Устройство для регенерации растворов травления

 

Устройство содержит бак, выполненный в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, и крышку. В баке один внутри другого соосно друг другу и баку размещены два или более электрода, выполненные из водопроницаемого материала. Электроды образуют в баке сообщающиеся полости. Патрубок ввода раствора установлен в центральной части крышки соосно баку. Дополнительно установленная в крышке газоотводная трубка и патрубок ввода раствора сообщаются с полостью, образованной внутренним электродом. Установленный в крышке патрубок вывода раствора сообщается с полостью, образованной внешним электродом и стенкой бака. Использование газоотводящей трубки позволяет извлечь из раствора травления более электроотрицательные по сравнению с медью металлы, что позволяет расширить технологические возможности устройства. 2 ил.

Изобретение относится к травлению покрытий, в частности, в производстве печатных плат, а именно к процессам выделения металлов из отработанных растворов травления с одновременной регенерацией раствора для дальнейшего использования.

Известно устройство "Электрохимический реактор для извлечения меди из обедненных растворов" по патенту США N 4911804, опубликованному в 1990 г. МКИ C 25 C 1/12, согласно которому устройство для извлечения меди из обедненных растворов содержит бак с размещенными в нем пористого катода и анода, непроницаемого для обрабатываемого раствора.

Наиболее близким к предлагаемому является "Устройство для регенерации медьсодержащих растворов травления" патент РФ N 2095471, опубликованному 10.11.97 Бюл. N 31 МКИ C 23 F 1/46, C 23 G 1/36, C 25 D 21/16, C 25 F 7/02. Данное устройство содержит блок с размещенными в нем двумя или более электродами, насос, патрубок для ввода раствора в бак и патрубок для вывода раствора из бака, бак выполнен в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, а электроды выполнены из водопроницаемого материала в виде цилиндров или вписанных в цилиндры многогранников и размещены в баке один внутри другого соосно друг другу и баку, с образованием полостей, сообщающихся между собой через электроды, при этом патрубок ввода раствора сообщен с полостью, образованной внутренним электродом, а патрубок вывода раствора из бака сообщен с полостью, образованной стенкой бака и внешним электродом.

Недостатком известных устройств является то, что они не позволяют извлекать из раствора более электроотрицательные металлы, чем медь, - цинк, никель, олово, свинец, хром, кобальт, что значительно сужает область применения этих устройств.

Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей устройства для извлечения меди из отработанных растворов за счет извлечения более электроотрицательных металлов, чем медь, из отработанных растворов.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для регенерации растворов травления, содержащее бак с крышкой, выполненный в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, с размещенными в нем двумя или более электродами, выполненными из водопроницаемого материала в виде цилиндров или вписанных в цилиндры многогранников и размещенными в баке один внутри другого соосно друг другу и баку с образованием полостей, сообщающихся между собой через электроды, а также насос и патрубки для ввода и вывода раствора из бака, согласно изобретению устройство дополнительно снабжено газоотводной трубкой, которая вместе с патрубками ввода и вывода раствора установлена в крышке бака, причем патрубок ввода - в центральной ее части соосно баку, при этом газоотводная трубка и патрубок ввода раствора сообщены с полостью, образованной внутренним электродом, а патрубок вывода раствора сообщен с полостью, образованной внешним электродом и стенкой бака, причем диаметры газоотводной трубки и патрубков выбраны из соотношения где D_п - диаметр патрубков для ввода и вывода раствора; D_г.тр. - диаметр газоотводной трубки.

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображен общий вид устройства для извлечения металлов из отработанных растворов. На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит бак 1 в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, в котором размещен каркас 2. Крышка 3 бака 1 одновременно является основанием для каркаса 2. На каркас намотан последовательно внутренний 4 и внешний 5 электроды, выполненные из углеткани. Между электродами 4 и 5 намотан слой 6 текстурированной полипропиленовой нити. В крышке 3 соосно баку 1 выполнен патрубок 7 для ввода электролита, связанный с насосом 8 и сообщенный с полостью, образованной внутренним электродом 4, крышкой 3 и основанием 9 каркаса 2. На крышке 3 установлен патрубок 10 для вывода раствора, сообщенный с полостью, образованной стенкой и дном бака 1, крышкой 3, внешним электродом 5 и основанием 9 каркаса 2. На крышке 3 установлена газоотводная трубка 11, сообщающаяся с полостью, образованной внутренним электродом 4.

Устройство работает следующим образом.

Раствор травления отбирается из сосуда и нагнетается насосом 8 через патрубок 7 в полость, образованную внутренним электродом 4. В полости создается избыточное давление, и раствор фильтруется через электрод 4, слой текстурированной полипропиленовой нити и электрод 5 в полость, образованную этим электродом и стенкой бака 1, откуда через патрубок 10 направляется в устройство, откуда отбирается исходный раствор. Электрод 4 подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока. На нем происходит выделение металла, электрод 5 подключен к положительному полюсу источника постоянного тока и на нем происходит окисление металлов, а также выделение кислорода или хлора в зависимости от состава раствора. Через газоотводную трубку 11 выводится водород с небольшим количеством раствора, который возвращается в устройство, из которого отбирается раствор.

При электроосаждении более электроотрицательных металлов, чем медь, - никель, цинк, свинец, олово, хром, кобальт, возникают осложнения, связанные с выведением водорода из прикатодной области. Водород выступает в роли отрицательного катализатора, тормозя разряд за счет создания поверхностной пленки или образования гидридов металлов. Дополнительное введение газоотводной трубки, расположенной на верхней крышке бака и сообщающейся с полостью, образованной внутренним электродом, позволяет осуществить вывод водорода с незначительной частью раствора, который далее поступает в устройство, из которого отбирался раствор. Таким образом, увеличивается pH прикатодного слоя вследствие снижения концентрации водорода в полости, образованной внутренним электродом. Этим достигается создание более благоприятных условий для выделения металлов из разбавленных растворов более электроотрицательных, чем медь, что существенно расширяет технологические возможности устройств.

Отношение диаметра патрубка ввода раствора к диаметру газоотводной трубки больше 1 и меньше 10 позволяет осуществить достаточно свободный вывод водорода из полости, образованной внутренним электродом. При отношении соответствующих диаметров больше либо равно 1 ухудшаются условия прокачивания раствора через электроды, при отношении диаметров меньше либо равно 10 затрудняется свободный вывод водорода, т.к. выход раствора через газоотводную трубку будет незначительным, следовательно, вывод водорода будет небольшим.

Наиболее благоприятное расположение для ввода раствора соосно баку, т.к. при фильтровании раствора через слой текстурированной нити, разделяющей электроды, обеспечивается равномерный интенсивный массообмен у поверхности каждого электрода, что значительно улучшает условия осаждения металлов до наименьших значений.

Таким образом, совокупность признаков изобретения решает задачу свободного вывода водорода, что обеспечивает электроосаждение более электроотрицательных металлов, чем медь, а это, в свою очередь, существенно расширяет технологические возможности устройства для извлечения металлов из разбавленных растворов.

Формула изобретения

Устройство для регенерации растворов травления, содержащее бак с крышкой, выполненный в виде цилиндра или вписанного в цилиндр многогранника, с размещенными в нем двумя или более электродами, выполненными из водопроницаемого материала в виде цилиндров или вписанных в цилиндры многогранников и размещенными в баке один внутри другого соосно друг другу и баку с образованием полостей, сообщающихся между собой через электроды, а также насос и патрубки для ввода и вывода раствора из бака, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено газоотводной трубкой, которая вместе с патрубками ввода и вывода раствора установлена в крышке бака, причем патрубок ввода - в центральной ее части соосно баку, при этом газоотводная трубка и патрубок ввода раствора сообщены с полостью, образованной внутренним электродом, а патрубок вывода раствора сообщен с полостью, образованной внешним электродом и стенкой бака, причем диаметры газоотводной трубки и патрубков выбраны из соотношения где D_п - диаметр патрубков для ввода и вывода раствора; D_г.тр - диаметр газоотводной трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2