CN213142198U - 一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，包括电源、预镀阳极、预镀阴极和预镀槽体，其中，所述的预镀阴极的边缘上围固设置绝缘材料边框。该预镀槽用于配合现在电解阴极上预镀铜层后，再进行电解的酸性蚀刻废液电解再生工艺，能达到良好的回收铜的效果。

Description

一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽
技术领域
本实用新型属于蚀刻废液回收领域，具体涉及一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽。
背景技术
印刷线路板（PCB）生产工厂每天都有大量的含铜废液产出，蚀刻工艺中所使用的蚀刻液包括酸性蚀刻液和碱性蚀刻液，对应所产生的蚀刻废液分别为酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液。
常见的酸性蚀刻液其主要成分为氯化铜、盐酸、可选的氯盐、及可选的添加剂，还有部分酸性蚀刻液同时含有铜和铁、铜和镍、铜和铁和镍等多种金属离子的组合。在实际的蚀刻生产过程中，为了保持酸性蚀刻液的成分稳定，需要不断地加投补充液，不可避免地导致蚀刻槽内的蚀刻液增多而溢出槽外，从而产生大量酸性蚀刻废液。
这些酸性蚀刻废液的成分及浓度与酸性蚀刻液非常相近，含有大量的铜离子，若直接排放到环境中会造成重金属污染；若进行回收则能带来较高的经济价值。目前业界一般采用将其外售给环保危废公司进行处理，部分有条件的企业也会采用电解设备在工厂内直接对其进行电解回收铜，并再生成为酸性蚀刻液循环利用。
现有技术中，所述酸性蚀刻废液的电解处理采用酸性蚀刻废液或投加了添加剂和/或水和/或已有成分原料进行调整的酸性蚀刻废液作为电解液，通过在电解阴极上进行电化学还原反应将电解废液中的铜离子还原为金属铜，而电解阳极上发生金属离子的氧化反应和/或氯气的生成反应。所述电解过程的主要电化学反应式如下：
阳极：Cl- – e- → 1/2Cl2↑；
Cu+ – e- → Cu2+；
阴极：Cu2+ + e- → Cu+；
Cu+ + e- → Cu。
对于含有铁和/或镍的酸性蚀刻废液，除上述电化学反应以外，还会发生以下反应：
阳极：Fe2+ – e- → Fe3+；
阴极：Fe3+ + e- → Fe2+。
若能在电解阴极上形成结构较为密致并可以整块剥落电解析出的铜皮，或者直接采用薄铜板作为阴极电解析铜后作整块铜板收集，则能更方便收集和存放电解所得的金属铜。
通常情况下，随着电解的继续进行，电解电流尖端效应愈实用新型显，使得电解析出的铜面变得粗糙，尤其是酸性蚀刻废液中由于含有大量氯离子，电解阴极上析出的铜层因受到酸性电解液返蚀而变得疏松且凹凸不平。铜面的凹凸差增大后，进一步更加剧了电流尖端放电效应，进而使铜面变得更加粗糙甚至在铜面粗粒点上长出针刺，形成恶性循环。
另一方面，电解电流会集中到电解阴极表面上的铜粗糙粒点处，使粗糙粒迅速增大。其他部分的铜面则因电流过小而难以继续沉积铜，并在酸性蚀刻废液所含氯化铜和/或氯化铁等蚀铜剂的腐蚀作用下，该部分铜面不断变薄，致使电解初期得到的较平整密致的铜层变得松散易碎，难以形成完整的析铜板块，部分铜层在电解过程中脱落并落入电解池中，不便于金属铜的收集。
现有技术的一种解决方案是，在蚀刻废液中添加有机光亮平整剂后进行电解，以解决电解析出的铜层疏松、毛刺多的难题。然而加投光亮平整剂会使得蚀刻废液在电解处理后，若将电解液作为再生蚀刻液回用到蚀刻生产线上，会影响到蚀刻生产质量，无法很好地实现环保循环再用。
此外，为了使电解析出的铜皮更容易剥离收集，现有技术使用在钛阴极涂上导电油再进行电解作业的方法。但此法会导致电解阴极处的电解液受到导电油污染，回用到蚀刻生产线上时会影响生产速度和蚀刻质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，该预镀槽用于配合现在电解阴极上预镀铜层后，再进行电解的酸性蚀刻废液电解再生工艺，能达到良好的回收铜的效果。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，包括电源、预镀阳极、预镀阴极和预镀槽体，其中，所述的预镀阴极的边缘上围固设置绝缘材料边框。
本实用新型所对应的酸性蚀刻废液电解再生工艺的步骤为：
（1）在预镀槽中，以非铜金属作为预镀阴极进行预镀，从而在所述的预镀阴极上预镀上一层金属铜；（2）将所述的预镀阴极取出，作为电解阴极置于电解槽中，对铜离子浓度为1～200g/L、酸度为0.5～4M的酸性蚀刻废液进行电解再生处理，在所述的电解阴极表面上析出金属铜；（3）电解再生结束后，将所述的电解阴极取出，剥离并收集所述电解阴极表面的铜皮。
本实用新型在预镀阴极上围固设置绝缘材料制成的边框，能使得步骤（2）酸性蚀刻废液在电解过程中在所述预镀阴极两面析出并形成的金属铜层，不会在所述预镀阴极的边缘粘结成一体，并且在步骤（3）中可以简单方便地将铜层从所述的预镀阴极上实现剥离。
作为本实用新型的一种优选实施方式，所述的绝缘材料边框为塑胶边框。
优选地，本实用新型可以进一步地在所述预镀阴极的边缘、和/或导电体的***、和/或预镀阴极处的气-液介面上设置防酸性腐蚀层，所述的导电体为用于连接预镀阴极和电源阴极的导体。所述的防酸性腐蚀层能在确保良好散热条件的情况下，减少预镀液对所述电导体、预镀阴极的腐蚀，延长使用寿命，也能更好地剥离阴极上电析出的铜块。所述的防酸性腐蚀层由钛、铂、金、银、塑胶等在酸性环境下性质稳定的材料制成。
作为本实用新型的一种实施方式，还包括用于存放阴极清洗液的阴极清洗液槽。所述的阴极清洗液槽用于盛放阴极清洗液，以对步骤（1）预镀结束后的阴极进行清洗，以免影响后续的电解再生。优选地，所述的预镀槽体和/或阴极清洗液槽中设置超声清洗装置，以更好地对预镀阴极进行清洗。
作为本实用新型的一种优选实施方式，还包括预镀液中转槽，所述的阴极清洗液槽与所述的预镀液中转槽分别与预镀槽体相连。在使用过程中，要对预镀后的预镀阴极进行清洗时，先将预镀液转移至所述预镀液中转槽中，然后将阴极清洗液从阴极清洗液槽转移至所述的预镀槽体中进行清洗工作；清洗完成后将阴极清洗液回移至所述的阴极清洗液槽中，最后将预镀液从预镀液中转槽回移到预镀槽体中，进行下一轮的预镀作业，从而提高自动化程度。优选地，所述的预镀液中转槽与预镀槽体之间、所述的阴极清洗液槽与预镀槽体之间，分别设置有泵浦和/或阀门。
作为本实用新型的一种实施方式：
所述的预镀槽设置有搅拌装置，所述的搅拌装置为机械搅拌装置和/或泵液流动式搅拌装置，以对预镀液进行搅拌。
所述的预镀槽设置有检测装置，所述检测装置包括计时器、比重检测器、光电比色检测器、氧化还原电位检测器、pH值检测器、酸度计、温度计、液位检测器中的一种或两种或多种，以对预镀槽中的各项参数进行实时检测。优选地，为了维持预镀过程中预镀液的成分稳定，设置自动检测投料控制器。所述的自动检测投料控制器能根据所述检测装置的检测结果，自动控制向预镀槽加投预镀液补充原料或停止加投。
所述的预镀槽设置有用于控制预镀槽温度的冷热温度交换器，从而使得预镀作业的温度能保持在合适的范围内。
所述的预镀槽设置有过滤装置，所述的过滤装置通过设有泵浦的管道和回流管与所述预镀槽体连接形成循环回路，用于对预镀槽体内的预镀液进行过滤。所述的过滤装置与槽体之间还设置有泵浦和/或阀门。
所述的预镀槽设置有刮刀，所述的刮刀设置于所述预镀槽体的液位以下，且靠近预镀阴极，以去除预镀过程中所述预镀阴极表面可能形成的过长毛刺。
所述的预镀槽设置有阴极保护槽，用于盛放还原性溶液以对非工作状态下的预镀阴极进行保护，防止氧化。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型结构简单，能非常方便地实施所述酸性蚀刻废液电解再生工艺中的预镀过程，设备成本低，操作简单，通过所述的酸性蚀刻废液电解再生工艺所回收的铜层完整、易收集。
附图说明
以下通过附图对本实用新型作进一步的说明。
图1 实施例1所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
图2 实施例2所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
图3 实施例3所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
图4 实施例4所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
图5 实施例5所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
图6 实施例6所述用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽结构示意图。
附图标记：1-预镀槽体；2-预镀阳极；3-预镀阴极；4-电源；5-入液口；6-出液口；7-搅拌装置；8-检测装置；9-自动检测投料控制器；10-阴极清洗液槽；11-冷热温度交换器；12-预镀液中转槽；13-过滤装置；14-刮刀；15-阴极保护槽；16-超声清洗装置；17-绝缘材料边框；18-导电体；19-防酸性腐蚀层；P-泵浦；⊕-阀门。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽包括预镀槽体1、预镀阳极2、预镀阴极3和电源4，预镀阴极3的边缘围固有绝缘材料边框17，预镀阳极2、预镀阴极3分别与电源4的正极、负极连接，并置于预镀槽体1中。
预镀作业时，启动电源4对预镀阳极2、预镀阴极3通电，随着预镀的进行，在预镀阴极3的表面形成电镀铜层。
实施例2
如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于：
预镀槽体1设置入液口5和出液口6，分别用于注入和排出预镀液；预镀槽体1设置有由泵浦和循环管道组成的搅拌装置7、用于检测预镀槽中预镀液实时参数的检测装置8，以及靠近设置预镀阴极3设置，可用于去除预镀过程中预镀阴极表面3可能形成的过长毛刺的刮刀14。
预镀作业时，启动电源4对预镀阳极2、预镀阴极3通电，搅拌装置7启动使预镀液循环流动形成搅拌，随着预镀的进行，在预镀阴极3的表面形成电镀铜层。
实施例3
如图3所示，实施例3与实施例1的区别在于：
预镀槽体1设置入液口5和出液口6，分别用于注入和排出预镀液；预镀槽体1设置有搅拌装置7、用于检测预镀槽中预镀液实时参数的检测装置8，该搅拌装置7为机械搅拌装置。
检测装置8与自动检测投料控制器9连接，自动检测投料控制器9能根据检测装置8的检测结果往预镀槽体1中加投预镀液的补充原料，以维持预镀液成分的稳定；设置冷热温度交换器11，该冷热温度交换器11通过冷热交换装置和循环管道的方式设置，以使得预镀作业的温度能保持在合适的范围内；还设置有阴极清洗液槽10，用于盛放阴极清洗液，以便对预镀完成后的预镀阴极3进行清洗，该阴极清洗液槽10可以通过管道直接与预镀槽体1连接，或通过其他加投装置将阴极清洗液在预镀槽体1和阴极清洗液槽10之间转移。
实施例4
如图4所示，实施例4与实施例3的区别在于：
阴极清洗液槽10中设置超声清洗装置16，在这种设置方式下，预镀结束后，将预镀阴极3转移至阴极清洗液槽10中，结合超声清洗装置16，更好地对预镀阴极3完成清洗；连接电源4与预镀阴极3的导电体18的***包裹有一层防酸性腐蚀层19，以防止导电体18遭到腐蚀而影响使用寿命。
实施例5
如图5所示，实施例5与实施例1的区别在于：
预镀槽体1设置入液口5和出液口6，分别用于注入和排出预镀液；预镀槽体1设置有搅拌装置7、用于检测预镀槽中预镀液实时参数的检测装置8，该搅拌装置7为机械搅拌装置。
预镀阴极3的边缘还设置有防酸性腐蚀层19，以防止预镀液对预镀阴极3的腐蚀，延长其使用寿命。
过滤装置13通过带有泵浦的管路与预镀槽体1连接，并形成循环管路，以对预镀槽体1内的预镀液进行过滤。
阴极清洗液槽10通过带泵浦的管道与预镀槽体1连接，并形成循环管路；预镀液中转槽12通过带泵浦、阀门的管道与预镀槽体1连接，并形成循环管路。
在使用过程中，要对预镀后的预镀阴极3进行清洗时，先将预镀液从预镀槽体1转移至预镀液中转槽12中，然后将阴极清洗液从阴极清洗液槽10转移至预镀槽体1中进行清洗工作；清洗完成后将阴极清洗液回移至所述的阴极清洗液槽10中，最后将预镀液从预镀液中转槽12回移到预镀槽体1中，进行下一轮的预镀作业，从而提高自动化程度。
实施例6
如图6所示，实施例6与实施例5的区别在于：
预镀槽体1中设置有超声清洗装置16，以更好地对预镀完成后的预镀阴极3进行清洗；
防酸性腐蚀层19设置于预镀阴极3处的气-液介面上；
阴极清洗液槽10、预镀液中转槽12分别通过如图所示的防回流管路与预镀槽体1进行连接，以防止溶液在转移的过程中发生回流的现象。
本实用新型在使用时：
所述预镀阳极为石墨和/或磷铜和/或金属和/或表面镀有惰性金属的金属和/或涂层阳极和/或磷铜；当所述预镀阳极为金属时，可选用的材质包括但不限于：铜、铂、金、银；当所述预镀阳极为表面镀有惰性金属的金属时，所述金属包括但不限于铜、钛、铁、铂、金、银、镍、锌、铝及上述金属的合金，所述惰性金属为在预镀液中性质稳定的金属，包括但不限于铂、金、银。当所述石墨和/或磷铜和/或金属呈小块和/或粉末状时，所述预镀阳极还包括用于盛装所述小块和/或粉末状的石墨和/或磷铜和/或金属的导电钛篮。
所述电镀阴极选用钛和/或含铁电极，所述含铁电极包括不锈钢和/或铁和/或铁合金和/或合金钢。
所述的电导体包括不锈钢和/或铁和/或铁合金和/或合金钢。
所述防酸性腐蚀层的材质包括但不限于：钛、铂、金、银、塑胶。
所述检测装置包括计时器、比重检测器、光电比色检测器、氧化还原电位检测器、pH值检测器、酸度计、液位检测器中的一种或两种或多种。
使用所述自动检测投料控制器加投的原料包括金属铜和/或磷铜和/或氧化铜和/或预镀液和/或预镀液原料。
阴极保护槽中的还原性物质为在水中能有效防止铁氧化的化合物，包括但不限于亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫酸羟胺、盐酸羟胺、水合肼、草酸或其盐、甲酸或其盐、柠檬酸或其盐、葡萄糖、维C、酒石酸、亚磷酸盐或次亚磷酸盐。
需要指出的是，上述实施例仅是对本实用新型的进一步说明，而不是限制， 本领域技术人员在与本实用新型技术方案的相当的含义和范围内的任何调整或改变，都应认为是包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，包括电源、预镀阳极、预镀阴极和预镀槽体，其特征在于，所述的预镀阴极的边缘上围固设置绝缘材料边框。
2.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，在所述预镀阴极的边缘、和/或导电体的***、和/或预镀阴极处的气-液介面上设置防酸性腐蚀层，所述的导电体为用于连接预镀阴极和电源阴极的导体。
3.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，还包括用于存放阴极清洗液的阴极清洗液槽。
4.根据权利要求3所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，还包括预镀液中转槽，所述的阴极清洗液槽与所述的预镀液中转槽分别与预镀槽体相连。
5.根据权利要求4所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，所述的预镀液中转槽与预镀槽体之间、所述的阴极清洗液槽与预镀槽体之间，分别设置有泵浦和/或阀门。
6.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，所述的预镀槽设置有搅拌装置，所述的搅拌装置为机械搅拌装置和/或泵液流动式搅拌装置。
7.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，所述的预镀槽设置有检测装置，所述检测装置包括计时器、比重检测器、光电比色检测器、氧化还原电位检测器、pH值检测器、酸度计、温度计、液位检测器中的一种或两种或多种，以对预镀槽中的各项参数进行实时检测。
8.根据权利要求7所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，设置自动检测投料控制器，所述的自动检测投料控制器能根据所述检测装置的检测结果，自动控制向预镀槽加投预镀液补充原料或停止加投。
9.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，所述的预镀槽设置有过滤装置，所述的过滤装置通过设有泵浦的管道和回流管与所述预镀槽体连接形成循环回路，用于对预镀槽体内的预镀液进行过滤；所述的过滤装置与槽体之间还设置有泵浦和/或阀门。
10.根据权利要求1所述的用于酸性蚀刻废液电解再生工艺的预镀槽，其特征在于，所述的预镀槽设置有阴极保护槽，用于盛放还原性溶液以对非工作状态下的预镀阴极进行保护，防止氧化。
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