Les gravures chimiques du cuivre

Pour aller un peu plus loin que l’article sur la gravure, je vais détailler ici les différents types de gravure chimique que l’on peut utiliser (il en existe sans doute d’autres mais je ne les connais pas.)

Gravure à l’acide nitrique : HNO3

Préparation : Pas super facile

Dans le sens, pas super facile à manipuler vu que l’acide nitrique est très légèrement corrosif. Mon émailleur préféré m’a conseillé de mettre 3 volumes d’acide nitrique pour 10 volumes d’eau. Pour trouver de l’acide nitrique, ce n’est pas super simple non plus. Il existe encore quelques droguerie qui vendent ça mais c’est assez rare.

Dangerosité : euh ?  Dangereux !

Cette solution est pour les aventuriers. Les mecs qui n’ont pas peur des préparations dangereuses, pas peur de mettre leur vie en danger pour graver des plaques de cuivre. Déjà, théoriquement faut enfiler des gants résistants, des lunettes de protection, des vêtements couvrants et un masque à gaz pour éviter les projections et les émanations de gaz. Il ne faut bien entendu jamais oublier de ne jamais mettre de l’eau dans l’acide mais bien l’acide dans l’eau au risque de se faire brûler au 3eme degré. Le dégagement gazeux lors de la gravure est  très irritant pour les voix respiratoires. Bref, c’est dangereux.

Je traduis pour les chimistes : Cu + 4 HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O et le NO2 , c’est pas cool. 

Gravure : Efficace

La gravure est rapide (très rapide?…trop rapide ?) à condition que le vernis soit capable de résister. Normalement, c’est le procédé employé pour réaliser les gravures dite à eau forte. Mais tous mes essais avec ce produit ont été de lamentables échecs. Le vernis n’a jamais tenu. Mes pièces de cuivres ont perdu 1/3 de leur poids après chaque bain d’acide. Faut dire que je suis incapable d’attendre les 5 minutes nécessaires à la gravure alors, après une heure, la pièce est généralement rongée.

Conservation : Nickel

Je crois que cette solution se conserve bien dans un récipient hermétique (pour éviter les vapeurs). Il faut bien entendu prendre un récipient en verre ou en plastique capable de résister à la solution. Pour s’en débarasser, je mettais tout dans un bidon et j’emmenais ça à la déchetterie. Il est aussi possible de neutraliser la solution avec de la soude (on en trouve dans tous les magasins de bricolage) et vérifier au papier pH que la solution est redevenue neutre.

Gravure à l’acide chlorhydrique : HCl

Préparation : Pas super facile

Comme disait Aristote, « la gravure à l’acide chlorhydrique, c’est un peu relou à préparer ».  Une recette efficace pour la gravure du cuivre est 1 vol d’eau + 0.6vol de HCL à 30% + 0.3 vol d’eau oxygénée à 130 vol. La solution est transparente, c’est un bon point mais dangereuse à manipuler. L’acide chlorhydrique se trouve dans les magasins de bricolage traditionnels de type castorama.

Dangerosité : Dangereux

Comme pour l’acide nitrique, il faut avoir toutes les protections pour ne pas perdre, un bras, un oeil, ses cheveux. Contrairement à l’acide nitrique, le dégagement gazeux lors de la gravure est assez faible mais toujours très irritant pour les voix respiratoires. Bref, lui aussi est dangereux.

Gravure : Efficace

Ici, rien à redire, la gravure est rapide et propre si le vernis est capable de résister à l’attaque de l’acide. Ce n’est pas toujours le cas. Et quand je dit que la gravure est rapide…c’est le cas. C’est pas super adapté pour moi car, comme pour la cuisine, j’ai tendance à faire 15 000 trucs en même temps et oublier l’acide sur le feu. Le verdict est radical : la gravure est loupée. Il faut tout recommencer. Et second point : il ne faut pas oublier de très bien rincer la plaque au risque de voir le cuivre continuer à se graver.

Conservation : Parfait

Cette solution se conserve bien. Il faut la jeter quand elle est trop bleue (couleur due aux ions Cu2+). Pour neutraliser la solution, il faut la diluer dans un grand volume d’eau (toujours verser l’acide dans l’eau!!) et pouf, dans les toilettes. Enfin, …c’est ce que je fais… Les puristes pourront ajouter de la soude et vérifier au papier pH que la solution est redevenue neutre.

Gravure au persulfate d’amonium : (NH4)2S2O8

Préparation : Trop easy

Il est très facile de préparer la solution. Il suffit de mélanger 125g de persulfate d’ammonium sous forme de cristaux dans un litre d’eau froide (pour faciliter sa dissolution). Il faut mettre quelques cuillères de poudre dans de l’eau, touiller et pouf, la solution est prête. J’ai acheté le persulfate d’ammonium, sur un site web spécialisé en micro-électronique (www.micro-modele.fr mais y’en a plein d’autres).

Dangerosité : Un peu dangereux mais ça va

Comme tous ces produits, il est conseillé d’éviter le contact avec la peau. Lors de la gravure, il se produit un dégagement d’ammoniaque… c’est pas top, il faut donc travailler en extérieur. Ce dégagement est dû à la réaction avec l’eau donc évitez de respirer la solution après y avoir mis le persulfate en poudre.

Je traduis pour les chimistes : (NH4)2S2O8  + H20 =  S2O82− + 2NH4+ + H2O   Or   NH4+ + H2O = NH3(gazeux) + H3O+ 

Gravure : Parfait

Ce produit permet de faire des gravures fines et, comme c’est une solution transparente, cela permet de voir l’avancée de la gravure. Un bon point. Il est préférable de chauffer le produit au bain marie aux alentours de 40°C pour accélérer le processus de gravure. Et donc au fur et à mesure que le cuivre va, techniquement parlant, se faire bouffer, la solution va virer au bleu à cause des ions Cu2+. Que c’est beau !!

Conservation : Bof

Je crois que les ions S2O82− s’oxydent et que donc leur concentration diminue avec le temps. Donc grosso modo la solution est rapidement fichue. Le moyen que j’ai trouvé pour gagner un peu de temps c’est de mettre la solution dans un bidon à soufflet qu’on trouve dans les labos photo. Ça permet de virer l’air et donc d’éviter le principe d’oxydation. Pour se débarrasser de la solution usagée, c’est plus chi… il faut la déposer à la déchetterie en bidon étanche et étiqueté.

Gravure au persulfate de sodium : Na2O8S2

Préparation : Trop easy

Aussi facile à préparer que le persulfate d’ammonium. C’est aussi autour de 125g pour un litre. Il faut mettre quelques cuillères de poudre dans de l’eau et pouf, la solution est prète.

Dangerosité : ça passe

Lors de la gravure, il n’y a pas de dégagement gazeux si vous chauffez autour de 40°C pour accélérer le processus. Je crois que le persulfate de sodium produit des gaz toxique si la solution est chauffée à 100°C. Donc si vous ne chauffez pas à ce point, aucun souci. Par contre, il est conseillé d’éviter le contact avec la peau (et d’éviter de l’ingérer et d’en donner au chat).

Gravure :  Parfait

On obtient les mêmes résultats qu’avec le persulfate d’ammonium à condition que la solution soit chauffée autour de 45-50°C. Mais je dis ça j’ai jamais testé le produit.

Conservation : Bof

C’est comme le persulfate d’ammonium, elle s’oxyde avec le temps et donc se conserve mal.

Gravure au perchlorure de fer : FeCl3

Préparation : ça passe

Le perchlo s’achète soit tout prêt en bidon soit sous forme de granules jaunes à dissoudre dans l’eau. ça marche mieux lorsqu’il est chauffé (apparemment 40°C c’est idéal, au-delà de 48°C il dégage des gaz toxiques). Par contre la solution est brune (difficile de voir la pièce gravée) et extrêmement tachante que ce soit pour les fringues, pour le récipient, pour les éléments posés à proximité. Que celui qui n’a jamais rien salopé avec du perchlorure de fer me jette la première pierre.

Dangerosité : ça passe

A part ne pas manipuler sans gants et ne pas boire, il n’y a pas trop de danger à manipuler du perchlo. Pas de gaz, moins corrosif que l’acide chlorhydrique, ça reste quand même un produit à manipuler avec attention.

Gravure : ça passe

Le perchlo est parfait pour le cuivre, il grave doucement. Par contre, la gravure est facilitée si la solution est chauffée. Le mieux même c’est d’avoir une graveuse à bulles, qui est vendue avec une résistance chauffante et une pompe bulleur. Ça permet d’avoir une gravure plus homogène apparemment. J’ai testé avec la machine du boulot et en effet. Le résultat est parfait. J’ai bousillé mon jean Gucci mais à part ça, c’est parfait.

Conservation : ça passe

La solution se conserve très bien dans un récipient hermétique. Quand elle devient trop verte, il faut la jeter. Pour cela, vous pouvez soit les porter en bidon étanche étiqueté à la déchetterie, soit le neutraliser avec une base. Pour cela, deux solutions : acheter un kit de neutralisation ou le faire vous-même. Les kit coûtent super cher donc le mieux c’est encore de prendre de la soude caustique que l’on trouve dans n’importe quel magasin de bricolage et du papier pH que l’on trouve dans n’importe quelle pharmacie. Il faut verser progressivement la soude dans la solution acide et de contrôler le pH qui doit être de 7 pour que la solution soit neutre. Vous oubliez tout ça pendant quelques jours pour que ça s’évapore puis vous jetez le dépôt sec à la poubelle. C’est plié.

Mais alors ? Que choisir ?

Moi, vu mon caractère étourdi, mon impatience naturelle et mes oublis fréquents, j’ai opté pour le persulfate d’ammonium. Facile à se procurer, facile à stocker. Un peu plus chiant pour s’en débarrasser certes. J’ai mis la solution dans un pot de confiture. Je la mets au bain marie plaque électrique réglée au minimum pour être autour de 40°C. Et je descends voir l’avancé du travail toutes les 20/30 minutes. Si je suis un peu en retard, c’est pas dramatique. Et si je me mets du persulfate sur les mains, je rince bien et ça suffit. Je ne cours pas le risque de me retrouver avec un trou au milieu. Après, toutes les solutions sont biens. Faut voir en fonction de vos besoins et capacités.

Pour en savoir plus (de police et moins d’artistes) :

http://wiki.jelectronique.com/realisation_de_circuits_imprimes

http://www.heavyplastic.com/index.php?option=com_content&task=view&id=235&Itemid=99999999&limit=1&limitstart=1

http://www.gravuresurcuivre.com/heliogravure/gravure-au-perchlorure/