Травление меди электролизом. Электрическое травление меди: полное руководство по технологии и применению — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает процесс электрического травления меди. Какое оборудование необходимо для электротравления. Какие электролиты лучше использовать для травления меди. На что обратить внимание при проведении электротравления меди в домашних условиях. Какие меры безопасности нужно соблюдать при электротравлении.

Содержание

Принцип работы электрического травления меди

Электрическое травление меди основано на процессе электролиза. При пропускании постоянного электрического тока через раствор электролита происходит растворение меди на аноде и осаждение ионов меди на катоде. Это позволяет избирательно удалять медь с незащищенных участков заготовки, формируя нужный рисунок.

Основные компоненты установки для электротравления меди включают:

Источник постоянного тока
Анод — медная заготовка с нанесенным защитным рисунком
Катод — пластина из нержавеющей стали или меди
Ванну с электролитом
Соединительные провода

При подаче напряжения на электроды в растворе начинают протекать следующие процессы:

На аноде происходит окисление меди: Cu → Cu2+ + 2e-
Ионы меди переходят в раствор
На катоде идет восстановление ионов меди: Cu2+ + 2e- → Cu

В результате медь селективно удаляется с незащищенных участков анода, формируя заданный рисунок. Скорость травления зависит от плотности тока, состава электролита и других параметров процесса.

Выбор оптимального электролита для травления меди

От выбора электролита во многом зависит эффективность и качество электрохимического травления меди. Наиболее распространенные варианты электролитов:

Раствор медного купороса (CuSO4)
Раствор хлорида натрия (NaCl)
Раствор хлорного железа (FeCl3)
Раствор персульфата натрия (Na2S2O8)

Каждый электролит имеет свои особенности:

Медный купорос:

Обеспечивает высокую скорость травления
Дает ровную поверхность
Недорогой и доступный
Требует утилизации отработанного раствора

Хлорид натрия:

Простой в приготовлении
Экологически безопасен
Низкая скорость травления
Возможно подтравливание под маску

Хлорное железо:

Высокая скорость травления
Хорошее качество поверхности
Агрессивная среда, требует осторожности
Сложности с утилизацией

Для домашнего использования оптимальным вариантом часто является раствор медного купороса из-за доступности компонентов и простоты работы.

Подготовка медной заготовки к травлению

Правильная подготовка медной поверхности — важный этап, от которого зависит качество конечного результата. Основные шаги включают:

Очистка поверхности меди от загрязнений и окислов
Обезжиривание ацетоном или спиртом
Нанесение защитного рисунка (фоторезиста или краски)
Сушка и закрепление защитного слоя
Проверка качества нанесения рисунка

Для домашнего использования в качестве защитной маски часто применяют специальные маркеры или краски. Важно, чтобы защитный слой был сплошным и имел хорошую адгезию к меди.

Настройка параметров процесса электротравления

Основные параметры, влияющие на результат электрического травления меди:

Плотность тока
Напряжение
Температура электролита
Время травления
Расстояние между электродами

Оптимальные значения зависят от состава электролита и особенностей заготовки. Типичные диапазоны:

Плотность тока: 20-50 мА/см2
Напряжение: 3-12 В
Температура: 20-40°C

Время травления определяется экспериментально и зависит от толщины удаляемого слоя меди. Важно периодически проверять ход процесса, чтобы не допустить перетравливания.

Меры безопасности при электротравлении меди

Процесс электрохимического травления меди связан с использованием химических веществ и электричества, что требует соблюдения правил безопасности:

Работать в хорошо вентилируемом помещении
Использовать защитные перчатки и очки
Не допускать попадания электролита на кожу и в глаза
Соблюдать осторожность при работе с источником тока
Хранить химикаты в недоступном для детей месте
Утилизировать отработанные растворы согласно правилам

При соблюдении мер предосторожности электротравление меди — достаточно безопасный процесс, доступный для выполнения в домашних условиях.

Области применения технологии электротравления меди

Электрохимическое травление меди находит широкое применение в различных сферах:

Изготовление печатных плат

Создание декоративных изделий и сувениров
Гравировка на металле
Изготовление шильдиков и табличек
Производство ювелирных украшений
Изготовление трафаретов и шаблонов

Технология позволяет получать четкие контуры рисунка и хорошо контролируемую глубину травления. Это делает ее востребованной как в промышленности, так и среди любителей.

Преимущества и недостатки электрического травления меди

Как и любая технология, электротравление меди имеет свои сильные и слабые стороны:

Преимущества:

Высокая точность воспроизведения мелких деталей
Возможность травления на большую глубину
Хорошая управляемость процессом
Относительная простота оборудования
Возможность автоматизации

Недостатки:

Необходимость работы с химикатами
Образование отходов, требующих утилизации

Возможность подтравливания под маску
Неравномерность травления на сложных поверхностях

Несмотря на некоторые ограничения, электрическое травление остается одним из наиболее эффективных методов обработки медных поверхностей.

Альтернативные методы травления меди

Помимо электрохимического травления, существуют и другие способы обработки медных поверхностей:

Химическое травление
Лазерная гравировка
Механическая гравировка
Фрезерование

Каждый метод имеет свои особенности:

Химическое травление:

Простота процесса
Не требует источника тока
Сложность контроля глубины травления

Лазерная гравировка:

Высокая точность
Отсутствие химикатов
Высокая стоимость оборудования

Механическая гравировка:

Возможность обработки толстых заготовок
Ограничения по минимальному размеру деталей
Необходимость специальных инструментов

Выбор метода зависит от конкретной задачи, доступного оборудования и требований к конечному результату.

Электрическое травление меди » Изобретения и самоделки

Электрическое травление меди.

Товары для изобретателей Ссылка на магазин.

Вот краткий обзор того, что будет необходимо на всех этапах:
— источник питания (постоянный ток) и электроды
— электролит (проводящая жидкость): медный купорос
— медь в качестве основного материала и для анода
— немного пластика или стеклянные контейнеры.
— бумага для струйной печати
— шлифовальная бумага

Содержание

Шаг 1: Метод травления меди
Шаг 2: Рисунок на меди
Шаг 3: Травление меди
Шаг 4: Завершение
Шаг 5: Приложение

Шаг 1: Метод травления меди

Весь процесс, который я опишу, основан на электролитической ванне с использованием разбавления сульфата меди .
Электролиз сам по себе довольно легкая вещь: это процесс, который вызывает химическую реакцию из-за электричества . Какая реакция происходит, зависит от используемых ингредиентов.
Подробное описание электролиза можно найти здесь.
Что мне нужно для настройки?
— источник питания ( постоянный ток, постоянный ток ) и электроды
— электролит (проводящая жидкость)
— медь в качестве основного материала и для анода)
— некоторые пластиковые или стеклянные контейнеры.
Источник питания
Это хорошая идея, чтобы иметь переключаемый источник питания. Он может регулировать как ток, так и напряжение, поэтому я могу немного варьироваться в зависимости от того, какие материалы я использую.
Я хотел бы иметь как минимум 12В и 15-20А выход.
Электролит
Традиционным веществом для электрического травления меди и цинка является сульфат меди.
Он легко растворяется в воде до приятной синей жидкости. Я использовал концентрацию 4 части воды на 1 часть сульфата меди (при условии, что 1 кг составляет один литр;)). Медный купорос определен как раздражитель, но может быть куплен онлайн. Потенциальная опасность заключается в том, что он уничтожает организмы в течение более длительного периода контакта. Не наносите его на кожу и не сливайте его в раковине.
Медь
Так как вы хотите травить медь, вам нужно медный объект, который вы хотите травить. Он будет прикреплен к аноду источника питания, чтобы ток проходил через него. На катоде нужен еще один кусок меди, на котором могут осесть молекулы Cu2 +. Я на самом деле использовал латунь, также отлично работает, как и все другие материалы, которые могут соединяться с медью.
С химической точки зрения это происходит:
на аноде: Cu => Cu2 + + 2e-,
на катоде: Cu2 + + 2e- => Cu
. Анод медленно растворяется, образуя катионы, которые преобразуют медь на катоде за счет восстановления меди.

Шаг 2: Рисунок на меди

Электроника для самоделок вкитайском магазине.

Существует два полезных метода переноса нужного изображения на медную пластину: фотоэкспозиция или прямая передача тонера, который рассматривается как более простой (но, возможно, более неточный) метод, который я сейчас опишу.
Прежде чем продолжить, мы должны тщательно очистить поверхность меди, используя спирт или другой хороший очиститель. Ни одного места, что может быть оставлено до передачи.
Теперь нам нужен негатив изображения, которое мы хотим вытравить. Вы должны напечатать это на как можно более глянцевом листе бумаги. Вы должны немного поэкспериментировать. Я выбрал фотобумагу для струйных принтеров, но прочитал, что страницы из каталогов продукции тоже хороши. Вам нужна бумага с очень плоской поверхностью, чтобы тонер не прилипал к ней слишком хорошо.

Используйте свой утюг при высокой температуре, чтобы сначала нагреть медь. Затем положите лист с отпечатком в сторону меди на пластину и нанесите его под высоким давлением утюга. Будьте осторожны, чтобы не сдвинуть лист, иначе изображение будет испорчено. Как долго вы должны их сжать, зависит от используемых материалов. Снова. немного экспериментировать необходимо.
Когда лист застрянет на тарелке, положите его в горячую воду на несколько минут, пока бумага не оторвется.

После небольшой протирки бумага должна полностью вытереться, и остается только тонер.
Это была сложная часть …

Шаг 3: Травление меди

На этом шаге вы выполните травление (и ожидаете …).
Выполните настройку, описанную в шаге 1. Медная пластина, которую вы хотите травить, должна быть прикреплена к аноду с помощью некоторого проводящего соединителя. Я использовал зажимы из кожи аллигатора, но вы также можете просто построить небольшую проводящую рамку, которая удерживает материал. Снова нужны эксперименты … То же самое для катода.
Медная пластина должна быть покрыта как можно более полным разбавлением. части, которые не покрыты, не будут запечатлены.
Когда все настроено правильно, включите источник питания. Я использовал 15 В и 20 А в качестве начального значения. Если вы измеряете сопротивление или ток, он будет меняться со временем, и будет течь больше энергии.
Берегите себя, раствор не нагревается. Некоторое количество пара прекрасно, если оно бесцветное и не пахнет. Кипящая вода очень сильно разрушит тарелку.
Время от времени немного поворачивали анодную пластину, чтобы слой, который появится через некоторое время, исчезал. Старайтесь не удалять тонер.
Длительность процесса зависит от того, насколько глубоко вы хотите вытравить и сколько тока ваш источник питания способен выдавать.
Часть, которую я взял для демонстрации, заняла у меня почти час.

Шаг 4: Завершение

Позвольте раствору хорошо капать после травления. Дайте как можно больше стечь обратно в контейнер, так как вы не хотите помещать его в раковину. Затем очистите его чистой водой. Низкая концентрация медного купороса не нанесет вреда окружающей среде, но сохранит его как можно ниже.
Используйте очень тонкую шлифовальную бумагу или шлифовальный станок для очистки пластины от остатков тонера и для получения красивой и чистой поверхности.
Как вы можете видеть на ручке пистолета, я не сделал передачу должным образом. На этой линии не было достаточно тонера, или он не был хорошо перенесен, так как он, казалось, отвалился во время травления.
Ну, вот и все… травление сделано …

Шаг 5: Приложение

Что произошло с растворенной медью? Это исчезает?
Нет .. это не … это прикреплено к катоду …
Источник

Электрическое травление меди

Новости МирТесен

Быт

Электрическое травление меди.

Мастера покупают изобретения в лучшемкитайском интернет-магазине.

Вот краткий обзор того, что будет необходимо на всех этапах:
– источник питания (постоянный ток) и электроды
– электролит (проводящая жидкость): медный купорос
– медь в качестве основного материала и для анода
– немного пластика или стеклянные контейнеры.
– бумага для струйной печати
– шлифовальная бумага

Какая реакция происходит, зависит от используемых ингредиентов.
Подробное описание электролиза можно найти здесь.
Что мне нужно для настройки?
– источник питания ( постоянный ток, постоянный ток ) и электроды
– электролит (проводящая жидкость)
– медь в качестве основного материала и для анода)
– некоторые пластиковые или стеклянные контейнеры.
Источник питания
Это хорошая идея, чтобы иметь переключаемый источник питания. Он может регулировать как ток, так и напряжение, поэтому я могу немного варьироваться в зависимости от того, какие материалы я использую.
Я хотел бы иметь как минимум 12В и 15-20А выход.
Электролит
Традиционным веществом для электрического травления меди и цинка является сульфат меди.
Он легко растворяется в воде до приятной синей жидкости. Я использовал концентрацию 4 части воды на 1 часть сульфата меди (при условии, что 1 кг составляет один литр;)).

Медный купорос определен как раздражитель, но может быть куплен онлайн. Потенциальная опасность заключается в том, что он уничтожает организмы в течение более длительного периода контакта. Не наносите его на кожу и не сливайте его в раковине.
Медь
Так как вы хотите травить медь, вам нужно медный объект, который вы хотите травить. Он будет прикреплен к аноду источника питания, чтобы ток проходил через него. На катоде нужен еще один кусок меди, на котором могут осесть молекулы Cu2 +. Я на самом деле использовал латунь, также отлично работает, как и все другие материалы, которые могут соединяться с медью.
С химической точки зрения это происходит:
на аноде: Cu => Cu2 + + 2e-,
на катоде: Cu2 + + 2e- => Cu
. Анод медленно растворяется, образуя катионы, которые преобразуют медь на катоде за счет восстановления меди.

Электроника для самодельщиков вкитайском магазине.
Существует два полезных метода переноса нужного изображения на медную пластину: фотоэкспозиция или прямая передача тонера, который рассматривается как более простой (но, возможно, более неточный) метод, который я сейчас опишу.

Прежде чем продолжить, мы должны тщательно очистить поверхность меди, используя спирт или другой хороший очиститель. Ни одного места, что может быть оставлено до передачи.
Теперь нам нужен негатив изображения, которое мы хотим вытравить. Вы должны напечатать это на как можно более глянцевом листе бумаги. Вы должны немного поэкспериментировать. Я выбрал фотобумагу для струйных принтеров, но прочитал, что страницы из каталогов продукции тоже хороши. Вам нужна бумага с очень плоской поверхностью, чтобы тонер не прилипал к ней слишком хорошо.
Используйте свой утюг при высокой температуре, чтобы сначала нагреть медь. Затем положите лист с отпечатком в сторону меди на пластину и нанесите его под высоким давлением утюга. Будьте осторожны, чтобы не сдвинуть лист, иначе изображение будет испорчено. Как долго вы должны их сжать, зависит от используемых материалов. Снова. немного экспериментировать необходимо.
Когда лист застрянет на тарелке, положите его в горячую воду на несколько минут, пока бумага не оторвется.

Время от времени немного поворачивали анодную пластину, чтобы слой, который появится через некоторое время, исчезал. Старайтесь не удалять тонер.
Длительность процесса зависит от того, насколько глубоко вы хотите вытравить и сколько тока ваш источник питания способен выдавать.
Часть, которую я взял для демонстрации, заняла у меня почти час.

Что произошло с растворенной медью? Это исчезает?
Нет .. это не … это прикреплено к катоду …
Источник

Новости СМИ2

Аренда или покупка спецтехники?
Что такое: Устройство фасада из композитных панелей

Модный желтый маникюр: стильные идеи дизайна с блестками

Роботы-пылесосы iBoto: характеристики моделей Smart X610G Aqua и Aqua V710, Aqua X310 и Aqua V715B

FlyLady: день двадцать второй. «Где твой Контрольный Журнал?»

Похоже, нам чего-то не объяснили. Статистика разрешений по Москве.

Часть 3. Электротравление раствором хлорида натрия в качестве электролита

11. Использование поваренной соли, хлорида натрия, в качестве электролита

Растворенная в воде поваренная соль использовалась в качестве электролита для проведения электро- травление. Он дешев, прост в обращении и может использоваться для травления меди, цинка, алюминия и стали (железа). Однако процесс становится немного более сложным, так как теперь на электродах могут образовываться газы – водород, кислород и хлор, а в электролите образуются «побочные продукты». Поскольку газообразные водород и хлор, а также некоторые из образующихся побочных продуктов могут быть опасны, если они присутствуют в достаточном количестве и концентрации, важно иметь некоторое представление о том, что происходит в электротравильной ячейке. К счастью, некоторые рекомендации можно получить из соответствующих методов электрохлорирования питьевой воды и электрокоагуляции/флокуляции сточных вод.

11.1 Ионы в водном электролите хлорида натрия, доступном для реакций

Хлорид натрия легко ионизируется с образованием На ⁺ и ионы Cl ^—, в то время как вода, хотя и является очень плохим электрическим проводником, ионизирует одну молекулу на каждые десять миллионов, расщепляясь на положительный ион водорода H ⁺ и отрицательный ион гидроксила OH ^— . При отсутствии растворенных примесей такой раствор должен быть нейтральным, рН = 7.

Обычно на катоде, независимо от его состава, предпочтительной первичной реакцией является выделение водорода по сравнению с осаждением натрия, поскольку последнее более неспонтанная реакция.

На аноде как ион хлора, так и ион гидроксила или молекулы воды могут отдавать свои электроны и выделяться в виде газообразного хлора или кислорода соответственно, см. приложение A, раздел A2.4. Что происходит на самом деле, зависит от природы металла, из которого изготовлен электрод: инертный электрод для электролиза или «растворяющий» электрод для травления.

11.2 Инертные электроды

Характеристика инертных электродов заключается в том, что они не принимают участия в электрохимических или химических реакциях, происходящих в клетке: их роль заключается в обеспечении пути для электронов, вытекающих из электролита в электролит. внешней цепи на аноде и втекать в электролит из внешней цепи на катоде. Однако, попутно, следует понимать, что способ, которым ионы из электролита могут разряжаться на электродах и впоследствии соединяются с образованием газообразных молекул, например водорода, кислорода и хлора, зависит от характеристик поверхности конкретного металла, используемого для электрод. Обычно инертный электрод может быть изготовлен из металлического титана, покрытого тонким платиновым покрытием.

Электроны на анодном электроде образуются за счет выделения отрицательных ионов из электролита на поверхности электрода с образованием молекул кислорода или газообразного хлора.

Желтая закись меди, полученная в электролите
хлорида натрия
после электротравления медной пластины при промежуточных значениях Для поддержания электронейтральности электролита ионы натрия и гидроксила в растворе реагируют с образованием гидроксида натрия (едкого натра). Кроме того, если газообразный хлор выделяется на аноде и смешивается с электролитом из катодной области, он может реагировать с гидроксидом натрия с образованием гипохлорита натрия (хлората натрия (I)), компонента бытового отбеливателя. Полезно оценить количества различных молекул, образующихся при электрическом токе и времени, характерных для операции травления, см. ниже.

Оценка количества водорода H ₂ , хлора Cl ₂ и гидроксида натрия NaOH, образующихся при электролизе рассола
2, установлены уравнения для анода, протекающие на катоде и в электролите для электролиза рассола можно найти в стандартных текстах. Они включают количества водорода, кислорода и гидроксида натрия, образующиеся при прохождении 1 моля электронов через систему — ячейку и внешнюю цепь.
Чтобы найти количество электронов, образующихся при прохождении тока, скажем, в 1 ампер в течение одного часа, необходимо только найти количество молей электронов, содержащихся в этом количестве заряда.
Можно сделать вывод, что один ампер электрического тока, протекающего в течение одного часа, производит:
0,037 г водорода, что соответствует 0,42 л в газообразной форме @STP*
1,3 г хлора, что соответствует 0,42 л в газообразной форме @STP;
1,48 г гидроксида натрия
Поскольку производимые количества пропорциональны силе тока (ампер), умноженной на время (часы), значения для других токов и времени можно найти на пропорциональной основе.
Распространив эту процедуру на ситуацию, когда весь полученный газообразный хлор смешивается с гидроксидом натрия с образованием гипохлорита натрия NaOCl, можно показать, что соответствующее количество для 1 ампера и 1 часа составляет 1,4 г гипохлорита натрия.
Для 1 литра электролита и при условии, что гидроксид натрия или гипохлорит натрия хорошо перемешаны с ним, соответствующие молярные концентрации будут составлять примерно 0,04 М и 0,02 М соответственно.
* STP: Стандартная температура и давление: 1 атмосфера, 0 ⁰C

11.3 «Активные» электроды для травления – медь, цинк, алюминий и железо (мягкая сталь)

11.3.1 Разница между «активными» и инертными анодными электродами

Анод будет изготовлен из любого металла, который мы пожелаем травить; он будет покрыт резистом, на который нанесено изображение, обнажающее металлическую поверхность в этих местах для электролита. В отличие от использования инертного анода , анод, изготовленный из нашего травильного металла, скажем, цинка, действительно принимает участие в электрохимических реакциях, где он находится в контакте с электролитом : его атомы отдают электроны во внешнюю цепь и « растворяются» в электролите в виде положительных ионов. Помните, что скорость, с которой происходит это растворение или травление, зависит только от тока и времени травления: на практике уменьшенная площадь поверхности, доступная для травления из-за резиста, может влиять на фактические значения тока, которые могут быть получены, но больше ни на что.

11.3.2 Выделение газов на аноде (вытравленная пластина)

Как насчет ионов хлора и гидроксила или молекул воды, выделяющихся на аноде? В принципе эти несамопроизвольные газообразные реакции на аноде все еще могут протекать, но теперь они конкурируют с растворением самого металлического анода — металлических пластин алюминия, железа и цинка (самопроизвольные реакции) и меди (менее самопроизвольные, чем газообразные). реакции). Следовательно, предпочтительной реакцией является растворение металлических анодов, а не выделение хлора или кислорода. Выделение газообразного хлора может быть незначительным и, конечно, меньшим по сравнению с электролизом рассола (соответственно образование гипохлорита натрия, если оно вообще будет, должно быть меньшим).

Количество водорода, которое образуется на катоде, такое же, как и при электролизе рассола. Кроме того, для алюминиевых пластин паразитная реакция (независимая от тока) между алюминиевым анодом и водой электролита может привести к дополнительному выделению водорода.

Осторожный подход, обеспечивающий верхнюю оценку количества хлора, которое может быть произведено, состоит в том, чтобы предположить, что это количество такое же, как при электролизе рассола, хотя это не должно иметь место. Информация, полученная в области электрокоагуляции/флокуляции для очистки сточных вод — технологии, в которой для улавливания отходов используются нерастворимые гидроксиды металлов, образующиеся при растворении алюминиевых анодов, — позволяет предположить, что для образования газообразного хлора или кислорода вне ячейки требуется избыточное напряжение. . В перемешиваемом электролите молекулы хлора могут расходоваться на образование гипохлорита натрия, как уже обсуждалось. Что именно подразумевается под «чрезмерным», не указано, но рабочие напряжения обычно превышают 5 вольт. Имеющиеся системы электрохлорирования способны удерживать любые молекулы хлора, образовавшиеся в электролите, где они вступают в реакцию с образованием гипохлорита (см. приложение B)

Ни водород, ни кислород легко не растворяются в воде, поэтому при их образовании будут видны пузырьки обоих веществ. Напротив, при комнатной температуре хлор может поглощаться водой, около 4 г/л в зависимости от концентрации раствора хлорида натрия. Кроме того, как описано, любой газообразный хлор, образующийся в области анода, может реагировать с гидроксидом натрия. В результате, даже если образуется газообразный хлор, в течение некоторого времени он может оставаться в растворе электролита; ясно, что чем больше объем электролита, тем эффективнее это будет. Присутствие хлора можно обнаружить через нос при низких концентрациях, но на это нельзя полагаться как на средство определения его присутствия.

11.3.3 Побочные продукты, образующиеся в электролите

Помимо гидроксида натрия, в электролите могут образовываться другие продукты. Вторичные реакции между «растворенными» ионами металлов из анода и различными ионами в электролите могут протекать по ряду промежуточных путей, включающих образование более сложных ионов, но обычно конечным результатом является образование нерастворимых гидроксидов металлов, оксидов металлов или металлов. хлоридов в зависимости от используемого тока, времени травления и исходного состояния раствора электролита. Например, травление меди в растворе хлорида натрия может привести к яркому отображению цветов электролита, поскольку вторичные соединения меди изменяются от хлорида меди (II) CuCl ₂ – растворимая сине-зеленая пена – в гидроксид меди Cu(OH) ₂ – нерастворимое бледно-голубое желеобразное твердое вещество – в оксид меди Cu ₂ O – нерастворимые желтые или кирпично-красные частицы в зависимости от размера частиц.

Некоторые из этих побочных продуктов в концентрированной форме классифицируются как «вредные»; представляют ли они реальную проблему безопасности или удаления, во многом зависит от производимой концентрации. Полезное руководство по таким вопросам, «Листки безопасности учащихся», можно получить в CLEAPSS на сайте www.cleapss.org.uk

По сравнению с электролизом рассола с инертными электродами образование гидроксида натрия может быть меньше из-за конкуренции растворяющихся ионов металлов за гидроксильные ионы; возможное образование гипохлорита натрия должно быть меньше, учитывая, что хлор может образовываться в незначительных количествах. Опять же, для осторожной верхней оценки могут использоваться значения, полученные при электролизе рассола. Видно, что количества, образующиеся за одну операцию травления, малы; следует учитывать их возможный кумулятивный эффект после многих травлений. Присутствие этих соединений влияет на безопасную и экологически приемлемую утилизацию отработанного электролита.

При необходимости оценка возможные побочные продукты, образующиеся при растворении ионов металлов, могут быть получены без попытки следовать подробной химии. Во-первых, можно найти количество «растворенных» ионов металлов. из электродных реакций, а затем для предполагаемого конечного продукта количество можно найти по его химической формуле. Например, пропускание одного ампера в течение одного часа дает 1,2 г меди. Cu. Если конечным продуктом является хлорид меди CuCl2, расчетное количество 2,5 г; если это медь гидроксид Cu(OH) ₂ количество 1,9 г. Точно так же соответствующий Массы для травления алюминия составят: 0,3 г алюминия Al и 0,9 г алюминия. гидроксид алюминия Al(OH) ₃ .

11.4 Взгляд на практическое использование раствора хлорида натрия в качестве электролита

Использование электролита хлорида натрия для цинка, меди, железа и стали не дает очевидных преимуществ при травлении по сравнению с более простой комбинацией электролита из металла и соли того же металла. Травление алюминия несколько отличается, поскольку нет эквивалентного процесса с использованием той же системы электролитов на основе солей металлов. В этом случае может показаться, что независимо от того, какой подход используется, состав электролита будет меняться по мере использования и в конечном итоге потребует замены и утилизации. Не следует забывать об использовании пассивного травления солевым раствором сульфата/бордо, и стоит изучить возможность использования других солей, например карбоната натрия.

Цинковая пластина после электротравления
в хлоридно-натриевом электролите

Для учебных заведений или студий с открытым доступом можно предположить, что будет достаточный спрос на специальные установки электротравления для каждого металла, поэтому наличие одного электролита уменьшенная выгода. Однако низкая стоимость, простота обращения и доступность поваренной соли по сравнению с сульфатами металлов могут быть привлекательными для индивидуального травителя.

Образование водорода, возможность, хотя и небольшая, производства газообразного хлора и образование побочных продуктов, требующих обработки и удаления, указывают на необходимость проведения оценки безопасности. Недавно были высказаны серьезные опасения по поводу использования хлорида натрия в качестве электролита. Связанные с этим вопросы обсуждаются в приложении B. На данный момент использование хлорида натрия должно рассматриваться только опытным и информированным специалистом по электротравлению, который хочет изучить и оценить подход и способен провести оценку риска для своего конкретного хлорида натрия. система травления и безопасное проведение испытаний.

NEXT — Заключение

Текст А Крухера и Р.М. Перкин

Химия электролиза солевого раствора, используемого для травления различных металлов

Использование хлорида натрия (соляной или солевой раствор) в качестве электролита при гальваническом травлении или любом другом электротравлении часто пропагандируется и считается безопасным, удобным и экономичным. Но здесь задействованы сложные химические реакции, которые не так безопасны, как растворы, рекомендуемые для травления меди, цинка и стали, описанные в Green Prints и на этом веб-сайте.

Они возникают в результате разделения ионов хлора и ионов натрия в водном растворе и их реакции с ионами металла анодной пластины или в растворе. Между образующимися растворами происходят вторичные реакции, в результате которых образуются более или менее токсичные и неустойчивые осадки. Практически для всех металлов образуются большие объемы нерастворимых осадков, которые могут блокировать линии и препятствовать равномерному травлению, а также требуют частой фильтрации электролита. Всегда происходит обильное производство водорода, который взрывоопасен и вызывает аллергию у многих людей. Процесс электролиза необратим, другими словами, металл нельзя нанести на пластину или предмет, сделав его катодом вместо анода. Отфильтрованный раствор нельзя использовать бесконечно, так как его химический состав и концентрация могут меняться со временем, и его необходимо безопасно утилизировать.

Граверу-печатнику нецелесообразно рисковать контактом с этими растворами и газами, иметь проблему непредсказуемости результатов использования постепенно меняющегося электролита и сталкиваться с необходимостью утилизации отработанных растворов. Крайне неудобно иметь большие объемы осадка и иметь высокий уровень вентиляции над травильным баком для удаления газов. Помните, что, например, использование электролита сульфата цинка с цинковыми пластинами или сульфата меди с медными пластинами приводит к неизменному раствору, который требует лишь периодической фильтрации, обратимости, отсутствия осадка и газов. Я использую одни и те же решения с 1991, лишь изредка фильтруя и доливая их. Граверы не являются химиками, и от них нельзя ожидать, что они будут принимать чрезвычайные меры предосторожности, которые требуются в лаборатории для изоляции газов или опасных химических веществ, или знать, когда растворы, которые они используют, меняются и становятся непригодными для использования. Следует применять принцип предосторожности и использовать только проверенные методы.

Протравка солевым раствором сульфата

Использование смеси соли и сульфата меди под названием «Солевое травление сульфата» продвигается как альтернатива использованию «Бордо травление», которое представляет собой чистый сульфат меди для травления цинка, железа и алюминия без использования электричества. Обратите внимание, что при определенных обстоятельствах при добавлении соли к сульфату меди образуются хлорид меди (CuCl2) и сульфат натрия (NaSO4). Хлорид меди является очень токсичным химическим веществом. Сульфат натрия, известный как «глауберова соль», когда-то использовался как слабительное, а также является эвтектической солью, чья точка плавления в твердом состоянии составляет от 40°C до 50°C, что делает его пригодным для хранения тепла. См. ниже подробные сведения об обстоятельствах и пропорциях NaCl и CuSO4, которые могут вызвать реакцию.

Испытательная установка для электротравления раствором соли с различными металлы. Лабораторный блок питания, таймер, стеклянная банка с раствором соли — 175 грамм. соли/2,3 литра дистиллированной воды, электроды из каждого металла, испытанные в повернуть. Свежий солевой раствор для каждого теста

Общее описание процессов

Приведенные ниже описания подробно показывают процессы электролиза хлорида натрия (соляной раствор или рассол) и реакции с газообразным хлором, происходящие при травлении различных металлов.

Описаны и проиллюстрированы вторичные реакции между образующимися хлоридами металлов и едким натром, который всегда образуется при травлении металла. Перечислены опасности и пагубные последствия производимых химических веществ. Некоторые из этих реакций могут быть обнаружены при травлении солевым сульфатом, если он используется электролитически в пассивном процессе Galv-On или по ошибке в качестве электролита для травления меди.

Электролиз раствора хлорида натрия дает газообразный хлор на аноде и газообразный водород на катоде, в результате чего остается раствор гидроксида натрия (едкого натра). Если анод (+ve) инертен (например, платина или углерод), он не будет реагировать с ионами хлора, и газ будет выделяться в виде пузырьков, которые можно отделить и собрать. Положительные ионы натрия будут реагировать с водой, а не с отрицательным металлом катода (поясняется ниже), выделяя водород в виде газа. Вода (h3O) теряет ион водорода, оставляя HO, который соединяется с натрием, образуя гидроксид натрия (едкий натр).

Если анод представляет собой металлическую пластину, подлежащую травлению, то -ve Ион хлора соединяется с травленым металлом +ve ион (заряженный током) для производства хлорида, и большая часть хлора не выделяется в виде газа. Для Например, медная анодная пластина будет протравлена потеря одного иона меди, который связывается с двумя хлором ионы, образуя хлорид меди (II) (CuCl2). Затем растворимый гидроксид натрия будет реагировать с растворимым Хлорид меди для получения нерастворимой меди Гидроксид и растворимый хлорид натрия (по обмен ионами). Будучи нерастворимым, медь Гидроксид сначала будет виден как слегка желто-зеленый помутнение в растворе, а потом со временем утонет на дно в виде твердого порошкообразного осадка. Похожий реакции производятся цинком, железом или алюминием используются в качестве анодов, производя хлорид цинка (II), Хлорид железа (III) или хлорид алюминия (III), а затем реагируя с едким натром, чтобы оставить цинк Гидроксид (серый), гидроксид железа (черный) или Гидроксид алюминия (белый).

На практике в зависимости от тока и площади на металлической поверхности может образовываться пена. поверхность, на которой находится водород в пузырьках растворимого хлорид металла и едкий натр (см. иллюстрацию). Кроме того, в то время как ток течет формирование осадок кажется слегка заторможенным, поэтому при этом стадии электролит представляет собой смесь более или менее токсичных решения. После отключения тока осадок образуется быстрее, если пену перемешивают в электролит, а затем жидкость медленно очищается. Из-за осадка тарелка плоская на дне лотка с сетчатым катодом будет травить очень неравномерно. Даже с вертикальным цинковым анодом Гидроксид образует очень твердый слой на протравленном поверхность, препятствующая дальнейшему травлению через некоторое время. Травление стальных пластин дает очень разные результаты в зависимости от других металлов, которые сплавляются с чистое железо.