¡Deje de usar el cloruro férrico Etchant! (Una mejor solución de grabado).
El cloruro férrico es un grabador de placa de circuito de uso doméstico tradicional. Es bastante fácil de encontrar, y el Ferric en sí mismo no es un gran problema ambiental. Sin embargo, una vez que haya grabado una placa con ella, le queda una solución con un montón de cloruro de cobre. Este cobre disuelto es un problema ambiental, y no puede simplemente verterlo por el desagüe (legalmente): se supone que debe llevarlo a una instalación de desechos peligrosos. (Por ejemplo: Cómo desechar el cloruro férrico en estas preguntas frecuentes).
¿No sería bueno si hubiera un grabador que pudiera reutilizar indefinidamente para que no tenga que preocuparse por deshacerse del cobre, y que podría hacerse en un suministro de por vida por $ 10.00 con ingredientes comprados en el hardware y ¿Farmacias? (Y también es más bonito).
Tengo siete palabras para ti: cloruro de cobre en solución acuosa de ácido clorhídrico. (¡Punto de exclamación!)
Pero, ¿cómo vas a conseguir CCiAHAS? Convenientemente, comenzando con un simple grabado inicial de dos ingredientes, y haciendo un montón de grabado.
Paso 1: Ingredientes: el grabador inicial
Para el grabado inicial, solo necesita dos ingredientes: ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno.
(OK, en realidad tres. Pero el tercero es cobre. Vea la sección de química para una explicación).
El clorhidrato (ácido muriático, "ácido de piscina", etc.) está disponible en una ferretería. El ácido que obtuve es 31.45% (o 10M) y debería costar alrededor de $ 5 por galón. Que es más de lo que jamás necesitarás.
El peróxido es normal al 3% para enjuagues bucales o cortes de limpieza, y se puede comprar en una farmacia por $ 2-3 por una botella grande.
También necesitará un recipiente no metálico que se adapte a su PCB y dos tazas de medición estandarizadas.
Mientras esté en la ferretería, recoja un poco de acetona si aún no la tiene. Es útil para eliminar la resistencia al grabado. (Eso es para otro instructable).
Paso 2: pon la lima en el coco ...
Mida dos cantidades de peróxido de hidrógeno y viértalo en su recipiente no metálico.
Mida una cantidad de ácido clorhídrico y viértala. ("Haga como usted, agregue ácido al agua" para minimizar la posibilidad de una reacción exotérmica fuera de control).
Ten cuidado con el ácido. Este material (a 10 molares) es fuerte. La mía humeó un poco cuando me quité la tapa. No lo respire directamente y asegúrese de haber abierto la ventana de la cocina.
El grabador inicial que acabas de hacer, por otro lado, no es tan malo: alrededor de 3M HCl con un oxidante medio-fuerte. Me parece que no emite mucho humo a temperatura ambiente cuando estoy reutilizando un lote.
Dicho esto, debes tener mucho cuidado de mantenerlo alejado del metal, especialmente de tu fregadero de acero inoxidable. Se comerá el revestimiento inoxidable de inmediato. Mantenga abundante agua en todo momento cuando tenga algo de esto (incluso una gota) cerca del fregadero.
Paso 3: agrega PCB y estás grabando.
Mezcle el PCB en la solución y despegará.
Si es la primera vez que usa este lote de solución (y supongo que lo es), se grabará muy rápido. Este pequeño tablero tardó solo 2 minutos. ¡Ay!
Como uso un recipiente profundo, tiendo a girarlo mientras se graba. Sin embargo, esto es tan activo que no estoy seguro de que sea necesario.
Mantenga la ventana abierta para ventilación porque la solución de arranque emite un poco de gas de cloro. (El grabador final emite mucho, mucho menos).
Además, tenga en cuenta cómo el grabador se vuelve más verde con el tiempo a medida que se come el cobre. Estas son buenas noticias.
Lo que sucede es que estás disolviendo el cobre del tablero y convirtiéndolo en cloruro cúprico. A la larga, el cloruro cúprico realizará la mayor parte del grabado (en lugar de requerir su eliminación). Por ahora, solo observe cómo su solución se vuelve verde clara. La próxima vez que lo use, el color se profundizará.
Paso 4: descanso químico
(Nota: soy economista, no químico. ¡Por favor, deje un comentario si tiene alguna corrección y / o adición a estas cosas!)
Me topé con esta idea cuando vi este sitio web: Grabado con cloruro cúprico ácido regenerado por aire por Adam Sechelle. El cloruro cúprico se puede reutilizar indefinidamente rellenando los niveles de ácido y agregando oxígeno (burbujeado desde la atmósfera). Suena barato y ecológico para arrancar.
El sitio web tiene mucha buena información química sobre el grabado de cloruro cúprico. Sus datos sobre las velocidades de grabado son excelentes, y su sencillo procedimiento de titulación para mantener la acidez de la solución es bastante bueno.
Para preparar la solución de cloruro cúprico, disuelve un montón de alambre de cobre en ácido clorhídrico y menciona que tal vez use peróxido de hidrógeno para acelerar la oxidación, pero no entra en detalles.
Lo que me hizo pensar. Aún no tenía cloruro cúprico, pero puede hacerlo disolviendo cobre. Disolver cobre es el nombre del juego de grabado. Entonces podemos hacer un grabador que haga otro grabador que sea infinitamente recargable. Elegante.
Resulta que el clorhidrato / peróxido es un grabador casero común (y he reinventado la rueda nuevamente), pero supongo que las personas se acostumbraron tanto a tirar su grabador "gastado" que no piensan sobre reutilizarlo. El objetivo de este instructable es que no lo tire, sino que use el cobre disuelto para siempre como su grabador a largo plazo.
Esto es lo que está sucediendo químicamente:
Antes de que haya mucho cobre disuelto en la solución, Cu + 2 HCl + H2O2 -> CuCl2 + 2H2O es la reacción neta dominante. Es decir, el oxígeno extra en solución del peróxido oxida el metal de cobre, en presencia del ácido, para formar cloruro de cobre (II). Ese es nuestro grabador inicial. El CuCl2 resultante debería ser un bonito color verde esmeralda.
Después de haber disuelto una gran cantidad de cobre en la solución, y usado todo el peróxido, el cloruro de cobre hace la mayor parte del grabado por usted: CuCl2 + Cu -> 2 CuCl. Ese es el grabador final.
Eventualmente, graba tanto que convierte todo el CuCl2 en CuCl, que no disuelve el cobre (y es un color marrón asqueroso). Mientras tenga suficiente ácido en la solución, simplemente puede agregar más oxígeno para volver a oxidar el cobre (I), produciendo más cloruro de cobre (II) y agua: 2 CuCl + 2 HCl + O -> 2 CuCl2 + H2O. Y luego puedes grabar de nuevo.
Línea de fondo:
Dos cosas para mantener: niveles de CuCl2 y niveles de ácido.
CuCl2: después de que todo el peróxido se haya agotado y la solución comience a ponerse marrón, tendrá que agregar oxígeno para regenerar la solución nuevamente: agregue unos pocos más tapones de peróxido o aire burbujeante a través de la solución o agítelo vigorosamente. o simplemente viértalo en un recipiente abierto y espere. Es fácil saber cuándo está listo para grabar nuevamente, porque la solución se vuelve verde.
También es imposible agregar demasiado oxígeno agregando aire, por lo que burbujea / remolina al contenido de su corazón. Si está usando peróxido para agregar oxígeno, tenga cuidado: un poco ayuda mucho, y es principalmente agua, por lo que está diluyendo su grabado al agregarlo.
Ácido: Tenga en cuenta que el HCl se consume en el grabador de arranque y las reacciones de regeneración. Así que tendremos que agregar un poco más de ácido a medida que pase el tiempo. Si nota que es más difícil reverdecer su grabado marrón, probablemente sea hora de comenzar a pensar en ácido.
He intentado la titulación descrita en el sitio de Adam un par de veces, y es bastante fácil, pero requiere una escala precisa y lejía pura (de vuelta a la ferretería ...). Es más fácil arrojar una capa de ácido cada pocos lotes de tablas, lo que parece ser el truco para mí.
Paso 5: guarda el grabador para la próxima ronda. Ya terminaste
Una vez que haya terminado de grabar, vuelva a colocar el grabador en su botella de almacenamiento, enjuague la placa, funde, taladre, rellene y suelde.
Algunas notas finales aquí:
1) Puede hacer un poco de estas cosas muy fácilmente, y dado que lo está reutilizando, no hay una razón real para escatimar; ponga mucho grabado en su "tanque". Por ejemplo, cuando se usa muy poco grabador de FeCl, puede saturarse con cobre y disminuir la velocidad, lo que puede provocar largos tiempos de grabado y picaduras o socavaciones o algo peor. Cuando grabe una placa con cloruro de cobre, verteré un par de pulgadas adicionales de solución en el recipiente. De todos modos, es reutilizable, y la exposición adicional al oxígeno simplemente lo regenera. Vive a lo grande.
2) No hagas demasiado. A medida que reutilice la solución, necesitará agregar un poco más de ácido y un poco más de peróxido de vez en cuando. Si tiene un recipiente de 750 mililitros, comience con menos de 500 mililitros de solución. Date un poco de espacio para crecer con el tiempo. Después de todo, el punto principal es evitar tener que deshacerse del cobre en el grabador gastado.
3) Si tiene demasiado volumen de grabador (sucederá eventualmente) puede evaporar el agua extra colocándolo en una sartén o recipiente poco profundo (no metálico) o lo que sea y dejándolo reposar por un tiempo. Esto concentra el cobre en la solución, dándote un grabador más fuerte. También volverá a oxidar parte del cobre para usted, una bonificación. Recuerde que cuando agrega el peróxido, en realidad agrega 97% de agua.
4) El sitio web vinculado sugiere que los niveles de ácido en el grabador no son críticos siempre que haya algo de ácido en solución para hacer la regeneración de CuCl2. La cantidad de CuCl2 (vs CuCl) presente es fácil de diagnosticar por el color de la solución. Agregue oxígeno para reverdecer y agregue un poco de ácido si eso no funciona. El peor de los casos es que puede que tenga que esperar unos minutos más por grabado con un baño subóptimo. Esto no es cirugía de cohete.
5) Tengo una bomba de acuario ($ 6 en la tienda de pescado) que he usado para reactivar mi solución. A veces lo dejo encendido durante unas horas mientras estoy en el trabajo si he estado grabando mucho. Pero últimamente he sido vago / impaciente y me he echado un par de cápsulas de peróxido. Ambos parecen funcionar bien.
6) El beneficio ambiental del grabado con cobre sobre el férrico radica principalmente en no tener que deshacerse del cobre que sale de sus tablas cada pocas veces que graba. Cuando y si termina con demasiado grabador de cobre, trátelo como si fuera un desecho peligroso, consulte las opciones locales de eliminación de químicos peligrosos. No hay forma de evitar el hecho de que las sales de cobre son (por ejemplo) venenosas para los peces, incluso en concentraciones muy diluidas.
Paso 6: Método alternativo (demasiado complejo): haga que el cloruro cúprico sea más rápido.
Cuando originalmente comencé a tratar de grabar el cloruro cúprico, no había pensado en usar el procedimiento habitual de grabado para llegar allí. Así que disuelvo deliberadamente un montón de cobre de un cable.
No creo que sea una idea particularmente buena, pero así es como llegué al grabador final más rápido.
Mezclé el ácido / peróxido 1: 1 en lugar de 1: 2. La idea era tener un montón de restos de ácido para la regeneración posterior. No creo que sea una buena idea, y no lo volvería a hacer. 1: 2 es probablemente mejor, y da como resultado más cobre en solución más rápido con menos humo.
Para controlar los humos, utilicé el aparato de contención de humos de dos pintas de vidrio pendiente de patente (es broma). Vierta el peróxido, agregue el cobre, luego coloque un vaso encima del otro. Vierta el ácido a través de un pequeño espacio entre los dos vasos y vuelva a sellar. Voila Sin humos. (Ver video. Creo que lo hice con agua como ejemplo).
También comencé la formación de cloruro cúprico haciendo primero óxido de cobre, que se convierte en cloruro cúprico solo en presencia de ácido solo. Esto no es necesario en absoluto, pero fue divertido. Calienta una bobina de alambre de cobre en la estufa al rojo vivo y obtienes una capa escamosa de óxido de cobre.
De lo contrario, es básicamente el procedimiento anterior, así que solo mira las fotos para las notas. No lo recomendaría de todos modos. Cuanto menos cobre se disuelva, menos cobre debe eliminarse (¿eventualmente?) Y el ácido / peróxido es muy fácil de usar.
La técnica de dos tazas es linda. Todavía lo recomiendo
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