Способ регенерации железомедно-хлоридного травильного раствора

 

Изобретение относится к производству печатных плат химическим травлением. Сущность изобретения: предложен способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора, включающий электролитическое выделение меди на катоде при плотности тока 8 - 10 А/дм² и температуре 20 - 40^oС и окисление хлористого железа до хлорного на аноде, при этом дополнительно осуществляют перемешивание прианодного пространства барботажем, а в раствор, перетоком поступающий на регенерацию, непрерывно или периодически добавляют солянокислый гидразин в количестве 10 - 20 г на 1 кг стравленной меди и 20 - 50 г на 100 л травильного раствора в сутки при его стоянии.

Изобретение относится к области производства плат печатного монтажа химическим фрезерованием (травлением).

Процесс химического фрезерования в частично отработанных растворах на основе хлорного железа, содержащих FeCl₃, FeCl₂, ОП - 7, состоит в растворении меди с образованием CuCl₂, переходе при этом Fe³⁺ в Fe²⁺ с расходованием HC и уменьшением концентрации Fe³⁺ и HCl. Травильные свойства ухудшаются, скорость травления уменьшается. Известно применение для увеличения скорости процессов перемешивания сжатым воздухом, который подается при помощи барботажной трубки (под ред. проф. Н.Т.Кудрявцева. Прикладная электрохимия. - М.: Химия, 1975, 449 с.).

Существует способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора, включающий электролитическое выделение меди на катоде при плотности тока 8-20 А/дм² и температуре 10-40^oC, окисление хлористого железа до хлорного на аноде, причем травильный раствор после электролиза дополнительно окисляют хлором, выделяющимся на аноде в процессе электрохимического окисления (см. авт. свид. СССР N 548051, кл. C 25 F 7/02, C 23 G 1/36). Такая регенерация осложнена тем, что на аноде при электролизе выделяется хлор - ядовитый газ. Устройства регенерации и травильную машину необходимо герметизировать, что очень сильно осложняет конструкцию и их обслуживание (необходимо шлюзование в травильной машине). Прорыв газа может вызвать отравление обслуживающего персонала и нанести ущерб окружающей среде. Хлор выделяется потому, что анодная плотность тока до выделения хлора почти на порядок меньше катодной. Кроме того, при струйном распылении раствора в травильной машине двухвалентное железо окисляется в некоторой части до трехвалентного. Окисление может происходить и при состоянии раствора в перерывах между включениями травильной машины. За счет этого концентрация хлорного железа, поступающего на регенерацию, понижается еще сильнее и через 10-20 мин после начала регенерации, даже с перемешиванием, идет хлор.

В предлагаемом изобретении решается задача повышения стабильности процесса регенерации травильного раствора выделением металла электролизом на катоде, с увеличением выходов по току, и окислением Fe²⁺ до Fe³⁺ на аноде, без выделения хлора.

Поставленная задача достигается тем, что электролиз ведут при плотности тока 8-12 А/дм², температуре 20-40^oC и в раствор, содержащий, г/л: FeCl₃ 160-170; CuCl₂ 170-180; HCl 50-60; KCl 170-190; ОП-7-0,5 и стравленной меди 8-10, непрерывно или периодически протекающий через разделенное диафрагмой анодное и катодное пространство с перемешиванием прианодного пространства сжатым воздухом, подаваемым барботажной трубкой, вводят солянокислый раствор гидразина (N₂H₄·2HCl). Солянокислый гидразин вводят в количестве 10-20 г на 1 кг стравленной меди и 20-50 г на 100 л травильного раствора в сутки при его стоянии.

Пример.

1) Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl₃ 160; CuCl₂ 170; HCl 50; KCl 170; ОП-7-0,5; стравленной меди 8, непрерывно при температуре 20^oC с плотностью тока на катоде и аноде 8 А/дм², с перетоком со скоростью 30 мл/мин на каждый дм² электродов. Анодное и катодное пространство разделены диафрагмой и прианодное пространство перемешивается барботажем воздуха с его расходом 0,1 л/мин на 1 л раствора. В травильный раствор добавили гидразин солянокислый в количестве 10 г на 1 кг стравленной меди и 20 г на 100 л раствора в сутки при его стоянии. Катодный выход меди 70%, на аноде хлор не выделяется, скорость травления - 6,7 мг/см² мин.

2) Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl₃ 165; CuCl₂ 175; HCl 55; KCl 180; ОП-7-05; стравленной меди 9, при температуре 30^oC с плотностью тока на катоде и аноде 10 А/дм², с перетоком со скоростью 30 мл/мин на каждый дм² электродов. Анодное и катодное пространство разделены диафрагмой, а прианодное пространство перемешивается барботажем воздуха с его расходом 0,1 л/мин на 1 л раствора. В травильный раствор добавили гидразин солянокислый в количестве 15 г на 1 кг стравленной меди и 35 г на 100 л раствора в сутки при его стоянии. Катодный выход меди - 75%, на аноде хлор не выделяется, скорость травления - 6,13 мг/см² мин.

3) Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl₃ 170; CuCl₂ 180; HCl 60; KCl 190; ОП-7-05; стравленной меди 10, при температуре 40^oC с плотностью тока на катоде и аноде 12 А/дм², с перетоком со скоростью 30 мл/мин на каждый дм² электродов. Анодное и катодное пространство разделены диафрагмой и прианодное пространство перемешивается барботажем воздуха с его расходом 0,1 л/мин на 1 л раствора. В травильный раствор добавили гидразин солянокислый в количестве 20 г на 1 кг стравленной меди и 50 г на 100 л раствора в сутки при его стоянии. Катодный выход меди - 82%, на аноде хлор не выделяется, скорость травления - 5,85 мг/см² мин.

Формула изобретения

Способ регенерации железомедно-хлоридного травильного раствора, включающий электролитическое выделение меди на катоде при плотности тока 8 - 10 М/дм² и температуре 20 - 40^oС и окисление хлористого железа до хлорного на аноде, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют перемешивание прианодного пространства барботажем, а в раствор, перетоком поступающий на регенерацию, непрерывно или периодически добавляют солянокислый гидразин в количестве 10 - 20 г на 1 кг стравленной меди к 20 - 50 г на 100 л травильного раствора в сутки при его стоянии.