способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония
Классы МПК: | C23G1/36 регенерация отработанных травильных растворов C25F7/02 регенерация использованных жидкостей |
Автор(ы): | Дроздович Валерий Брониславивич[BY], Курило Ирина Иосифовна[BY], Жарский Иван Михайлович[BY], Карпович Руслан Иосифович[BY] |
Патентообладатель(и): | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-08-06 публикация патента:
27.05.1997 |
Изобретение относится к электрохимическому производству и может быть использовано для регенерации отработанных травильных растворов в производстве печатных плат. Способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата включает химическое травление и электрохимическую регенерацию отработанного травильного раствора в двухкамерном электролизере, разделенном катионообменной мембраной, при этом отработанный травильный раствор подают в анодную камеру электролизера, а в катодную камеру - сернокислый раствор сульфата меди, полученный путем растворения двойной соли CuSO4
(NH4)2SO4
6H2O, выпадающей в осадок из отработанного травильного раствора при его охлаждении после 6 - 7 циклов процесса "травление-регенерация", при этом медь извлекают до концентрации 1,5 - 2 г/л, а в качестве катода используют титан с гладкой поверхностью. 1 табл.
Рисунок 1
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
Формула изобретения
Способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, включающий химическое травление и электрохимическую регенерацию отработанного травильного раствора в двухкамерном электролизере, разделенном катионообменной мембраной, отличающийся тем, что при регенерации отработанный травильный раствор подают в анодную камеру электролизера, а в катодную камеру сернокислый раствор сульфата меди, полученный путем растворения двойной соли СuSO4![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электрохимическому производству и может быть использовано для регенерации отработанных травильных растворов (ТР) производства печатных плат. Известен способ травления и регенерации ТР на основе персульфата аммония (ПА), включающий химическое травление и электрохимическую регенерацию [1] Электрохимическую регенерацию ведут непосредственно в процессе химического травления путем размещения электродов в ТР при катодной и анодной плотностях тока 1500 2000 и 500 1000 А/м2 соответственно с дозированной плачей концентрированной перекиси водорода. В качестве катода используют графит, в качестве анода платину. Электролиз ведут при температуре 50 55oC. Однако данный способ мало эффективен, так как в процессе электролизера на катоде происходит активное разложение персульфатиона, в связи с этим существенно снижается катодный выход по току меди. Кроме того, при повышенных температурах (50 55oC) крайне осложняется анодный синтез ПА [2] Проведение электрохимической регенерации непосредственно в ванне травления приводит к возникновению биполярного эффекта, что вызывает неравномерность травления. Вместе с этим существенным недостатком данного способа является также использование больших количеств перекиси водорода, что приводит к разбавлению раствора и дополнительным экономическим затратам. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ травления и трехстадийной регенерации травильного раствора с и использованием двухкамерного электролита с разделением катодного и анодного пространств катионообменной мембраной [3] Отработанный ТР предварительно поступает на первую ступень в электролизер, где извлекается более 60% меди при плотности тока 50 200 А/м2 и температуре 50oC в присутствии ингибирующих добавок. После этого раствор подается на вторую ступень регенерации в катодное пространство двухкамерного электролизера, где происходит полное извлечение меди и разложение ПА при катодной плотности тока 500 2000 А/м2. Затем раствор из катодной камеры переводят в анодную, где в присутствии ингибирующих добавок (тиоцианата, хлорида, мочевины и др.) в количестве 0,05 0,5 г/л при плотности тока 4000 7000 А/м2 синтезируется необходимое количество персульфатов с анодным выходом по току 85,1% при условии отсутствия пероксомоносульфатов, которые резко понижают анодный выход по току. Полученные растворы персульфатов используют в ванне травления. Недостатком этого способа является многостадийность и сложность аппаратурного оформления. Проведение процесса извлечения меди в бездиафрагменном электролизере и в бездиафрагменном электролизере и в катодном пространстве двухкамерного электролизера приводит к полному разложению персульфатов и, следовательно, снижению катодного выхода по току меди, что вызывает значительное увеличение энергозатрат. При этом также отсутствует возможность получения компактных катодных осадков меди. Кроме того, полное извлечение меди с ниpким выходом по току существенно увеличивает длительность проесса регенераии. Использование добавок различного типа на первой и третьей стадиях регенерации приводит к накоплению в растворе продуктов их деструкции, получаемых в процессе электролиза, что осложняет травление и приводит к необходимости периодической очистки. Для устранения указанных недостатков предложен способ травления и регенерации ТР на основе ПА в двухкамерном электролизере, разделенном катионообменной мембраной, включающий химическое травление и электрохимическую регенерацию, в котором для регенерации отработанный ТР подают в анодную камеру, а в катодную камеру подают сернокислый раствор сульфата меди, полученный путем растворения двойной соли CuSO4![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
Извлечение из меди ведут не полностью, т.к. при достижении концентрации меди в католите 1,5 2,0 г/л резко падает катодный выход по току и значительно ухудшается качество осадка. Для устранения этого необходимо снижать плотность тока, что существенно увеличит длительность процесса и повысит энергозатраты. Поэтому извлечение меди целесообразно проводить до остаточных концентраций 1,5 2,0 г/л. Наличие остаточных количеств меди в анолите позволяет стабилизировать параметры на стадии травления. В качестве катода используют гладкий титан, который ввиду пассивации обеспечивает легкость съема катодного осадка, обладает высокой коррозионной стойкостью и длительным ресурсом работы. При увеличении числа циклов "травление электрохимическая регенерация" наблюдается увеличение скорости травления, что объясняется накоплением в растворе сульфата аммония и образованием более стойких аммиачных комплексов. Однако это приводит к некоторому снижению катодного выхода по току. Поэтому после проведения 6 7 циклов "травление электрохимическая регенерация" отработанный ТР охлаждают до 7 10oC и отделяют выпавший осадок двойной соли CuSO4
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
По окончании процесса регенерации концентрации меди в католите составляет 2 г/л, а концентрация ПА в анолите 110 г/л. После корректировке (добавления 10 г/л ПА), раствор направляют в ванну травления. После проведения шести циклов "травление-регенерация" отработанный ТР охлаждают до температуры 10oC и отделяют выпавший кристаллический осадок. Полученный раствор, содержащий 65 г/л ПА, направляют в анодную камеру электролизера. Выпавший осадок двойной соли CuSO4
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
![способ травления и регенерации травильного раствора на основе персульфата аммония, патент № 2080414](/images/patents/392/2080051/183.gif)
Класс C23G1/36 регенерация отработанных травильных растворов
Класс C25F7/02 регенерация использованных жидкостей