CN102995094A - 电镀槽中金属离子浓度稳定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,它可以在电镀液中的金属离子或者其他具有污染性的金属离子浓度上升后开启电解功能,将电镀液中的金属离子或者其他具有污染性的金属离子转化为金属单体从而使其浓度降低,而不需要将电镀液排掉重新调整电镀液的化学成份或者重新配置电镀液。这种方法既环保又省时省力,还可以创造良好的经济效益,符合国家的产业政策方向。
Description
技术领域
在电镀行业中,需要进行电镀铜、电镀镍等的作业流程,本发明所涉及的是关于电镀槽方面的技术。
背景技术
在电镀过程中,阳极通常是由金属单体构成,这些金属单体浸泡在镀液中,镀液会对金属单体造成腐蚀,从而导致镀液中的金属离子的浓度不断升高,当电镀液中的金属离子或者其他具有污染性的金属离子上升到一定的浓度时,就会变得失调而导致电镀性能的下降,必须重新调整镀液的金属离子浓度或者重配电镀液。而调整电镀液的金属离子浓度的最常用方法是排掉一部份后再补充水和和其他成份,使得电镀液中的金属离子浓度下降到一个合理的水平;当电镀液中的其他具有污染性的金属离子浓度达到一定的水平时,还需要抛弃掉已有的电镀液而重新配置,造成的很大的经济损失。这样的方法既费时间、又成本高,而且不利于环保。
发明内容
本发明解决的技术问题是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,它可以在电镀液中的金属离子浓度上升后开启电解功能,将电镀液中的金属离子转化为金属单体,而不需要将电镀液排掉重新调整电镀液的化学成份。
本发明的技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用电解的方法将电镀液中的金属离子分离出来形成金属单体,所述的方法最少包含如下的步骤:
自电镀槽中取出电镀液;
将取出的所述的电镀液置于另外一个电解槽系统中;
对所述的电解槽系统中的所述的电镀液进行电解:电解过程中,阴极为电镀液中析出的金属单体,阳极为最少包含钛金属成份的不溶性阳极;
将电解过后的所述的电镀液放置回所述的电镀槽中。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的电解过程所用的电流密度大小设定在3~50安培/平方英尺之间。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的电解槽系统设置在电镀槽的副槽之中。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用连续循环的方法,自所述的电镀槽中取出电镀液,电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电镀槽的副槽→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,在所述的电镀槽的副槽中镀液的流向最少包含如下步骤:自所述的电镀槽的副槽的入口→至所述的电解槽系统→至所述的电镀槽的副槽的出口。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用连续循环的方法,自所述的电镀槽中取出电镀液,电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电解槽系统→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用最少一层材质为PP材料的过滤装置将浸泡在液体中的阴极包围起来。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,设置在所述的电镀槽的副槽之中的电解系统与副槽之间采用材质为PP材料的过滤布相隔。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的阳极为以网格状钛金属为骨架、在网格状钛金属表面涂覆上二氧化铱涂层的物体。
本发明的进一步技术方案是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的阴极以一个块状的可以导电的物体为启镀基体,所述的物体不可在所述的电镀液析出与所述的电镀液中的金属元素不相同的、并且对电解过程及电镀槽构成不良影响的元素。
附图说明
图1为“电镀槽中电镀液的金属离子浓度稳定装置”发明的侧面示意图,此方案将电解槽系统设置在电镀槽的副槽之中。
图2为“电镀槽中电镀液的金属离子浓度稳定装置”发明的侧面示意图,此方案将电解槽系统设置为一个独立单元。
图3为“将电解槽系统设置在电镀槽的副槽之中”方案时的电解槽系统立体示意图。
图4为“将电解槽系统设置为一个独立单元”方案时的电解槽系统立体示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施事例,对本发明技术方案进一步说明。
提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,它可以在电镀液中的金属离子浓度上升后开启电解功能,将电镀液中的金属离子转化为金属单体。这种方法包含两个方面的内容:一方面,可以通过电解的方法将所述电镀液中的主要金属离子浓度降低,从而达到稳定主要金属离子的浓度的目的;另一方面,也可以通过电解的方法将所述的电镀液中的除了主要金属离子以外的其他起污染作用的金属离子析出为金属单体,从而将其他起污染作用的金属离子的浓度稳定在一个合理的范围内,具体在以下详细论述。所述的方法最少包含如下的步骤:自电镀槽中取出电镀液;将取出的所述的电镀液置于另外一个电解槽系统中;对所述的电解槽系统中的所述的电镀液进行电解:电解过程中,阴极为镀液中析出的金属单体,它可以采用导电性的物质作为启镀基体,从而可以在这个启镀基体上通过电解效应而不断地析出金属单体,所析出的金属单体会将原来的启镀基体包覆起来、从而使得析出的金属单体取代了原来的启镀基体变成了阴极;启镀基体可以采用不锈钢的钢板,也可采用铜板或者覆铜板等,最有效的方法是采用与电镀槽中的金属元素相同的金属板作为启镀基体,这样就不会因为启镀基体浸泡在电镀液中被溶解而析出与电镀液中金属离子不同相同的其他余属离子而造成对电镀槽的污染;电解结束后,析出的金属会与原来的启镀基体形成一个整体,无需再次处理;阳极为最少包含钛金属成份不溶性阳极,比较易得的阳极是采用涂覆有二氧化铱涂层的钛网,这样的阳极的性价比会比较高;更为便宜的可以采用不锈钢或者钛网作为阳极,但是这样的阳极会较快地溶解掉;如采用铂电极作为阳极,成本会非常高;将电解过后的所述的电镀液放置回所述的电镀槽中。电解的电镀液可以是含有铜离子成份的镀液,如硫酸铜等,也可以是含有镍离子成份的硫酸镍等,也可以是今有锡离子成份的镀液。对于电镀液中的具有污染性的其他金属离子,如硫酸铜电镀液中的铁金属离子、镍金属离子、锡金属离子等,也可以采用这种方法去除,方法和原理是采用类似的电解的方法,但是不同的金属离子的在电解时所需的电势差不相同,有的电势差要大些、有的则要小些,在一个特定的电势差的电解过程情况下,不同的金属离子在电解过程中析出单体金属固体的速度是不尽相同的,电势差需求高的金属离子则析出速度会慢些、电势差需求低的金属离子则析出速度会快些,达到某种电势差以上时,则突破了电势差的障碍,所有的金属离子的析出速度趋于接近。对于其他起污染作用的金属离子,可以采用较低的电流来电解,以加快这些污染成份的析出速度。利用这种原理,可以通过控制电解时电流的大小从而造成电势差对不同金属离子门坎效应,从而选择性地去除具有污染性的其他金属离子。本发明中的电流密度设置在3~50安培/平方英尺之间,可以依据上述原理很容易地在这个范围内选用出符合需求的电解电流参数。
本发明的实施方案有两种,一种是将电解槽系统设置已有的电镀槽的副槽之中,另一种是将电解槽系统设置成一组独立的系统,两种情况时,仅就电解槽系统部份的设计形式而言,二者是相类似的,下面就这两种设置形式作详细描述:
如图1所示,本发明的具体实施方式是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法和装置(电镀槽见说明书附图中的1所示),它采用电解的方法将镀液中的金属离子分离出来形成金属单体,从而稳定镀液中的金属离子的浓度。此装置由以下主要系统构成:电解槽系统(电解槽系统见说明书附图1中的3所示)、直流电流形成和调整系统、搅拌和循环系统、辅助系统:
电解槽系统:它设置在电镀槽的副槽之中,电镀槽的副槽见说明书附图1中的2所示,这样可以充分利用已有的装置和空间,从而节约成本。电解槽系统由阴极(阴极见说明书附图图3中的5所示)、阳极(阳极见说明书附图图3中的6所示)和镀液构成。其中阳极采用惰性阳极(又称不溶性阳极),共有两个阳极,分别排布在阴极的两侧;阴极为镀液中析出的金属单体,它可以采用导电性的物质作为启镀基体,从而可以在这个启镀基体上通过电解效应而不断地析出金属单体,所析出的金属单体会将原来的启镀基体包覆起来、从而使得析出的金属单体取代了原来的启镀基体变成了阴极;启镀基体可以采用不锈钢的钢板,也可采用铜板或者覆铜板等,最有效的方法是采用与电镀槽中的金属元素相同的金属板作为启镀基体,这样就不会因为启镀基体浸泡在电镀液中被溶解而污染,电解结束后,析出的金属会与原来的启镀基体形成一个整体,无需再次处理。阴极做成活动式的,当阴极的金属电解到一定的厚度时,取出将金属块回收处理,再更换一块新的启镀基体进去作为启动阴极即可;电镀液采用的就是电镀槽中的电镀液,通过循环泵使得电镀液在电解系统和电镀槽之间不断地循环流通;
直流电流形成和调整系统:由直流整流器产生用于电解用的直流电流,可以通过开关控制电解电流的大或小以及此电解电流开或关,同时还有相关导线与电解系统相连,从而形成一个闭合的回路。当电镀液中的金属离子浓度高时,则开启电解装置将镀液中的金属离子转化成金属单体,从而逐步将金属离子的浓度降低;当金属离子浓度降低到合适的水平时,关闭电解装置停止电解。电解所用的电流密度大小设计在3~50安培/平方英尺(ASF)之间,电解的最佳电流密度值为10~25安培/平方英尺之间,偏大或偏小于最佳值也可以获得同样的降低金属离子的效果,但是形成的阴极形状和结晶会比较差,比如易产生粗糙、起钉、或者形成粉状固体物质,偏离越远则发生的程度越严重;如使用最佳值的范围,则可以避免这样的问题发生。当然,在应用本技术来降低电镀液中的其他具有污染性的金属离子时,情况就会不同,这时会采用高于25安培/平方英尺或者低于10安培/平方英尺的电流密度的设定,以达到降低污染性的金属离子的目的。
搅拌和循环系统:可以使电镀液在电解槽系统中保持运动状态,以利于电解过程进行的装置。如搅拌不足,会导致电解出来的金属粗糙甚至成为粉末状的固体,这样会污染镀液。搅拌方法可以采用鼓气搅拌的方式,也可以采用抽取强制循环的方式,也可以采用机械搅拌的方式进行搅拌。搅拌的作用在于使得阴极附近的电镀液能够运动起来,以使得电解过程得以顺利进行。因为所述的阴极外围由过滤装置包围起来,所以如果要获得足够的搅拌效果,需将搅拌系统中的一部份设置在所述的包围阴极的过滤装置之中,以避免过滤装置对搅拌效果的减弱作用,而且有利于电镀液的交换和循环,从而避免了造成电解过程的不良。循环装置的目的是使得电镀液在电镀槽和电解槽系统中不断地交换循环,将多余的金属离子从电镀液中电解分离出来变成金属单体,从而使得电镀槽中的金属离子可以控制在一个合理的水平;
辅助系统:方便操作人员作业的一些装置,包括支架、挂具、手柄、过滤等装置;
采用连续循环的方法,自所述的电镀槽中取出电镀液,电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电镀槽的副槽→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。图1中的粗黑色带箭头的线表示镀液的流通方向。
电解系统设置在电镀槽的副槽(副槽见说明书附图1或说明书附图3中的2所示)之中,采用隔板以及过滤装置(见说明书附图图3中的4所示)将电解槽系统隔离出来,副槽中的溶液可以自由流通到电解系统中,使得整个电镀液最终都经过电解槽系统的电解处理以将金属离子电解分离出来。电解槽系统中的阴极采用过滤装置包围起来,以防止电解异常时产生的固体杂质污染到电镀槽,过滤装置的体积与形状和电解槽系统相接近。所用的过滤装置,采用的材料为PP过滤布,这样方便易得;所用的PP过滤布最少为一层,也可以采用多层,采用多层时过滤效果会更好,但是会使得电镀液的流通和交换速度变慢。在所述的电镀槽的副槽中镀液的流向最少包含如下步骤:自所述的电镀槽的副槽的入口→至所述的电解槽系统→至所述的电镀槽的副槽的出口。通常情况是电镀槽中的电镀液通过溢流口溢流至副槽中,此间电镀液会经过电解槽系统,电解槽系统可以将电镀液中的金属离子电解出来变成金属而析出;而在副槽的另一侧,采用泵的方式将电镀液抽回至电镀槽中,从而完成电镀液的循环过程;故在说明书附图书中,电镀液是从副槽2的一侧流至另一侧的,在流动的过程序中,电镀液经过了电解槽系统3。在泵的过程可以加上一个过滤装置,这样可以避免固体或杂物被抽回到电镀槽中的。
如图2所示,本发明的具体实施方式是:提供一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法和装置,其特征在于,采用连续循环的方法,自所述的电镀槽1中取出电镀液至电解槽系统3,在3中电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电解槽系统→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。图2中的粗黑色带箭头的线表示镀液的流通方向;此装置由以下主要系统构成:电解槽系统3、直流电流形成和调整系统、搅拌和循环系统、辅助系统:
电解系统:由阴极(阴极见说明书附图图4中的5所示)、阳极(阳极见说明书附图图4中的6所示)和电镀液构成。其中阳极采用惰性阳极(又称不溶性阳极),共有两个阳极,分别排布在阴极的两侧;阴极为电镀液中析出的金属单体,它可以采用导电性的物质作为启镀基体,从而可以在这个基体上通过电解效应而不断地析出金属,启镀基体可以采用不锈钢的钢板,也可采用铜板或者覆铜板等。阴极做成活动式的,当阴极的金属电解到一定的厚度时,取出将金属回收处理,再更换一块新的启镀基体进去作为启动阴极即可;电镀液采用的就是电镀槽中的电镀液,通过循环泵使得电镀液在电解槽系统和电镀槽之间不断地循环流通;
直流电流形成和调整系统:由直流整流器产生用于电解用的直流电流,可以通过开关控制电解电流的大或小以及此电解电流开或关,同时还有相关导线与电解系统相连,从而形成一个闭合的回路。当电镀液中的金属离子浓度高时,则开启电解槽装置将电镀液中的金属离子转化成金属单体,从而逐步将金属离子的浓度降低;当金属离子浓度降低到合适的水平时,关闭电解槽装置停止电解。电解所用的电流密度大小设计在3~50安培/平方英尺(ASF)之间,电解的最佳电流密度值为10~25安培/平方英尺之间,偏大或偏小于最佳值也可以获得同样的降低金属离子的效果,但是形成的阴极形状和结晶会比较差,比如易产生粗糙、起钉、或者形成粉状固体物质,偏离越远则发生的程度越严重;如使用最佳值的范围,则可以避免这样的问题发生。当然,在应用本技术来降低电镀液中的其他具有污染性的金属离子时,情况就会不同,这时会采用高于25安培/平方英尺或者低于10安培/平方英尺的电流密度的设定,以达到降低污染性的金属离子的目的。
搅拌和循环系统:可以使电镀液在电解槽系统中保持运动状态,以利于电解过程进行的装置。如搅拌不足,会导致电解出来的金属粗糙甚至成为粉末状的固体,这样会污染镀液。搅拌方法可以采用鼓气搅拌的方式,也可以采用泵抽取强制循环的方式,也可以采用机械搅拌的方式进行搅拌。搅拌的作用在于使得阴极附近的电镀液能够运动起来,以使得电解过程得以顺利进行。因为所述的阴极外围由过滤装置包围起来,所以如果要获得足够的搅拌效果,需将搅拌系统中的一部份设置在所述的包围阴极的过滤装置之中,以避免过滤装置对搅拌效果的减弱作用,而且有利于电镀液的交换和循环,从而避免了造成电解过程的不良。循环装置的目的是使得电镀液在电镀槽和电解槽系统中不断地交换循环,将多余的金属离子从电镀液中电解分离出来变成金属单体,从而使得电镀槽中的金属离子可以控制在一个合理的水平;
辅助系统:方便操作人员作业的一些装置,包括支架、挂具、手柄、过滤等装置;
在图2中,电解槽系统设置一个独立的单元,通过泵与管道将电解槽系统和电镀槽连通起来,使得电镀槽中的所有电镀液都经过电解槽系统的电解处理以将金属离子电解分离出来。将此电解槽系统的位置设置得比电镀槽的位置高一些、采用泵将电镀槽中的电镀液抽至处于高位的电解槽系统中,电解槽系统中多出的电镀液则被溢流回到电镀槽中,这样的设计会比较方便操作些,在泵进口或出口处可以加上过滤系统,以过滤去电镀液中的固体或杂物,通常在泵的出口处加过滤会比较好。当然如果采用将电解槽系统的位置设置得比电镀槽的位置低一些的方案也是可行的,这时候可以使电镀槽中的电镀液溢流出至电解槽系统中,再从电解槽系统中将电镀液抽回至电镀槽中,从而完成电镀液的循环;在泵取电镀液时的过滤可以采用同上述方法。电解槽系统中的阴极采用过滤装置包围起来,以防止电解异常时产生的固体杂质污染到电镀槽,过滤装置的体积与形状和电解系统相接近。所用的过滤装置,采用的材料为PP过滤布,这样方便易得。整个电解槽系统设置成活动式的装置,在装置的底部安装轮子,连接电解槽系统和电镀槽之间的管道也采用活动式的,可以简易拆出及安装,这样可以推动整个装置移动到不同的位置,从而对不同的电镀槽进行电镀液进行电解降铜离子的处理。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用电解的方法将所述的电镀槽里的电镀液中的金属离子分离出来形成金属单体,所述的方法最少包含如下的步骤:
自电镀槽中取出电镀液;
将取出的所述的电镀液置于另外一个电解槽系统中;
对所述的电解槽系统中的所述的电镀液进行电解:在所述的电解过程中,阴极为电镀液中析出的金属单体,阳极为最少包含钛金属成份的不溶性阳极;
将电解过后的所述的电镀液放置回所述的电镀槽中。
2.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的电解过程所用的电流密度大小设定在3~50安培/平方英尺之间。
3.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的电解槽系统设置在电镀槽的副槽之中。
4.根据权利要求3所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用连续循环的方法,自所述的电镀槽中取出电镀液,电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电镀槽的副槽→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。
5.根据权利要求4所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,在所述的电镀槽的副槽中镀液的流向最少包含如下步骤:自所述的电镀槽的副槽的入口→至所述的电解槽系统→至所述的电镀槽的副槽的出口。
6.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用连续循环的方法,自所述的电镀槽中取出电镀液,电解后再放置回所述的电镀槽中,所述的电镀液的流向最少包含如下步骤:所述的电镀槽→至所述的电解槽系统→回到所述的电镀槽中,按此往复连续循环。
7.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,采用最少一层材质为PP材料的过滤装置将浸泡在液体中的阴极包围起来。
8.根据权利要求3所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,设置在所述的电镀槽的副槽之中的电解系统与副槽之间采用材质为PP材料的过滤布相隔。
9.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的阳极为以网格状钛金属为骨架、在网格状钛金属表面涂覆上二氧化铱涂层的物体。
10.根据权利要求1所述的一种电镀槽中金属离子浓度稳定的方法,其特征在于,所述的阴极以一个块状的可以导电的物体为启镀基体。
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Legal Events
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
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DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Dai Fang Document name: the First Notification of an Office Action |
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DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Dai Fang Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130327 |