) Saya punya pompa akuarium ($ 6 di toko ikan) yang saya gunakan untuk mengaktifkan kembali solusi saya. Terkadang saya membiarkannya selama beberapa jam saat saya sedang bekerja jika saya sering etsa. Tapi akhir-akhir ini saya malas / tidak sabar dan dilemparkan ke dalam beberapa isi peroksida. Keduanya tampaknya berfungsi dengan baik.

6) Manfaat lingkungan dari etsa dengan tembaga di atas besi sebagian besar terletak pada tidak harus membuang tembaga yang keluar dari papan Anda setiap beberapa kali Anda etsa. Kapan dan jika Anda berakhir dengan terlalu banyak etsa tembaga, harap memperlakukannya seperti limbah berbahaya - lihatlah ke opsi pembuangan bahan kimia berbahaya lokal Anda. Tidak ada cara menghilangkan fakta bahwa garam tembaga (misalnya) beracun bagi ikan bahkan dalam konsentrasi yang sangat encer.

Langkah 6: Metode Alternatif (terlalu rumit): Buat Cupric Chloride Lebih Cepat.

Ketika saya awalnya mencoba membuat Cupric Chloride etchant, saya tidak pernah berpikir untuk menggunakan prosedur etsa biasa untuk sampai ke sana. Jadi saya sengaja melarutkan sekelompok tembaga dari kawat.

Saya tidak berpikir itu ide yang sangat bagus, tapi inilah cara saya sampai ke tahap akhir etsa lebih cepat.

Saya mencampur asam / peroksida 1: 1 dan bukan 1: 2. Idenya adalah untuk memiliki banyak sisa asam untuk regenerasi nanti. Saya tidak berpikir itu ide yang bagus, dan saya tidak akan melakukannya lagi. 1: 2 mungkin lebih baik, dan menghasilkan lebih banyak tembaga dalam larutan lebih cepat dengan lebih sedikit amarah.

Untuk mengendalikan asap, saya menggunakan dua-pint-kaca-Containment-Apparatus-pending paten (hanya bercanda). Tuang dalam peroksida, tambahkan tembaga, lalu letakkan satu gelas di atas yang lain. Tuang asam ke bawah melalui celah kecil di antara kedua gelas dan tutup kembali. Voila. Tanpa asap. (Lihat video. Saya pikir saya melakukannya dengan air sebagai contoh.)

Saya juga memulai pembentukan tembaga klorida dengan terlebih dahulu membuat tembaga oksida, yang berubah menjadi tembaga klorida hanya dengan adanya asam saja. Ini tidak perlu sama sekali, tapi itu menyenangkan. Panaskan gulungan kawat tembaga di atas kompor menjadi merah-panas dan Anda mendapatkan lapisan tembaga oksida yang flakey.

Kalau tidak, ini pada dasarnya adalah prosedur sebelumnya, jadi lihat saja foto untuk catatan. Saya tidak akan merekomendasikannya. Semakin sedikit tembaga yang Anda larut, semakin sedikit tembaga yang perlu (akhirnya?) Dibuang, dan etsa asam / peroksida banyak mudah digunakan.

Teknik dua cangkir itu lucu. Saya masih merekomendasikannya.

Lampiran

  • download cepat etsa 00073.avi

Artikel Terkait