Gravure du cuivre par acide chlorhydrique et eau oxygénée : Quelle est la réaction ?

[invite43962c80]

Bonjour à toutes et tous,

Je grave assez régulièrement des plaques de circuit imprimé en utilisant un mélange d'acide chlorhydrique (23%) et d'eau oxygénée (30%) très légèrement dilué avec de l'eau du robinet.
Quand la plaque est plongée dans le mélange, un dégagement gazeux se produit et le mélange prend une teinte bleu/vert dont l'intensité dépend de la quantité de cuivre qui a été dissoute dans le mélange.
Je ne sais pas quelle est la nature exacte du gaz qui se dégage et je n'arrive pas à trouver de consensus sur le sujet parmi les sites qui décrivent cette méthode. Certains disent que c'est du dioxygène (O2), d'autre disent que c'est du dichlore (Cl2), d'autres disent simplement que c'est "toxique".
On m'a suggéré cette équation :

Cu + H2O2 + 2HCl --> 2 H2O + CuCl2

Celle-ci explique la "gravure" du cuivre et la couleur de la solution. Pour le dégagement, gazeux, il ne serait alors que la conséquence d'une réaction parasite de dégradation de l'eau oxygénée :

2 H2O2 --> 2 H2O + O2

Est-ce que ceci vous parait correct ?
De mon coté, j'étais arrivé à une double réaction selon ces équations :

H202 + 2Cu --> 2CuO + H2
CuO + 2HCl --> CuCl2 + H2O

Mes derniers cours de chimie remontent à presque 10 ans, j'ai malheureusement perdu quelques bases et il se peut donc que j'écrive de grosses bêtises. C'est pourquoi j'apprécierais si vous pouviez m'aider dans cette recherche.

Cordialement
Olivier
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[invitee2bb347d]

Bonjour à toutes et tous,

Je grave assez régulièrement des plaques de circuit imprimé en utilisant un mélange d'acide chlorhydrique (23%) et d'eau oxygénée (30%) très légèrement dilué avec de l'eau du robinet.
Quand la plaque est plongée dans le mélange, un dégagement gazeux se produit et le mélange prend une teinte bleu/vert dont l'intensité dépend de la quantité de cuivre qui a été dissoute dans le mélange.
Je ne sais pas quelle est la nature exacte du gaz qui se dégage et je n'arrive pas à trouver de consensus sur le sujet parmi les sites qui décrivent cette méthode. Certains disent que c'est du dioxygène (O2), d'autre disent que c'est du dichlore (Cl2) les deux sont possibles,plus ou moins simultanément, cela dépend des conditions

Cu + H2O2 + 2HCl --> 2 H2O + CuCl2 correct

Celle-ci explique la "gravure" du cuivre et la couleur de la solution. Pour le dégagement, gazeux, il ne serait alors que la conséquence d'une réaction parasite de dégradation de l'eau oxygénée :

2 H2O2 --> 2 H2O + O2 correct on peut y ajouter H2O2 + 2HCl = Cl2 + 2H2O

Est-ce que ceci vous parait correct ?
De mon coté, j'étais arrivé à une double réaction selon ces équations :

H202 + 2Cu --> 2CuO + H2 oublie ça, c'est impossible

j'ai mis les corrections

[moco]

Le gaz dichlore Cl₂ ne peut pas se dégager au contact du cuivre. Le cuivre réagirait aussitôt avec lui pour former CuCl₂.

Il est bien connu que l'eau oxygénée se décompose en H₂O et O₂ au contact des atomes de métaux comme les ions cuivre.

[invitee2bb347d]

au contact du cuivre certes non, mais une solution contenant H2O2 et HCl produit lentement du dichlore, donc mieux vaut faire cette réaction dans un endroit aéré ou sous la hotte.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Bonjour à tous,

Je déterre ce fil parce que j'ai trouvé un calculateur on line ici:

http://www.piclist.com/tecHREF/pcb/etch/CuCl2Calc.htm

Selon ce calculateur, 1 gr de HCl 20% mélangé avec 1 gr de H2O2 20%, dissout 0,37 gr de cuivre.
Il en va de même avec 1 gr HCl 10 % ou 1 %. On dissout toujours 0,37 gr de cuivre.

Par contre, la quantité de cuivre dissous est directement proportionnelle à la concentration du H2O2. Moitié moins de concentration de H2O2 => moitié moins de cuivre dissous.

Donc selon les réactions mentionnées ci-dessus:

H202 + 2Cu --> 2CuO + H2
CuO + 2HCl --> CuCl2 + H2O

On pourrait en conclure que c'est H2O2 qui se charge d'attaquer le cuivre. Le HCl n'est là que pour transformer l'oxyde de cuivre en chlorure et empêcher qu'il ,se redépose?

Est-ce que ce raisonnement vous semble juste? Est-ce que le calculateur vous semble juste?

Cela voudrait dire que l'on peut réutiliser la même solution pour graver des circuits imprimés presque indéfiniment. Avant de procéder à la gravure, il suffirait de rajouter un peu de H2O2, puisqu'une solution contenant H2O2 et HCl produit lentement du dichlore (et donc le H2O2 est lentement consommé entre deux séances de gravure).

C'est ce que l'on peut lire sur divers sites web.

http://www.instructables.com/id/Stop...-A-better-etc/

Toutefois, en pratique, on constate quand même qu'en faisant ça, la solution devient de moins en moins active au fil des séances de gravure, c'est-à-dire que le temps de gravure, qui n'est que de quelques secondes avec du HCl 20% et du H2O2 20% purs, devient de plus en plus long au fil des semaines, même en rajoutant à chaque fois une bonne quantité de H2O2.

Est-ce que c'est l'effet de la dilution, ou bien est-ce le chlorure de cuivre en solution qui ralentit la réaction?

Pour le savoir, j'ai essayé de concentrer la solution en la laissant au soleil. ça fonctionne bien, on arrive à avoir un précipité de CuCl sous forme de fines aiguilles vertes. Si on ajoute du H2O2 au surnageant (qui est donc saturé en CuCl) on arrive bien à dissoudre un peu de cuivre, mais on est très loin de l'activité de la solution initiale HCl + H2O2.

En conclusion, j'aurais tendance à penser que la présence de Chlorure de cuivre (Cu Cl ou Cu Cl2) ralentit la réaction, quoi qu'en disent les auteurs des sites web mentionnés. Il vaut mieux partir avec du H2O2 et du HCl purs à chaque fois. Une faible quantité suffit, vu l'activité de ce type de mélange.

A noter aussi que la réaction (laquelle?) est assez fortement exothermique.

Après avoir gravé un circuit avec du HCl et du H2O2 purs, 10 cc de chaque, les deux à 20%,(ça a pris 30 secondes), j'ai versé la solution dans un flacon de PVC. Je suis revenu moins d'une heure plus tard et j'ai eu la stupéfaction de voir que le flacon était complètement boursouflé et bien chaud au toucher. Ceci alors qu'il n'y avait que 20 cc de solution dans le flacon de 500 ml. Et c'est tout le flacon qui était boursouflé. Comme si de la vapeur à forte température (de quoi ramollir du PVC) s'était échappée du mélange. J'avais placé le bouchon sur le flacon, mais sans le serrer pour éviter qu'il n'éclate au cas où de la vapeur aurait été produite.
De quoi peut-il bien s'agir? par quoi la chaleur est-elle produite? Par la production lente de dichlore par le mélange HCl + H2O2? ou bien le cuivre joue-t-il un rôle?

Merci d'avance de vos remarques.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Voici quelques images et quelques réflexions. Et aussi quelques interrogations...

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1410200396
Voici la solution en voie d'évaporation. On commence à voir le précipité de chlorure de cuivre vert émeraude.

Selun wikipédia, Le chlorure de cuivre(I), communément appelé chlorure cuivreux est le plus bas chlorure du cuivre avec la formule CuCl. C'est un solide incolore.
Par contre, toujours selon la même source, Le chlorure de cuivre(II) CuCl2 possède une couleur bleu clair ou vert sous la forme bihydratée.
Conclusion: Le composé contenu dans ma solution est du chlorure de cuivre(II).

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1410200498
Et voici le précipité séché. Le chlorure de cuivre hydraté est vert. S'il contient moins d'eau, il vire au bleu.

Wikipédia ne parle pas de la solubilité du CuCl2 dans l'eau. Par contre, il dit que CuCl est insoluble dans l'eau.

Si je prends un peu de mon précipité et que je le verse dans de l'eau, il se dissout très facilement, en donnant une couleur....bleue. ça veut dire que si je le verse dans l'eau, il se deshydrate??

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1410201089

Il ne me reste plus qu'à trouver un usage pour tout ce bon CuCl2.

Bonne soirée

Yvan