專利名稱：微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷電路板行業(yè)中微蝕廢液的循環(huán)再生技術(shù)及廢液中金屬銅的回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)和家電行業(yè)的基礎(chǔ)，近二十年來重污染行業(yè)之一的印制電路板行業(yè)紛紛向中國轉(zhuǎn)移，使得中國的印制電路板行業(yè)近年一直保持10 12%的年增長速度，目前有印制電路板大小企業(yè)5000多家，年產(chǎn)量達(dá)到1.2億平方米，居全球第二。在印制電路板制作工藝中，微蝕液主要是對(duì)銅表面進(jìn)行微蝕刻，以清潔和粗化銅表面，幫助提高銅表面與干膜、濕膜、半固化片以及防焊油墨等的結(jié)合力。目前常用的方法是采用過硫酸鈉或硫酸雙氧水體系微蝕液，借助微蝕液中的酸使銅箔侵蝕而釋放銅離子，隨著微蝕刻的進(jìn)行，銅離子的濃度上升，故微蝕液經(jīng)過一段時(shí)間， 當(dāng)銅離子濃度上升到40 50克每升時(shí)，微蝕能力越來越差，必須更換新鮮的微蝕液。現(xiàn)今的廢液處理方法是中和處理，其中含銅量較低，同傳統(tǒng)的方法處理沒有效益可言，因此沒有單位愿意回收。通常的做法是排到線路板廠的廢水處理站，加堿變成銅污泥，變成固體廢物后交由專門環(huán)保公司處理，這樣既增加了公司的廢水處理成本，也增加了固體廢物和污染物排放總量，不僅浪費(fèi)了原材料，對(duì)廢液中的金屬銅廉價(jià)處理，同時(shí)對(duì)環(huán)保造成一定的危害，也不符合國家節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的環(huán)保要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)， 專門為處理微蝕廢液而設(shè)計(jì)的全封閉系統(tǒng)，無任何廢水、廢氣和廢物排放，使用圓筒式電解設(shè)計(jì)，性能優(yōu)越，使用壽命長。本發(fā)明提出的一種微蝕液的循環(huán)再生及銅的回收裝置，包括微蝕工作槽、電解回收及再生槽、PLC控制器，所述電解回收及再生槽與微蝕工作槽通過耐酸泵浦和管道相連， PLC控制器采用生產(chǎn)線入板信號(hào)控制電解回收及再生槽；所述電解回收及再生槽的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)圓筒狀的電解槽。所述圓筒狀的電解槽包括陽極和陰極，該陽極采用圓筒式設(shè)計(jì)，以鈦為基材，內(nèi)層涂覆有釕或銥的單一貴金屬氧化物涂層；該陰極設(shè)置于陽極的圓筒內(nèi)。所述陰極采用采用純鈦或鈦合金的金屬材料。所述陰極為圓管或圓柱結(jié)構(gòu)，并采用從陰極圓管或圓柱中間穿過圓心插入、固定一塊絕緣材料板的方式，或在陰極圓管或圓柱上通過涂覆、固定絕緣層的方式，以確保沉積在圓管或圓柱陰極上的銅層呈兩個(gè)半圓形，方便后續(xù)可以很容易地將沉積的銅層從陰極上剝落下來。所述圓筒狀電解槽，其陰陽極之間凈距離在50-100mm之間。所述陰陽極面積比可以達(dá)到1 2至1 5。
本發(fā)明微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、對(duì)比于傳統(tǒng)的平板式電解回收設(shè)備，本發(fā)明的系統(tǒng)除了兼顧其全封閉，無任何廢水、廢氣和廢物排放，它的性能更優(yōu)越，使用壽命長，能將微蝕廢液再生并返回微蝕槽使用，提供穩(wěn)定的微蝕效果；2、使用圓筒式電解設(shè)計(jì)，陰陽極面積比可以控制在1 2到1 5之間，對(duì)于利用鐵鹽腐蝕作業(yè)的系統(tǒng)，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110111309. 4的“可循環(huán)再用銅和銅合金表面微蝕刻處理劑及處理系統(tǒng)”，配合本發(fā)明的設(shè)備設(shè)計(jì)，其陰極電流密度可以大大提高，既可以提高回收銅的工作效率，也可以顯著提高其電解效率；3、本發(fā)明圓筒式電解設(shè)計(jì)，陽極因?yàn)槠涿娣e設(shè)計(jì)較大而可以保證其電流密度相對(duì)較小，故可以提高涂覆釕或銥的單一貴金屬氧化物DSA陽極的使用壽命；4、本發(fā)明電解槽設(shè)計(jì)的陰極采用鈦或鈦合金材料，并利用絕緣材料將圓管或圓柱式導(dǎo)電材料分割成兩個(gè)半圓形的陰極面，方便剝落電解沉積在其上的金屬銅層，并實(shí)現(xiàn)陰極的循環(huán)使用，從而更好的創(chuàng)造并提升了經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)保效益。


圖1是本發(fā)明微蝕液的循環(huán)再生及銅的回收系統(tǒng)的整體工作示意圖。圖2是本發(fā)明微蝕液的循環(huán)再生及銅的回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的圓筒電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明所述可循環(huán)使用的陰極的結(jié)構(gòu)示意圖。10:微蝕工作槽20:電解回收及再生槽21:陽極22:陰極23 絕緣分割板或絕緣涂覆層 30 =PLC控制器40 整流器50 泵浦
具體實(shí)施例方式如圖1和2所示，本發(fā)明所述電解回收及再生槽20與微蝕工作槽10通過耐酸堿泵浦50及管道相連；微蝕刻藥劑在微蝕工作槽10中微蝕刻銅后，銅含量升高，工作液微蝕刻能力降低而失效；再通過泵浦50將這些失效的工作液打入電解回收及再生槽20中，降低其中銅離子濃度并恢復(fù)其微蝕刻能力，又再次進(jìn)入微蝕工作槽10進(jìn)行微蝕刻作業(yè)，如是循環(huán)。PLC控制器30與微蝕刻工作槽10、電解回收及再生槽20以及整流器40相連接，保證整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。本發(fā)明的PLC控制器30采用生產(chǎn)線入板信號(hào)控制電解回收及再生槽20 ；當(dāng)生產(chǎn)線開始生產(chǎn)，微蝕工作槽10中的入板感應(yīng)器將信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器30，PLC控制器30開啟泵浦50和電解回收及再生槽20的電源，并以程式設(shè)定的電流開始電解回收工作。如圖3和4所示，本發(fā)明所述的電解回收及再生槽20內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)(在本發(fā)明的實(shí)施例中，設(shè)置有四個(gè)圓筒電解槽)圓筒狀的電解槽。其中，陽極21采用圓筒式設(shè)計(jì)，以鈦為基材，內(nèi)層涂覆有釕或銥的單一貴金屬氧化物涂層；陰極22設(shè)置于陽極21的圓筒內(nèi)，采用純鈦或鈦合金的金屬材料，如圖4所示，該陰極圓管或圓柱上，利用絕緣分割板(PP，PTFE等)23，或者直接在陰極22圓筒上設(shè)置絕緣涂覆層23，將圓管或圓柱分割成兩
4個(gè)半圓形的陰極面，或其它類似的方式，保證在系統(tǒng)正常工作時(shí)沉積在陰極22上的銅層呈半圓形而不是連接形成圓筒，以確保當(dāng)沉積一定厚度的金屬銅后，容易將陰極22上的銅層剝落而陰極可以繼續(xù)循環(huán)使用。根據(jù)具體設(shè)計(jì)，本發(fā)明實(shí)施例的圓筒電解槽的陰陽極之間，其凈距離在50-100mm 之間，微蝕刻藥劑由微蝕工作槽10通過耐蝕泵浦50作循環(huán)的動(dòng)力，由電解回收及再生槽20 的底部進(jìn)入槽體，經(jīng)過循環(huán)再生及金屬銅沉積在陰極22上被回收后，再返回至微蝕工作槽 10繼續(xù)工作。在直流電的作用下，陰陽極的電解反應(yīng)是在圓筒狀的陽極21上發(fā)生反應(yīng)Fe2+ — Fe3+ ；02_ — O0在圓筒狀的陰極22上發(fā)生反應(yīng)Cu2+ — Cu0 ；Fe3+ — Fe2+本發(fā)明采用的圓筒電解槽設(shè)計(jì)，陰陽極面積比可以達(dá)到1 2至1 5，這樣的設(shè)計(jì)，可以保證陽極的電流密度較低(通常在4-8ASD)，陽極的主要反應(yīng)是!^2+ — Fe3+,避免了不必要的析氧反應(yīng)，也可以延長陽極的使用壽命，降低成本；而在陰極，因?yàn)殡姌O電位差的緣故，反應(yīng)1 3+ — Fe2+較Cu2+ — Cu0更優(yōu)先，使用較高的陰極電流密度，就降低了 !^3+ — Fe2+ 這種反應(yīng)在整個(gè)陰極反應(yīng)中的比例，從而提升了電解效率。實(shí)施例(使用圓筒狀的電解槽裝置)微蝕液200L，其銅離子濃度在40g/L，硫酸濃度在12%。陽極21采用釕銥鈦涂層圓筒設(shè)計(jì)，陽極電流密度設(shè)定為6ASD ；陰極22采用純鈦材半圓筒設(shè)計(jì)，陰極電流密度為 18ASD，陰陽極面積比為1 3，陰陽極距離為80mm;工作溫度為30°C，接通電源進(jìn)行電解操作，累計(jì)通過的電解電量為1200Ah，而在陰極圓筒上沉積銅重1208. 7g，每Ah的理論析銅量是1185g，由此計(jì)算出其法拉第直流電解效率為85%。同樣條件微蝕液200L，其銅離子濃度在40g/L，硫酸濃度在12%。電解槽采用平板式設(shè)計(jì)陽極板采用釕銥涂層鈦陽極，陽極電流密度設(shè)定為10ASD ；陰極板采用純鈦板材，陰極電流密度設(shè)定為10ASD，陰陽極面積比為1 1，陰陽極距離為80mm，工作溫度為30°C，接通電源進(jìn)行電解操作，累計(jì)通過的電解電量為1200Ah，而在陰極板上沉積銅重 1066. 2g，每Ah的理論析銅量是1185g，由此計(jì)算出其法拉第直流電解效率為75%。由上述可見，使用本發(fā)明的圓筒狀電解槽設(shè)計(jì)，最終的法拉第直流電解效率相比于傳統(tǒng)的平板式電解裝置而言增大較為明顯。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，故凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，包括微蝕工作槽、電解回收及再生槽、 PLC控制器，其特征在于所述電解回收及槽與微蝕工作槽通過耐酸泵浦和管道相連，PLC 控制器采用生產(chǎn)線入板信號(hào)控制電解回收及再生槽；所述電解回收及再生槽的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)圓筒狀的電解槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，其特征在于所述圓筒狀的電解槽包括陽極和陰極，該陽極采用圓筒式設(shè)計(jì)，以鈦為基材，內(nèi)層涂覆有釕或銥的單一貴金屬氧化物涂層；該陰極設(shè)置于陽極的圓筒內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，其特征在于所述陰極采用采用純鈦或鈦合金的金屬材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，其特征在于所述陰極為圓管或圓柱結(jié)構(gòu)，并采用從陰極圓管或圓柱中間穿過圓心插入、固定一塊絕緣材料板的方式，或在陰極圓管或圓柱上通過涂覆、固定絕緣層的方式，以確保沉積在圓管或圓柱陰極上的銅層呈兩個(gè)半圓形，方便后續(xù)可以很容易地將沉積的銅層從陰極上剝落下來。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，其特征在于所述圓筒狀電解槽，其陰陽極之間凈距離在50-100mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，其特征在于所述陰陽極面積比可以達(dá)到1 2至1 5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微蝕液的循環(huán)再生及金屬銅的回收系統(tǒng)，包括微蝕工作槽、電解回收及再生槽、PLC控制器，所述電解回收及槽與微蝕刻工作槽通過耐酸泵浦和管道相連，PLC控制器采用生產(chǎn)線入板信號(hào)控制電解回收及再生槽；所述電解回收及再生槽的內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)圓筒狀的電解槽。對(duì)比于平板式電解回收設(shè)備，本發(fā)明的系統(tǒng)除了兼顧其全封閉，無任何廢水、廢氣和廢物排放，能將微蝕廢液再生并返回微蝕槽使用，提供穩(wěn)定的微蝕效果；它的性能更加優(yōu)越，提高了陰極電解的電流效率，并延長陽極的使用。
文檔編號(hào)C25C1/12GK102286747SQ20111025797
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者劉江波, 章曉冬 申請(qǐng)人:廣州市天承化工有限公司