ШВИДКІСТЬ І ЯКІСТЬ ТРАВЛЕННЯ МІДІ У ХЛОРИДНИХ ЕЛЕКТРОЛІТАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2026.01.10Ключові слова:
мідь, травлення, хлоридні електроліти, енергія активації, порядок реакції, лімітуюча стадія, точність травленняАнотація
Травлення міді та її селективне розчинення зі сплавів широко застосовуються в електронній та приладобудівній промисловості у процесі виготовлення друкованих плат. Підвищення ефективності хімічного розчинення міді вимагає глибокого розуміння механізму процесу та можливості контролювати швидкість стадій, що обмежують швидкість реакції. Метою даного дослідження є визначення макрокінетичних параметрів хімічного розчинення міді в розчинах хлоридів різного складу: констант швидкості реакції, ступенів реакції для окремих компонентів та енергії активації, а також визначення природи стадії, що обмежує швидкість реакції, та точності травлення. Показано, що залежності швидкості травлення від потенціалу при високих швидкостях обертання мають S-подібну форму з наявністю ділянки постійної швидкості травлення в діапазоні потенціалів від –1,0 до 1,0 В. Це зумовлено частковим екрануванням поверхні міді важкорозчинною сіллю CuCl під час видалення пухкої частини нальоту. Розчинення міді відбувається через пори та тріщини шару CuCl. Були визначені значення константи швидкості травлення k при різних температурах. При температурі 20 °C значення k становить, м/с: при використанні розчину FeCl₃ – 2,8·10−5; CuCl₂ – 4,28·10−6. Значення енергії активації травлення міді (кДж/моль) у розчинах FeCl3 становить 12,8 та у розчинах CuCl2 – 22,5, що вказує на дифузійне обмеження процессу та надає можливість регулювання кінетичних параметрів процесу під час перемішування. Травлення в розчинах купрум-аміаку (Ea = 31,8 кДж/моль) характеризується змішаним дифузійно-кінетичним контролем. Порядок реакції для іонів Cu(II) було визначено як 1,02, а для іонів Cl− – як 1,98, що дозволило записати кінетичне рівняння реакції. Найвища точність травлення міді під дифузійним контролем була зафіксована при використанні кислих розчинів CuCl2, FeCl3 та їх сумішей. Потенціал для вивчення механізму та кінетики процесів травлення полягає як у збагаченні теоретичного розуміння шляхів розчинення міді в різних середовищах, так і в розумінні можливої поведінки інших багатовалентних металів за подібних умов.
Посилання
Atta, R.M. (2022). Effect of applying air pressure during wet etching of micro copper PCB tracks with ferric chloride. International Journal of Materials Research. 113(9). 795−808. https://doi.org/10.1515/ijmr-2021-8343
Fateh, A., Aliofkhazraei, M., Rezvanian, A.R. (2020). Review of corrosive environments for copper and its corrosion inhibitors. Arab. J. Chem. 13(1), 481–544.https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.05.021
Bacelis, A., Veleva, L., Alpuche-Avilés, M.A. (2020). Copper corrosion behavior in simulated concrete-pore solutions. Metals. 10(4), 474. https://www.mdpi.com/2075-4701/10/4/474
Zhao, H., Chang, J., Boika, A., Bard, A.J. (2013). Electrochemistry of high concentration copper chloride complexes. Anal. Chem. 85(16). 7696–7703. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ac4016769
Lin, W., Wong, C.P. (2011). Fast etching of copper in thionyl chloride/acetonitrile solutions. Corrosion Science. 53(10), 3055–3057. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.06.031
Wang, Z., Che, J., Ye, C. (2010). Application of ferric chloride both as oxidant and complexant to enhance the dissolution of metallic copper. Hydrometallurgy. 105(1−2). 69–74. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2010.07.013
Sisso, O., Dor, S., Eliyahu, D., Sabatani, E., Eliaz, N. (2020). Corrosion inhibition of copper in ferric chloride solutions with organic inhibitors. npj Mater Degrad. 4, 38. https://doi.org/10.1038/s41529-020-00139-0
Allen, D.M., Almond, H.J.A. (2004). Characterization of aqueous ferric chloride etchants used in industrial photochemical machining. J. Mater. Process. Technol. 149(1−3). 238–245. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.02.044
Serga, V., Zarkov, F., Blumbergs, E., Shishkin, A., Baronins, Ja., Elsts, E., Pankratov, V. (2022). Leaching of Gold and Copper from Printed Circuit Boards under the Alternating Current Action in Hydrochloric Acid Electrolytes. Metals. 12(11). 1953. https://doi.org/10.3390/met12111953
Haonan H.D., Whai Shin O.A., Moment A.J. (2025). Investigation of in-situ mechanical and chemical etching: A milder hydrometallurgical approach for Au, Ni, and Cu recovery from printed circuit boards. Resources, Conservation and Recycling. 212, 108013. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2024.108013
Sronsri, С., Wanpasuk Sittipol, W., Panitantum, N., Kongpop U-yen. (2021) Optimization of elemental recovery from electronic wastes using a mild oxidizer. Waste Management. 135, 420–427.
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.09.027
Kreizer, I., Tutukina, N., Zartsyn, I., Marshakov, I. (2002). The Dissolution of a Copper Cathode in Acidic Chloride Solutions. Protection of Metals. 38, 226–232. https://doi.org/10.1023/A:1015609103529
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All materials are published under the terms of the Creative
Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license. This
license allows:
-free copying and distribution of material in any format;
-adaptation and processing of the material for any purpose,
including commercial;
-subject to mandatory indication of authorship and reference
to the original source.
Full license text: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
