Уксусная кислота при травлении ПП
Добрый день, уважаемые читатели.
В предыдущих частях данной статьи мы подробно обсудили с вами использование лимонной, серной, сульфаминовой, щавелевой кислот в рецептурах травления меди и её сплавов на основе перекиси водорода и хлорида натрия. Сегодня мы поговорим с вами о возможности использования в данной рецептуре уксусной кислоты - попытаемся разобраться возможно ли принципиально использовать данную кислоту и стоит ли это вообще делать.
Итак, для проведения эксперимента с уксусной кислотой необходимо приготовить раствор травления следующего состава:
1. 30-35 мл 70% раствора уксусной кислоты;
2. 12-15 мл 35-40% раствора перекиси водорода;
3. 7-8г хлорида натрия;
4. 100 мл дистиллированной воды.
Если же Вы используете 3% аптечный раствор перекиси водорода, то раствор травления будет выглядеть следующим образом:
1. 30-35 мл 70% раствора уксусной кислоты;
2. 7-8г хлорида натрия;
3. 110-120 мл 3% раствора перекиси водорода.
Сам по себе принцип применения травильного раствора на основе перекиси водорода и уксусной кислоты аналогичен рассмотренным ранее. В связи с этим нет необходимости подробно расписывать его приготовление и прочие подобные моменты. На видео ниже показан процесс протекания травления через 2-3 минуты после погружения заготовки в травильный раствор.
По видео может показаться, что процесс травления протекает достаточно бурно и слой меди будет также стравливаться достаточно быстро, но нет… Дело в том, что основная часть видимого пузырения — это активный распад перекиси водорода.
В проведённом эксперименте изначальная температура раствора травления — комнатная. После погружения заготовки в раствор на поверхности начинают выпадать умеренно растворимые кристаллы ацетата меди тёмного сине-зелёного цвета (см. подборку фото ниже). Растворимость ацетата меди в воде при комнатной температуре около 7-8г/100 мл.
А в предыдущих частях данной статьи мы с вами уже говорили о том, что для нормального протекания процесса травления важна хорошая растворимость в воде образующихся продуктов реакции…
Решить проблему с выпадением кристаллов можно незначительным подогревом травильного раствора до температуры около 35-40 градусов Цельсия (т.к. при температуре выше начинается заметный распад перекиси водорода). Растворимость ацетата меди в горячей воде несколько выше и может достигать 20г/100 мл, но реально такой растворимости получить не удастся.
Если вы внимательно читали предыдущие части данной статьи, то скорее всего обратили внимание на то, что протекающие при травлении реакции в основном экзотермические т.е. протекают с выделением теплоты. Выделяющаяся теплота разогревает травильный раствор, что дополнительно увеличивает скорость протекающих реакций.
При применении уксусной кислоты данные процессы протекают достаточно интенсивно и раствор начинает быстро разогреваться. Поэтому дополнительно разогревать раствор не нужно — он с этим сам прекрасно справляется. Мало того, раствор придётся наоборот дополнительно охлаждать, поддерживая температуру не выше 35-40 градусов Цельсия (в идеале) т.к. в противном случае возможно закипание травильного раствора, аналогично раствору на основе лимонной кислоты.
Кроме всего прочего, при взаимодействии уксусной кислоты с перекисью водорода возможно образование надуксусной кислоты. Процесс разложения надуксусной кислоты — это также экзотермическая реакция. Присутствующие ионы меди катализируют разложение надуксусной кислоты.
В случае закипания такого травильного раствора будет образовываться достаточно едкий аэрозоль вперемешку с парами уксусной кислоты (т.к. она достаточно летуча). И если от аэрозоля вас неплохо защитит противоаэрозольный респиратор, то против паров уксусной кислоты он бесполезен — нужна полнолицевая маска (либо противогаз) с соответствующими фильтрами.
А сами по себе пары уксусной кислоты способны вызывать химические ожоги слизистых оболочек. Смертельная разовая доза составляет примерно 20-50 мл в пересчёте на 100% уксусную кислоту. По разным источникам порог чувствительности запаха уксусной кислоты в среднем составляет 300-500 мг/м3, что значительно превышает ПДК (ПДК в атмосферном воздухе составляет 0.06 мг/м3, в воздухе рабочих помещений — 5 мг/м3).
По итогу при длительном ингаляционном воздействии возможно отравление парами уксусной кислоты со всеми вытекающими последствиями.
Несмотря на то, что указанного количества компонентов раствора с запасом должно было быть достаточно для вытравливания 100 см2 медной фольги толщиной 35 микрон, вся изначально добавленная перекись водорода была израсходована примерно при стравливании третьей части меди с заготовки. При этом раствор нагрелся до температуры около 40-45 градусов Цельсия. Попытка добавить свежей перекиси водорода ничем хорошим не увенчалась — при контакте с травильным раствором поверхностный слой жидкости моментально вскипал, выбрасывая облако аэрозоля из травильного раствора.
Пришлось приготовить несколько свежих растворов с другим соотношением исходных компонентов — в частности, с использованием перекиси водорода меньшей концентрации, а также со значительно меньшим количеством хлорида натрия. По итогу мне так и не удалось получить стабильный и приемлемый результат при применении уксусной кислоты.
Основными достоинствами данного состава травления являются:
- достаточно высокая скорость травления;
- отсутствие необходимости подогревать раствор для
- ускорения процесса травления;
- травильный раствор практически не оставляет трудновыводимых пятен (как раствор хлорного железа, например);
- все используемые компоненты раствора легкодоступны.
Основными недостатками данного состава травления являются:
- возможность выпадения ацетата меди на поверхность травления (вплоть до прекращения процесса травления);
возможность самопроизвольного закипания травильного раствора при определённых условиях с образованием едкого аэрозоля; - обильное испарение уксусной кислоты с поверхности травильного раствора;
- необходимость при работе использовать СИЗ (как минимум — противоаэрозольный респиратор, защитные очки, перчатки);
- приготовленный раствор не хранится т.к. в нем продолжается распад перекиси водорода т.е. повторно использовать раствор не удастся;
- высокая сложность получения стабильного результата при травлении;
- плохая управляемость процессом травления;
- значительный перерасход перекиси водорода.
Учитывая указанные выше недостатки я бы крайне не рекомендовал использовать раствор уксусной кислоты для травления печатных плат в домашних условиях.
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!