Способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора

 

Изобретение относится к области производства плат печатного монтажа химическим фрезерованием (травлением). Способ электрохимической регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора заключается в том, что католит, составляющий 10-25% объема раствора, выводимого на регенерацию, предварительно обрабатывается солянокислым гидразином в количестве 350-400 г на 1 кг стравленной меди. При этом концентрацию хлорида калия в исходном травильном растворе уменьшают до 120-130 г/л, чтобы избежать выпадение осадка двойной соли CuCl x 2 KCl. После электролитического выделения меди при катодной плотности тока 8-10 А/дм² католит смешивают с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство, где производят окисление хлористого железа до хлорного при перемешивании анолита барботажем воздуха. Использование предложенного способа позволяет уменьшить расход электроэнергии за счет снижения напряжения на электродах и увеличении катодного выхода по току.

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

Процесс химического фрезерования в растворах, содержащих FeCl₃, CuCl₂, HCl и KCl состоит в растворении меди с образованием CuCl₂ и переходе Fe³⁺ в Fe²⁺ с расходованием HCl и уменьшением концентрации Fe³⁺ и HCl. При этом травильные свойства растворов ухудшаются, скорость травления меди уменьшается.

Существует способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора (аналог), 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. авторское свидетельство CCCР 548051, C 25 F 7/02, C 23 C 1/36, 1977. В.Н. Кучеренко, В.Н. Флеров, Г.В. Королев, Е.П. Котов, А.М. Прапоров, Г. А. Батова, Г.Л. Меликова, А.И. Коломейчук. Способ регенерации железо-медно-хлоридных травильных растворов. Этот способ регенерации отличается низким, около 60%, катодным выходом по току, а дополнительное окисление хлористого железа хлором, выделяющимся на аноде, требует сложной герметизации технологического оборудования. Кроме того, проведение регенерации при анодных потенциалах, достигающих потенциала выделения хлора, требует значительного увеличения напряжения на электролизере.

Существует способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора, включающий электролитическое выделение меди на катоде при плотности тока 8-10 А/дм² и температуре 20-40^oC 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 и 20-50 г на 100 л травильного раствора в сутки при его стоянии, с тем, чтобы увеличить скорость анодного процесса и концентрацию ионов Fe²⁺ и не допустить выделения хлора, см. заявку SU, 93012871/02 (012096), C 23 G 1/36 C 23 F 1/46, 1993. А.В. Бондаренко, С.А. Семенченко, Т.Л. Речкина, Е.И. Бубликов. Способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора (прототип).

Этот способ регенерации отличается низким, 70-80%, катодным выходом по току и высоким, более 3 В, напряжением на электродах, что вызывает повышенный расход электроэнергии.

Задачей данного изобретения является уменьшение расхода электроэнергии за счет снижения напряжения на электродах и увеличения катодного выхода по току.

Поставленная задача достигается тем, что частично отработанный травильный раствор состава г/л: FeCl₃ - 160-170, CuCl₂ - 130-140, KCl - 120-130, HCl - 50-60, разделяется на католит и анолит в соотношении 1:10 - 1:4. Католит обрабатывается солянокислым гидразином в количестве 350-400 г на 1 кг стравленной меди, после чего ведут электролитическое выделение меди на катоде с разделенными диафрагмой катодным и анодным пространствами и перемешиванием анолита барботажем при плотности тока 8-100 А/дм² и температуре 20-40^oC. После электролиза анолит подается в травильную машину, а католит смешивается с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство, где происходит окисление хлористого железа до хлорного.

Предлагаемый способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора был апробирован в лабораторных условиях.

Пример 1. Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl - 160, CuCl - 130, KCl - 120, HCl - 50, стравленной меди 8. Часть раствора разделили на католит и анолит в соотношении 1:10. Католит обработали солянокислым гидразином в количестве 350 г на 1 кг стравленной меди, после чего провели электролитическое выделение меди на катоде при температуре 20^oC и катодной плотности тока 8 А/дм², до содержания меди 15 г/л. Катодное и анодное пространство электролизера были разделены диафрагмой, соотношение площадей катода и анода составляло 1:3. Анолит перемешивали посредством барботажа воздухом. Расход воздуха составлял 0,1 л/мин на 1 л раствора. После электролиза католит смешали с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство, а анолит вернули в ванну травления.

Катодный выход по току составил 89% в расчете на одновалентную медь. Напряжение на электролизере не превышало 2.6 В. Скорость травления меди в регенерированном растворе составила 4.8 мг/см²·мин.

Пример 2. Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl - 165, CuCl - 135, KCl - 125, HCl - 55, стравленной меди 9. Часть раствора разделили на католит и анолит в соотношении 1:5. Католит обработали солянокислым гидразином в количестве 375 г на 1 кг стравленной меди, после чего провели электролитическое выделение меди на катоде при температуре 30^oC и катодной плотности тока 9 А/дм², до содержания меди 12.5 г/л. Катодное и анодное пространство электролизера были разделены диафрагмой, соотношение площадей катода и анода составляло 1:3. Анолит перемешивали посредством барботажа воздухом. Расход воздуха составлял 0,1 л/мин на 1 л раствора. После электролиза католит смешали с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство, а анолит вернули в ванну травления.

Катодный выход по току составил 90% в расчете на одновалентную медь. Напряжение на электролизере не превышало 2.5 В. Скорость травления меди в регенерированном растворе составила 4.5 мг/см²·мин.

Пример 3. Производили электрохимическую регенерацию травильного раствора, содержащего, г/л: FeCl - 170, CuCl - 140, KCl - 130, HCl - 60, стравленной меди 10. Часть раствора разделили на католит и анолит в соотношении 1: 4. Католит обработали солянокислым гидразином в количестве 400 г на 1 кг стравленной меди, после чего провели электролитическое выделение меди на катоде при температуре 40^oC и катодной плотности тока 10 А/дм², до содержания меди 10 г/л. Катодное и анодное пространство электролизера были разделены диафрагмой, соотношение площадей катода и анода составляло 1:3. Анолит перемешивали посредством барботажа воздухом. Расход воздуха составлял 0,1 л/мин на 1 л раствора. После электролиза католит смешали с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство, а анолит вернули в ванну травления.

Катодный выход по току составил 92% в расчете на одновалентную медь. Напряжение на электролизере не превышало 2.4 В. Скорость травления меди в регенерированном растворе составила 4.4 мг/см²·мин.

Формула изобретения

Способ регенерации железо-медно-хлоридного травильного раствора, включающий электролитические выделение меди на катоде при плотности тока 8-10 А/дм² и температуре 20-40^oC и окисление хлористого железа до хлорного на аноде при перемешивании прианодного пространства барботажем и добавлении солянокислого гидразина, отличающийся тем, что травильный раствор разделяют на католит и анолит в соотношении 1:10 - 1:4, в католит добавляют солянокислый гидразин в количестве 350-400 г на 1 кг стравленной меди и после электролитического выделения меди до ее содержания в растворе 10-15 г/л смешивают с очередной порцией раствора, идущего на регенерацию в анодное пространство.