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Kupferätzung mit Eisen-(III)-chlorid
Sicherheitshinweise
Einige wichtige Tipps zum Ätzen mit Kupfer, zur Aufbewahrung, Giftigkeit und zum Ansatz von 🛒 ➜ Eisen-III-Chlorid:
Es ist in Drogerien, Apotheken und im Fachhandel in Stücken erhältlich. Da es stark hygroskopisch (wasseranziehend) ist, darf es niemals in Papiertüten oder Behältnissen aufbewahrt werden, die sich bei Feuchtigkeit auflösen. Kunststoff- oder Glasflaschen sind besser geeignet. Selbstverständlich sind auch Metallgefäße (Dosen) ungeeignet, ebenso Metalldeckel auf den Gläsern, denn FeCl3 ätzt Metalle. Beim ➥ Umgang mit Säure oder Eisen-(III)- Chlorid müssen Sie Gummihandschuhe und eine Schutzbrille tragen.
Eisen-(III)-chlorid ist giftig!
Hinweise zum Umgang und zu Gefährdungen durch Eisen(III)Chlorid finden Sie in der ➥ GESTIS-Stoffdatenbank. Weil in der Eisen-III-Chlorid-Lösung Salzsäure entstehen kann, darf keine andere Chemikalie – vor allem kein Reinigungsmittel – in die Lösung gelangen. Das dabei möglicherweise entstehende Chlorgas war ein Kampfgas des Ersten und Zweiten Weltkrieges.
Ansatz der FeCl3-Lösung
Das günstigste Lösungsverhältnis liegt zwischen 35° Bé und 42° Bé. Die Betriebe ziehen FeCl3-Lösung der Salpetersäure und dem holländischen Bad vor, weil sich die Ätzergebnisse durch die unterschiedliche Wärmeentwicklung beim Ätzen nicht exakt steuern lassen. Der Nachteil von FeCl3 ist, dass der Ätzvorgang optisch nicht verfolgt werden kann. Daher sind für den Künstler die anderen Ätzlösungen eher angeraten, auch wenn sie nicht den Ansprüchen eines High-Tech-Vierfarbdruckes genügen.
Preissig: 36°, 1:1
Preissig empfiehlt eine halb so konzentrierte Lösung. Er verwendet zur Kupferätzung eine Lösung von 36° Bé, die er 1:1 mit Wasser verdünnt.
Krejca: 32-34°
Er ätzt mit FeCl3 in einer Konzentration zwischen 32°-34° Bè. Als Ätztemperatur empfiehlt er 24°C. Er löst dazu 2 kg zerstoßenes Kristallsalz in 1 Liter Wasser auf.
Hayter: 45°, 1:1
Auch Hayter nimmt eine gesättigte Lösung mit 45°Bé, die er mit derselben Menge Wasser vermischt.
Technischer Tiefdruck: 42° bzw. 34°
In Tiefdruckereien wird zur exakten Bestimmung des Eisen-III-Chlorid-Gehalts (Frischegehalts der Lösung) ein sogenanntes Acidometer (elektronisch) oder ein Araeometer verwendet. Letzteres zeigt die Dichte der Lösung in °Bé an. Tiefdruckereien arbeiteten mit FeCl3-Lösung mit 42° Bé, bzw. verdünnt auf 34° Bé.
Vorätzen
Damit der Ätzverlauf gleichmäßiger verläuft, empfiehlt Krejca ein Vorätzen. Er taucht die Platte für einige Zeit in eine verbrauchte, erschöpfte Eisen-III-Chlorid-Lösung.
Eigenschaften von FeCl3
Der Ätzfaktor von Kupfer und Eisen-III-Chlorid beträgt 3,8. Das bedeutet, Eisen-(III)-Chlorid ätzt Kupfer 3,8 mal stärker in die Tiefe als in die Breite. Bei Zink beträgt der Ätzfaktor 2. Zink ergibt also breitere und nicht so tiefe Ätzlinien.
Chemischer Ablauf mit FeCl3
Beim Ätzen von Kupfer entsteht aus der Reduktion des wasserlöslichen Eisen-(III)-chlorids zu wasserunlöslichem Eisen(II)-Chlorid ein brauner Kupferoxid-Schlamm. Dieser schlägt sich in den geätzten Linien und Punkten nieder und verhindert (bzw. verzögert) so die weitere Ätzung.
Beim Lösen des Eisen-III-Chlorids in Wasser entstehen neben Eisenhydroxyd = Fe(OH)3noch Salzsäure =HCl und basisches Eisenchlorid= Fe(OH)Cl2. Die Oxydationsmittel in der Eisenchlorid-Lösung, z.B. Fe(OH)3 undFe(OH)Cl2 greifen bei der Kupferätzung das Kupfer an und bilden Kupferoxyd, das von der Salzsäure aufgelöst wird. Dabei entsteht aus dem dreiwertigen FeCl3 das zweiwertige FeCl2.
Hauptreaktionsgleichung:
Cu + 2 FeCl2 –> CuCl2 + 2 FeCl2
Die verbrauchte Lösung färbt sich durch das Eisenchlorür FeCl2 und das Kupferchlorid CuCl2 grünlich. Außerdem enthält die verbrauchte Lösung Kupferchlorür CuCl. Die verbrauchte Lösung gehört nicht in den Abfluss, sondern zum Sondermüll. Sie enthält giftige Kupfersalze, Kupferoxyd und Eisenchlorür.
Tips zur Verbesserung der Kupferätzung
Um die Ätzung zu beschleunigen, muss das beim Ätzen von Kupfer entstehende Kupferchlorid, der sogenannte Ätzschlamm, von der Platte entfernt werden. Dies erfolgt durch ständige Bewegung der Wanne oder mit einem weichen Pinsel. Manche empfehlen, die Platte umgekehrt in die Wanne zu legen, was den Nachteil hat, dass der Ätzvorgang nicht mehr beobachten werden kann und bei Vernis mou zur eine Lackbeschädigung erfolgt. Lohwasser empfiehlt das Verwenden eines Bausches Glaswolle oder einer Hühnerfeder um die Bläschen (bzw. den Ätzschlamm) von der Platte zu entfernen. Auch die Zugabe von 10% Salpetersäure hält das Kupferchlorid in Lösung.
Weil sich die Linien beim Ätzen gleichzeitig schwarz färben, erscheinen sie tiefer, als diese in Wahrheit geätzt sind. Die Ätzung lässt sich deshalb schwer beurteilen. Den Schleier können Sie durch kurzes Eintauchen in wässrige Salpetersäurelösung entfernen. (Handschuhe!)
In Tiefdruckanstalten wird die Platte entweder von unten aus Düsen gleichmäßig mit Lösung besprüht oder diese mit Schaufeln ständig auf die Platte gespritzt. Bei anderen Vorrichtungen fließt die Lösung ständig über die Platte herab. Ähnliche Apparate kann sich der versierte Amateur selbst herstellen.
Abstumpfen und Temperieren
Es ist besser, die frische Ätzlösung vor der Verwendung mit 1%-igem Ammoniak oder mit Kupferspänen „abzustumpfen“, damit die Ätzung gleichmäßig verläuft. Die Kristalle des Eisenchlorids können manchmal einen Überschuss an reiner Salzsäure besitzen und so als frische Lösung zu aggressiv ätzen. Die Ätzzeiten lassen sich dann nicht mehr kalkulieren. Ich verwende zum Abstumpfen haarfeine Drähte eines alten, abisolierten Elektrokabels (Litze) und lasse das nach dem Ansetzen von der frischen Säure „auffressen“.
Warme Bäder ätzen intensiver, kalte fast gar nicht. In einem temperierten Bad mit kontrollierter Bewegung und FeCl3 ist der Ätzablauf exakt steuerbar. Die Lösung arbeitet am besten, wenn sie auf 40°C temperiert wird. Sie können zum Temperieren die Ätzwanne in eine zweite, größere mit warmem Wasser oder auf eine Warmhalteplatte stellen.
Durch Farbveränderung zeigt sich bei der Lösung, wann sie verbraucht ist. Die frische Lösung ist orangefarbig, die verbrauchte wechselt zu grün.
Rezepturen zum Ätzen von Kupfer
Rezept 1:
Zutaten:
- 250 g Eisen-(III)-chlorid
- 750 ml Wasser
Hinweis:
Traudl Riess empfiehlt 1 Teil FeCl3 und 3 Teile H2O.
Rezept 2
Zutaten:
- 200 g Eisen-(III)-chlorid
- 1000 ml Wasser
Hinweis:
Kupfer wird mit einer Lösung von 200 gr Eisen-(III)-chlorid auf 1 Liter Wasser geätzt.
Auffrischen der Lösung
Mit einem alten Kaffeefilter und einem Trichter können Sie ab und zu die ausgefällten Bestandteile herausfiltern und die Lösung wieder etwas klären.
Bezugsquellen
🛒➜ Natriumpersulfat
🛒➜ Eisen-III-Chlorid
🛒➜ Schwefelsäure
🛒➜ Salzsäure 33%
🛒➜ Natriumhydroxid, Ätznatron, NaOH, kaustisches Soda (1kg Perlen, z.B. Herstellung von Seife)
🛒➜ Schlämmkreide
🛒➜ Aceton (Nagelreiniger)
🛒➜ Zitronensäure (Entkalker)
🛒➜ Stahlwolle (0000, extra fein)
Anmerkung:
Die Onlineversion basiert auf dem ersten Buchmanuskript von 1997 und ist mit dem Buch nur noch in Ansätzen vergleichbar. Die Seiten dieses Webauftritts enthalten oft nur wenige, kurze Absätze. Das Buch ist zweispaltig gedruckt, damit die Informationen zwischen zwei Buchdeckel passen. Das Buch enthält hauptsächlich „Input“ – die Website dient als ergänzender ‚Bildspeicher‘.
Erhältlich ist das Buch in erweiterten 7.Auflage mit 232 DIN-A4-Seiten.
Sicherheitshinweis:
Informieren Sie sich vor der Anwendung der Rezepturen unbedingt auch aus anderen Quellen! Beachten Sie das Kapitel ➥ Vorsicht Chemie!
Die Rezepturen sind der (historischen) Fachliteratur entnommen, sind nur teilweise selbst getestet und können (Übertragungs-)Fehler enthalten.
Quellenangaben zur Herkunft der Rezepturen finden Sie im Buch. Ich empfehle dringend, sich vor Anwendung der Rezepturen stets die Etiketten, Warnhinweise und Anleitungen durchzulesen, die mit den Chemikalien geliefert werden und fachkundigen Rat einzuholen. Chemikalien (und auch Naturstoffe) können karzinogen, erbgutschädigend und gesundheitsschädlich sein. Verwenden Sie Handschuhe und weitere Schutzmaßnahmen wie Mundschutz etc.
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