专利名称：微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统的制作方法
技术领域：
微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种印刷电路板行业中微蚀废液的循环再生技术及废液中金属铜的回收系统。
背景技术：
[0002]作为电子工业、信息产业和家电行业的基础，近二十年来重污染行业之一的印制电路板行业纷纷向中国转移，使得中国的印制电路板行业近年一直保持10 12%的年增长速度，目前有印制电路板大小企业5000多家，年产量达到1.2亿平方米，居全球第二。在印制电路板制作工艺中，微蚀液主要是对铜表面进行微蚀刻，以清洁和粗化铜表面，帮助提高铜表面与干膜、湿膜、半固化片以及防焊油墨等的结合力。[0003]目前常用的方法是采用过硫酸钠或硫酸双氧水体系微蚀液，借助微蚀液中的酸使铜箔侵蚀而释放铜离子，随着微蚀刻的进行，铜离子的浓度上升，故微蚀液经过一段时间， 当铜离子浓度上升到40 50克每升时，微蚀能力越来越差，必须更换新鲜的微蚀液。现今的废液处理方法是中和处理，其中含铜量较低，同传统的方法处理没有效益可言，因此没有单位愿意回收。通常的做法是排到线路板厂的废水处理站，加碱变成铜污泥，变成固体废物后交由专门环保公司处理，这样既增加了公司的废水处理成本，也增加了固体废物和污染物排放总量，不仅浪费了原材料，对废液中的金属铜廉价处理，同时对环保造成一定的危害，也不符合国家节能减排、清洁生产的环保要求。发明内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种新型结构的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，专门为处理微蚀废液而设计的全封闭系统，无任何废水、废气和废物排放，使用圆筒式电解设计，性能优越，使用寿命长。[0005]本实用新型提出的一种微蚀液的循环再生及铜的回收装置，包括微蚀工作槽、电解回收及再生槽、PLC控制器，所述电解回收及再生槽与微蚀工作槽通过耐酸泵浦和管道相连，PLC控制器采用生产线入板信号控制电解回收及再生槽；所述电解回收及再生槽的内部设置有一个或多个圆筒状的电解槽。[0006]所述圆筒状的电解槽包括阳极和阴极，该阳极采用圆筒式设计，以钛为基材，内层涂覆有钌或铱的单一贵金属氧化物涂层；该阴极设置于阳极的圆筒内。[0007]所述阴极采用采用纯钛或钛合金的金属材料。[0008]所述阴极为圆管或圆柱结构，并采用从阴极圆管或圆柱中间穿过圆心插入、固定一块绝缘材料板的方式，或在阴极圆管或圆柱上通过涂覆、固定绝缘层的方式，以确保沉积在圆管或圆柱阴极上的铜层呈两个半圆形，方便后续可以很容易地将沉积的铜层从阴极上剥落下来。[0009]所述圆筒状电解槽，其阴阳极之间净距离在50-100mm之间。[0010]所述阴阳极面积比可以达到1 2至1 5。[0011]本实用新型微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统具有以下优点[0012]1、对比于传统的平板式电解回收设备，本实用新型的系统除了兼顾其全封闭，无任何废水、废气和废物排放，它的性能更优越，使用寿命长，能将微蚀废液再生并返回微蚀槽使用，提供稳定的微蚀效果；[0013]2、使用圆筒式电解设计，阴阳极面积比可以控制在1 2到1 5之间，对于利用铁盐腐蚀作业的系统，如专利申请号为201110111309. 4的“可循环再用铜和铜合金表面微蚀刻处理剂及处理系统”，配合本实用新型的设备设计，其阴极电流密度可以大大提高，既可以提高回收铜的工作效率，也可以显著提高其电解效率；[0014]3、本实用新型圆筒式电解设计，阳极因为其面积设计较大而可以保证其电流密度相对较小，故可以提高涂覆钌或铱的单一贵金属氧化物DSA阳极的使用寿命；[0015]4、本实用新型电解槽设计的阴极采用钛或钛合金材料，并利用绝缘材料将圆管或圆柱式导电材料分割成两个半圆形的阴极面，方便剥落电解沉积在其上的金属铜层，并实现阴极的循环使用，从而更好的创造并提升了经济利益和环保效益。
[0016]图1是本实用新型微蚀液的循环再生及铜的回收系统的整体工作示意图。[0017]图2是本实用新型微蚀液的循环再生及铜的回收系统的结构示意图。[0018]图3是本实用新型的圆筒电解槽的结构示意图。[0019]图4是本实用新型所述可循环使用的阴极的结构示意图。[0020]10:微蚀工作槽20:电解回收及再生槽[0021]21:阳极22:阴极[0022]23 绝缘分割板或绝缘涂覆层30 =PLC控制器[0023]40 整流器50 泵浦具体实施方式
[0024]如图1和2所示，本实用新型所述电解回收及再生槽20与微蚀工作槽10通过耐酸碱泵浦50及管道相连；微蚀刻药剂在微蚀工作槽10中微蚀刻铜后，铜含量升高，工作液微蚀刻能力降低而失效；再通过泵浦50将这些失效的工作液打入电解回收及再生槽20中， 降低其中铜离子浓度并恢复其微蚀刻能力，又再次进入微蚀工作槽10进行微蚀刻作业，如是循环。PLC控制器30与微蚀刻工作槽10、电解回收及再生槽20以及整流器40相连接， 保证整个系统工作的稳定性。[0025]本实用新型的PLC控制器30采用生产线入板信号控制电解回收及再生槽20 ；当生产线开始生产，微蚀工作槽10中的入板感应器将信号传输到PLC控制器30，PLC控制器 30开启泵浦50和电解回收及再生槽20的电源，并以程式设定的电流开始电解回收工作。[0026]如图3和4所示，本实用新型所述的电解回收及再生槽20内部设置有一个或多个 (在本实用新型的实施例中，设置有四个圆筒电解槽)圆筒状的电解槽。其中，阳极21采用圆筒式设计，以钛为基材，内层涂覆有钌或铱的单一贵金属氧化物涂层；阴极22设置于阳极21的圆筒内，采用纯钛或钛合金的金属材料，如图4所示，该阴极圆管或圆柱上，利用绝缘分割板(PP，PTFE等)23，或者直接在阴极22圆筒上设置绝缘涂覆层23，将圆管或圆柱分割成两个半圆形的阴极面，或其它类似的方式，保证在系统正常工作时沉积在阴极22上的铜层呈半圆形而不是连接形成圆筒，以确保当沉积一定厚度的金属铜后，容易将阴极22上的铜层剥落而阴极可以继续循环使用。[0027]根据具体设计，本实用新型实施例的圆筒电解槽的阴阳极之间，其净距离在 50-100mm之间，微蚀刻药剂由微蚀工作槽10通过耐蚀泵浦50作循环的动力，由电解回收及再生槽20的底部进入槽体，经过循环再生及金属铜沉积在阴极22上被回收后，再返回至微蚀工作槽10继续工作。[0028]在直流电的作用下，阴阳极的电解反应是[0029]在圆筒状的阳极21上发生反应Fe2+ — Fe3+ ；O2- — O0[0030]在圆筒状的阴极22上发生反应Cu2+ — Cu0 ；Fe3+ — Fe2+[0031]本实用新型采用的圆筒电解槽设计，阴阳极面积比可以达到1 2至1 5，这样的设计，可以保证阳极的电流密度较低(通常在4-8ASD)，阳极的主要反应是狗2+ — Fe3+, 避免了不必要的析氧反应，也可以延长阳极的使用寿命，降低成本；而在阴极，因为电极电位差的缘故，反应1 3+ — Fe2+较Cu2+ — Cu0更优先，使用较高的阴极电流密度，就降低了 Fe3+ — Fe2+这种反应在整个阴极反应中的比例，从而提升了电解效率。[0032]实施例(使用圆筒状的电解槽装置)[0033]微蚀液200L，其铜离子浓度在40g/L，硫酸浓度在12%。阳极21采用钌铱钛涂层圆筒设计，阳极电流密度设定为6ASD ；阴极22采用纯钛材半圆筒设计，阴极电流密度为 18ASD，阴阳极面积比为1 3，阴阳极距离为80mm;工作温度为30°C，接通电源进行电解操作，累计通过的电解电量为1200Ah，而在阴极圆筒上沉积铜重1208. 7g，每Ah的理论析铜量是1. 185g，由此计算出其法拉第直流电解效率为85%。[0035]同样条件微蚀液200L，其铜离子浓度在40g/L，硫酸浓度在12%。电解槽采用平板式设计阳极板采用钌铱涂层钛阳极，阳极电流密度设定为10ASD ；阴极板采用纯钛板材，阴极电流密度设定为10ASD，阴阳极面积比为1 1，阴阳极距离为80mm，工作温度为30°C，接通电源进行电解操作，累计通过的电解电量为1200Ah，而在阴极板上沉积铜重 1066. 2g，每Ah的理论析铜量是1. 185g，由此计算出其法拉第直流电解效率为75%。[0036]由上述可见，使用本实用新型的圆筒状电解槽设计，最终的法拉第直流电解效率相比于传统的平板式电解装置而言增大较为明显。[0037]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，包括微蚀工作槽、电解回收及再生槽、 PLC控制器，其特征在于所述电解回收及槽与微蚀工作槽通过耐酸泵浦和管道相连，PLC 控制器采用生产线入板信号控制电解回收及再生槽；所述电解回收及再生槽的内部设置有一个或多个圆筒状的电解槽。
2.根据权利要求1所述的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，其特征在于所述圆筒状的电解槽包括阳极和阴极，该阳极采用圆筒式设计，以钛为基材，内层涂覆有钌或铱的单一贵金属氧化物涂层；该阴极设置于阳极的圆筒内。
3.根据权利要求2所述的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，其特征在于所述阴极采用采用纯钛或钛合金的金属材料。
4.根据权利要求2所述的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，其特征在于所述阴极为圆管或圆柱结构，并采用从阴极圆管或圆柱中间穿过圆心插入、固定一块绝缘材料板的方式，或在阴极圆管或圆柱上通过涂覆、固定绝缘层的方式，以确保沉积在圆管或圆柱阴极上的铜层呈两个半圆形，方便后续可以很容易地将沉积的铜层从阴极上剥落下来。
5.根据权利要求2所述的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，其特征在于所述圆筒状电解槽，其阴阳极之间净距离在50-100mm之间。
6.根据权利要求2所述的微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，其特征在于所述阴阳极面积比可以达到1 2至1 5。
专利摘要本实用新型公开了一种微蚀液的循环再生及金属铜的回收系统，包括微蚀工作槽、电解回收及再生槽、PLC控制器，所述电解回收及槽与微蚀刻工作槽通过耐酸泵浦和管道相连，PLC控制器采用生产线入板信号控制电解回收及再生槽；所述电解回收及再生槽的内部设置有一个或多个圆筒状的电解槽。对比于平板式电解回收设备，本实用新型的系统除了兼顾其全封闭，无任何废水、废气和废物排放，能将微蚀废液再生并返回微蚀槽使用，提供稳定的微蚀效果；它的性能更加优越，提高了阴极电解的电流效率，并延长阳极的使用。
文档编号C25C1/12GK202272953SQ20112032750
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者刘江波, 章晓冬 申请人:广州市天承化工有限公司