CN101748410A - 一种溶解金属的溶液 - Google Patents
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Abstract
一种溶解金属的溶液的配制方法，该溶液以含氨基酸作为其核心成份，另含与之配用的pH调节剂、氧化还原电位调节剂和水。该溶液可溶解的金属包括铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金。本发明可应用在印刷电路板行业的铜蚀刻制程、电镀行业的退镀工序和其它表面处理行业的相关过程中，以及金和有色金属的提取领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶解金属(铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金)溶液的配制方法，它可应用在PCB(印刷电路板)行业的铜蚀刻制程、电镀行业的退镀工序和其它表面处理行业的相关过程中，以及金、有色金属的提取过程中。
背景技术
在印刷线路板行业的有关制程中，以及金属清洗、标牌制作等行业中的有关加工过程中，广泛使用一种溶解金属(铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金)的溶液，常称为清洗液、烂板液、腐蚀液、蚀刻剂和蚀刻液等，如印刷线路板(简称PCB，下同)行业蚀刻工序使用的蚀刻液，后者惯称为铜蚀刻液或蚀铜液。在电镀行业和PCB行业的加工过程中，常有不合格镀层出现，为使该镀层下面的基材再利用，须将这样的不合格镀层(铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金)溶解掉，然后重新镀上有关金属或合金，它们常称为退镀剂如退镍剂、退锡剂、退镍粉、退金粉、退铜液等。在有色金属的提取领域如含有色金属或贵金属物料(如氧化铜矿、金矿)的金属浸提领域，经常使用氨系提取剂或氰化物浸出剂，俗称浸出剂、浸提剂、浸取剂等。按以上所介绍的这些蚀刻液、退镀剂和金属浸提剂，目前存在着如下安全隐患及环境污染问题：如PCB行业在蚀刻工序使用的酸性铜蚀刻液有大量盐酸酸雾和氯气产生，PCB行业使用的碱性铜蚀刻液在该液的配制和使用时有大量氨逸出，有色金属氧化矿(氧化铜矿、氧化镍矿等)的氨浸取过程也如此；而退镍剂及黄金选冶流程中用的提取剂含有氰化钠或乙二胺或氨，前者剧毒，后者使用时则有有毒有异味的气体逸出；这些溶液使用至报废时产出的废物的达标处理更不容易。开发没有安全隐患、在其配制和使用过程中对环境的负面影响小、有利于其循环再生和多次使用的新的金属溶解液是当代的要求，也是本发明的目的。
发明内容
本发明是对溶解金属(铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金)的溶液的配方进行更新，使其在配制、使用过程和使用后的处置时对环境的负面影响小，尤其有利于其循环和再生使用。
本发明的一个目的是，提供一种全新的溶解金属的溶液配方，所说的金属指：铜、镍、锌、锡、铅，以及这五种金属中的一种或多种形成的合金；另外还包括为金.
本发明的另一个目的是，提供这种新的溶解金属的溶液的使用方法。
按本发明的第一个方面，这种新的溶解金属的溶液的功能是使被溶解金属通过形成络合物而稳定在溶液中。它可应用在印刷线路板行业的蚀刻等制程中，也可应用在金属清洗、标牌制作的有关加工过程中和电镀时不合格镀层的退镀，还可应用于金矿、有色金属矿的金属提取。相关的应用领域包括：(PCB)印刷线路板行业、电镀、标牌制作、金属清洗及其它表面处理行业，以及黄金和有色金属的生产领域。
按本发明的第二个方面，上述新的溶解金属的溶液在其配方和组成上具有如下特征：
(1)上述溶解金属的溶液使用氨基酸作为核心组份，被溶解的金属是通过与氨基酸形成水溶性络合物而稳定在溶液中.
(2)上述溶解金属的溶液除含有氨基酸外，还含有以及与之匹配的pH调节剂和和氧化还原电位调节剂。
(3)上述溶解金属的溶液中，氨基酸的使用浓度范围为：10克/升至300克/升。氨基酸是一类有机物，它在分子结构上以既含有氨基(-NH2)又含有羧酸基(-CO2H)为特征。实际使用时可用一种氨基酸，也可用由两种或两种以上的氨基酸组成的混合物。
(4)上述溶解金属的溶液中，与之匹配的pH调节剂的使用浓度范围为：25克/升至250克/升。pH调节剂可以是酸，也可以是碱，还可以是酸和碱混合后的混合物如特定pH范围的缓冲液。使用的酸可以是无机酸，如盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、氯磺酸等；也可以是有机羧酸，如醋酸、甲基磺酸、苯甲酸、苯磺酸、有机膦酸等；还可以是无机酸和有机酸的混合物。使用的碱可以是无机碱，如氢氧化钠、氨水等；也可以是有机碱，如吡啶、苯胺等；还可以是无机碱和有机碱的混合物。
(5)上述溶解金属的溶液中，与之匹配的氧化还原电位调节剂的使用浓度范围为：20克/升至300克/升。氧化还原电位调节剂可以是具有可变价态的过渡金属化合物如铜盐、锰盐、铁盐、钴盐等，也可以是具有可变价态的有机物如硝基化合物、亚硝基化合物等，氧化还原电位调节剂还可以是氧化剂或还原剂，如氧气或溶解在溶液中的氧、亚硫酸氢钠等。实际使用时可用一种氧化还原电位调节剂，也可用由两种或两种以上的氧化还原电位调节剂的混合物。
(6)上述金属溶解液中，除氨基酸、与之匹配的pH调节剂和氧化还原电位调节剂外，其它为水。实际使用时，氨基酸、pH调节剂、氧化还原电位调节剂和水的加料顺序可任意选择，以溶解完全为准。
按本发明的第三个方面，上述新的溶解金属的溶液的使用方法具有如下特征：
该金属溶解液的工作pH范围、工作温度范围和工作压力范围均具有很大的灵活性，可视不同的应用领域和待溶解金属的类型或其共存物的类型而灵活选择。例如：用于PCB行业蚀刻的酸性制程可选pH＝2-3但不局限于pH＝2-3，而PCB蚀刻的碱性制程可选pH＝7-8但不局限于pH＝7-8，相应的工作温度范围可选25℃-55℃但不局限于25℃-55℃，与现有PCB强酸性或强碱性条件下的蚀刻工艺比，这种温和的pH操作条件和温度范围可减轻蚀刻液对PCB基材如酚醛树脂、环氧树脂的攻击，也可减轻蚀刻液对PCB线路抗蚀层的攻击。对于不合格镀层的退镀如退镍、退金、退铜和退银等，以及金属提取，该金属溶解液灵活的工作pH、工作温度和工作压力范围也为控制金属溶解速度(如快速溶解)、提高金属的提取率提供了可能。
实施例1：
调制由150克氨基乙酸、60克氢氧化钠、50毫升吡啶、100克邻苯二胺、50克间硝基苯磺酸钠、125克氯化铜和若干克去离子水组成的混合物900毫升，用盐酸或35％氢氧化钠溶液将其pH调节为7.8-8.2，最后用去离子水充至1升得PCB碱性蚀刻液；将该液置于50±1℃水浴中，通过一喷射装置将该液对着铜箔厚为18μm的30平方厘米的PCB覆铜板进行喷淋，5分钟后发现被喷淋部位的铜全部被蚀刻掉，说明由本法组配的碱性铜蚀刻液可有效溶解PCB覆铜板上的铜。
实施例2：
调制由150克氨基乙酸、15克三硝基苯酚、200克氯化铜、50克硝酸铵、80毫升氯磺酸和若干克去离子水组成的混合物1升，得PCB酸性蚀刻液；该液置于60±2℃的水浴中，将铜厚为18μm的15平方厘米覆铜板放入该液中，通过一充氧装置向其中导入空气或纯氧气，浸泡8分钟后发现浸没在溶液中的部分的铜全部被溶掉，说明由本法组配的酸性铜蚀刻液可有效溶解铜。
实施例3：
调制由120克氨基乙酸、100克间硝基苯磺酸钠、20克氨基乙酸铜、50克硝酸铵、60克氢氧化钠、10克磷酸和若干克去离子水组成的的混合物900毫升，用硫酸或35％氢氧化钠溶液将其pH调节为9.5-10.5，最后用去离子水充至1升得到用于溶镍的退镍剂；该液置于90±2℃的水浴中，将基材为铁而镀镍层厚度为2μm的10平方厘米已镀镍工件放入该液中，通过一充气装置对该液进行空气搅拌，浸泡60分钟后发现镍全部被溶解掉，说明由本法组配的退镍剂可有效地退掉镍。
实施例4：
调制由75克氨基乙酸、20克萘磺酸钠、10克色氨酸、40克氢氧化钠、50克邻苯二胺、50克磷酸二氢钠和若干克去离子水组成的的混合物900毫升，用硫酸或35％氢氧化钠溶液将其pH调节为8.5-9，最后用去离子水充至1升得到用于提取铜的浸出剂；该浸出剂液体与湖南七宝山某矿区的含铜品位为5％的氧化铜矿500克混合，然后置于65±2℃的水浴中，通过一机械搅拌装置对该混合物进行搅拌，300分钟后停，经固液分离、两次洗涤后对所得含铜液进行铜含量分析，发现其铜浓度达20.3克/升，尾矿的铜品位降至0.4％，即铜的提取率达90％以上，说明由本法组配的铜浸出剂可有效地从氧化铜矿中提取铜。
实施例5：
调制由30克氨基乙酸、30克半胱氨酸、10克萘磺酸、50克三硝基苯酚、25克氢氧化钠、5克邻苯二胺、10克磷酸氢二铵和若干克去离子水组成的的混合物900毫升，用硫酸或35％氢氧化钠溶液将其pH调节为9.5-10，再加入10克高锰酸钾，最后用去离子水充至1升得到用于浸取金的浸出剂；该浸出剂液体与山东某矿区的含金品位为9.5克/吨的氧化矿1500克混合，然后将其置于一个3升容积的带机械搅拌装置的高压反应釜中，升温至125±1℃，对该混合物进行搅拌浸出360分钟后停，冷却减压后打开反应釜，物料经固液分离和一次洗涤，所得的液体经金含量检测发现其金浓度达11.3毫克/升，尾矿的金品位降至0.3克/吨，即金的提取率达95％以上，说明由本法组配的黄金浸出剂可有效地从金矿中提取金。
实施例6：
调制由100克氨基乙酸、10克三硝基苯酚、50克氯化铜、20克硝酸铵、50克氢氧化钠、10克羟基乙叉二膦酸(HEDP)和若干克去离子水组成的的混合物900毫升，用硝酸或30％氢氧化钠溶液将其pH调节为9.1-9.5，最后用去离子水充至1升得到用于溶解铜锌合金的退镀剂；该液置于85±1℃的水浴中，将基材为铁、镀铜锌合金厚度为2μm的10平方厘米工件放入该液中，通过一喷射装置将该液对工件进行喷淋，6分钟后发现铜锌合金全部被溶解掉，说明由本法组配的铜锌合金退镀剂可有效地退掉铜锌合金层。
Claims (5)
1.本发明涉及一种溶解金属的溶液的配制方法，其特征在于：该溶液以含氨基酸作为其核心成份，另含与之匹配的pH调节剂、氧化还原电位调节剂和水。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于：所说的金属包括铜、镍、锌、锡、铅及其合金，以及金。该发明可应用在PCB(印刷电路板)行业的铜蚀刻制程、电镀行业的退镀工序和其它表面处理行业的相关过程中，以及金、有色金属的提取过程中。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于：所说的氨基酸是这样一类有机化合物，其分子结构上以既含有氨基(-NH2)，又含有羧酸基(-CO2H)为特点。氨基酸的使用浓度范围为：10克/升至300克/升。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于：所说的溶解金属的溶液中，除含有氨基酸外，还含有与之匹配的pH调节剂，pH调节剂的使用浓度范围为：25克/升至250克/升。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于：所说的溶解金属的溶液中，除含有氨基酸外，还含有与之匹配的氧化还原电位调节剂，氧化还原电位调节剂的使用浓度范围为：20克/升至300克/升。
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