Ätzen von Kupfer

Kupferätzung mit Eisen-(III)-chlorid

Sicherheitshinweise

Einige wichtige Tipps zu Aufbewahrung, Giftigkeit und 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.

Abraham Bosse: Ätzvorgang aus commons.wikimedia.org

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 für Kupfer 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

Bei der Kupferätzung entsteht aus der Reduktion des wasserlöslichen Eisen-(III)-chlorids zu wasserunlöslichem Eisen(II)-Chlorid ein brauner Kupferoxid-Schlamm, der sich in den geätzten Linien und Punkten niederschlägt und so die weitere Ätzung verhindert, bzw. verzögert.

Beim Lösen des Eisen-III-Chlorids in Wasser entstehen neben Eisenhydroxyd = Fe(OH)₃noch Salzsäure =HCl und basisches Eisenchlorid= Fe(OH)Cl_2. Die Oxydationsmittel in der Eisenchlorid-Lösung, z.B. Fe(OH)₃ undFe(OH)Cl₂ greifen das Kupfer an und bilden Kupferoxyd, das von der Salzsäure aufgelöst wird. Dabei entsteht aus dem dreiwertigen FeCl₃ das zweiwertige FeCl_2.

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, weil sie giftige Kupfersalze, Kupferoxyd und Eisenchlorür enthält.

Tips zur Verbesserung des Ätzvorganges

Um die Ätzung zu beschleunigen, muss das beim Ätzen entstehende Kupferchlorid, der sogenannte Ätzschlamm, durch ständige Bewegung der Wanne oder mit einem weichen Pinsel von der Platte entfernt werden. Manche empfehlen, die Platte umgekehrt in die Wanne zu legen, was allerdings den Nachteil hat, dass man den Ätzvorgang nicht mehr beobachten kann und dies bei Vernis mou zur Lackbeschädigung führt. Lohwasser empfiehlt einen Bausch Glaswolle oder eine Hühnerfeder um die Bläschen (bzw. den Ätzschlamm) von der Platte zu entfernen. Die Zugabe von 10% Salpetersäure hält das Kupferchlorid in Lösung.

Weil sich die Linien beim Ätzen gleichzeitig schwarz färben, erscheinen sie tiefer, als sie in Wahrheit geätzt sind. Die Ätzung lässt sich daher 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 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.

Es ist besser, die frische Ätzlösung mit 1%-igem Ammoniak oder mit Kupferspänen zu neutralisieren (abzustumpfen), damit die Ätzung gleichmäßig verläuft. Die Kristalle des Eisenchlorids können manchmal einen Überschuss an reiner Salzsäure haben und so als frische Lösung aggressiv ätzen. Die Ätzzeiten können dann nicht mehr kalkuliert werden. Ich verwende zum Abstumpfen haarfeine Drähte eines alten, abisolierten Elektrokabels (Litze), das ich nach dem Ansetzen von der frischen Säure „auffressen“ lasse.

Warme Bäder ätzen intensiver, kalte fast gar nicht. In einem temperierten Bad mit kontrollierter Bewegung und FeCl₃ ist der Ätzablauf genau 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 stellen.

Durch Farbveränderung zeigt sich bei der Lösung, wann sie verbraucht ist. Die frische Lösung ist orangefarbig, die verbrauchte wechselt nach grün.

Rezepturen

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.

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Hinweis
Die Seiten dieser Online-Ausgabe entsprechen nur in Ansätzen dem Buch.
Diese Website basiert auf dem Urmanuskript von 1997.
Als Buch erhältlich ist die 7. nochmals überarbeitete und erweiterte Auflage 2020.
➥ Wege zum Buch

Leseproben aus dem Buch als PDF-Auszüge: ➥ Inhaltsverzeichnis  // ➥ Einleitung //➥ Rezepturen+Ätzmittel // ➥ Chemikalienverzeichnis // ➥ Edeldruckverfahren

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