CN210657162U - 对废微蚀刻液进行电积铜的装置 - Google Patents

Abstract

一种可降低电极浓差极化现象且能提高铜回收率的对废微蚀刻液进行电积铜的装置。盛放废液的容器为两个独立且并列连接在一起的电解A缸和电解B缸，A缸与B缸由中间隔板分开，在该中间隔板的顶端设有可使A缸中的废液流入B缸内的溢流窗孔；在A缸内与溢流窗孔相对侧的下方设有送药管，在B缸内与溢流窗孔相对侧的下方设有出药管，送药管的进口与出药管的出口通过外置的循环装置连通；在电解过程中，废液在A缸、B缸和循环装置之间流动；A缸中的废液由下向上流动；B缸中的废液由上向下流动。采用双缸循环式的电解槽对废微蚀刻液进行电积铜的处理，其具有电积铜效率高、占地面积小、自动化程度高、材料成本低以及液位可调幅度大等特点。

Description

对废微蚀刻液进行电积铜的装置

技术领域

本实用新型涉及一种电解装置，特别涉及一种采用并列循环式的电积铜装置。

背景技术

随着电子装备的需求日益增长，我国电路板生产量也急剧增加，在电路板的微蚀刻工序会产生大量的废微蚀刻液等待处理。

电路板工件在镀铜后，表面的粗糙度不均匀，且与空气接触形成很薄的氧化层。为使工件除去表面的氧化铜等杂物和达到表面要求的粗糙度，电路板的加工都设置有微蚀刻工序，微蚀刻工序设置微蚀刻槽,槽中装有微蚀刻液。工件在微蚀刻液中，表面的氧化铜和少量金属铜通过化学反应，溶于溶液中。电路板工件每批次在微蚀刻槽内停留较短时间,使工件表面微蚀深度达到1.25-1.5微米。多批次后,当微蚀刻液中的铜离子浓度超过一定的浓度后，工件的微蚀刻速率将受到抑制，当微蚀刻速率降低程度达到50％以上时,该微蚀刻液即失去微蚀刻作用，必须换新微蚀刻液，原有微蚀刻液即成为废微蚀刻液。

废微蚀刻液中，铜离子浓度较低，因此，许多企业对回收其中的铜的需求不大，其处理方法一般都是在其中的铜离子浓度不高于60g/L后，将该废微蚀刻液排入到废水处理系统，采用中和沉淀法回收其中的铜化合物，之后再将回收铜后的废水沉淀滤清排放。该过程作为环保治理方法简单可行，但浪费很大，不符合资源节约的循环经济产业政策，企业的利益损失也较大。

随着社会环境意识的增强，对电路板行业的要求也越来越高，节约资源，减少排放不仅是国家的要求，也是企业的愿望。因此，迫切需要对废微蚀刻液再生回收,并使废微蚀刻液中的铜得到回收，废液转换为合格的微蚀刻液。

对废微蚀刻液的再生循环处理，一方面回收其中的铜，另一方面，使去除铜离子后的余液经其它处理后再变成可以使用的微蚀刻液，即可达到废物利用的目的，又可大大消除废液排放对环境的污染。

近些年，对废微蚀刻液进行处理并回收其中的铜的装置，采用电积槽，将废微蚀刻液注入电积槽中，在一定电流、电压和温度条件下，废微蚀刻液中的铜离子在阴极上获得电子，沉积为金属铜。

但上述电积槽存在以下不足：

1)泵入电积槽中的废微蚀刻液在电解过程中基本上处于静止状态，随着电解时间的增长，在阴极附近会形成浓差极化现象，不能保证阴极铜质量的正常析出，对阴极的析出质量造成严重的影响。

2)随着浓差极化现象的加重，会使电积槽的电压升高，电耗增大，并使阴极沉积或镀层质量恶化，甚至造成氢的析出和杂质金属离子的放电。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可降低电极浓差极化现象且能提高铜回收率的对废微蚀刻液进行电积铜的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，包括废液、置于该废液内的阴极板和阳极板，其特征在于：盛放所述废液的容器为两个独立且并列连接在一起的电解A缸和电解B缸，电解A缸与电解B缸由中间隔板分开，在该中间隔板的顶端设有至少一个可使电解A缸中的废液流入电解B缸内的溢流窗孔；在电解A缸内与所述溢流窗孔相对侧的下方设有送药管，在电解B缸内与所述溢流窗孔相对侧的下方设有出药管，送药管的进口与出药管的出口通过外置的循环装置连通；在电解过程中，所述废液在电解A缸、电解B缸和所述循环装置之间流动；所述阴极板和阳极板为若干组且布设在电解A缸和电解B缸中，每组阴板板与阳极板平行设置，其中，电解A缸中的阴极板的板面与所述溢流窗孔至所述送药管的连线平行，所述废液由下向上流动；电解B缸中的阴极板的板面与所述溢流窗孔至所述出药管的连线平行，所述废液由上向下流动。

在电解A缸和电解B缸的上端口的四周设有台面板，台面板为向对应的电解A缸或电解B缸的缸内侧水平延伸的短边，在各台面板的内侧边缘设有向上延伸的边框，在边框的长边上均匀间隔设有多个悬挂阴极板和阳极板的卡槽。

在所述边框的内侧设有托接顶盖的托架，所述顶盖扣合在由边框围合的电解A缸和电解B缸的顶部开口上。

在所述台面板的短边板上设有可将电解A缸和电解B缸内的反应废气排出的抽风盒，在抽风盒上设有与电解A缸和电解B缸相通的风孔。

在电解A缸与电解B缸外侧的台面板的长边板上分别设有用于连接阴极板或阳极板的导电方铜，在电解A缸与电解B缸之间的台面板上设有用于连接阳极板或阴极板的导电方铜。

在电解A缸外设有观察电解A缸中废液液面高度的透明液位观察管。

在电解A缸内设有可调节电解A缸内废液液面高度的液位计。

与现有技术相比，本实用新型采用双缸循环式的电解槽对废微蚀刻液进行电积铜的处理，其具有电积铜效率高、占地面积小、自动化程度高、材料成本低以及液位可调幅度大等特点。

附图说明

图1为本实用新型的外形示意图。

图2为图1的C方向示意图。

图3为图1的爆炸示意图。

图4为图2的E-E向剖视图。

图5为图2的俯视图(无顶盖时的示图)。

附图标记如下：

中间隔板1、溢流窗孔11、左台板21、中台板22、右台板23、前台板24、后台板25、左侧面板31、右侧面板32、正面板33、背面板34、顶部开口4、边框41、卡槽42、顶盖43、外侧框44、内侧框45、抽风盒5、导电方铜6、导电柱61、送药管71、出药管72、液位观察管8、液位调节口81、排放口91、排水阀92、高度d、宽度w、长度s。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型的对废微蚀刻液进行电积铜的装置由并列设置的双缸电解槽、分别设置在双缸电解槽内的若干组阴阳电极板和使注入双缸电解槽内的废微蚀刻液(以下简称废液)在双缸电解槽中循环流动的废液循环装置。

1、双缸电解槽

其由底板、左侧面板31、右侧面板32、正面板33和背面板34围合构成，在其中间设置中间隔板1将其分隔为两个独立使用的电解A缸(以下简称A缸)和电解B缸(以下简称B缸)。

中间隔板1的两侧边和底边将A缸与B缸密封隔开。在中间隔板1的顶边设有至少一个溢流窗孔11，该溢流窗孔11可使A缸中的废液溢流于B缸中。

溢流窗孔11的底边最好高于阴极板的顶边，这样可避免阴极板的顶边处于废液表面时容易被腐蚀的现象发生。

溢流窗孔11的数量以确保A缸和B缸的废液达到平衡为宜。

本实用新型选择A缸和B缸的容量大小相同，每个缸体的形状为长方体，顶部为敞口，在两个缸的敞口上设有一体结构且形状为卧式的“日”字形的台面板，台面板分为左台板21、中台板22、右台板23、前台板24和后台板25(左、中、右、前、后，以图1纸面方向为参考)，其中，左台板21、右台板23、前台板24和后台板25上的中线位置分别与下方的左侧面板31、右侧面板32、正面板33和背面板34对应，中台板22的中线与所述中间隔板1相对应。

在与A缸对应的各台面板的内侧边缘设有向上延伸并构成A缸顶部开口4的边框41，同样，在与B缸对应的各台面板的内侧边缘也设有向上延伸并构成B缸顶部开口4的边框41。在两个边框41的长边上均匀间隔设有多个悬挂阴极板和阳极板的卡槽42。

在A缸和B缸的顶部开口4上都设有顶盖43，该顶盖43由透明耐腐材料所制，顶盖43的作用：一来防止缸内反应时产生的废气外泄，二来方便作业人员观察缸内电解状态。

每个边框41采用双板重叠式设置，即分外侧框44与内侧框45，内侧框45的高度略小于外侧框44的高度，所述顶盖43扣在内侧框45上，该结构既不妨碍安装阴极板和阳极板，又可使顶盖43密闭扣在缸的顶部开口4上。

上述结构不仅使该装置顶部紧凑，而且可使悬挂电极板与设置顶盖43兼容设置。

缸体内的空间尺寸为：高度d在1000-1500mm，优选1200mm，宽度w在700-900mm，优选750mm，双缸总宽1700mm，长度s(水平纵深尺寸)在950-1100mm，优选1000mm。

设置了台面板后，即可将该装置所需的其它小体积部件安装在台面板上，在充分利用空间的基础上达到使用方便和结构紧凑的目的。即：将用于吸取A缸和B缸内因电解反应产生的废气的两个抽风盒5分别安装在前台板24上与A缸和B缸对应的位置。抽风盒5为长方体的通风盒，其上设有与A缸或B缸相通的风孔，通过抽风机将废气抽走，抽风机依据该装置的控制系统采集A缸或B缸内的气压信号而启动或关闭。

在所述左台板21、中台板22和右台板23上分别设置一根长条状的导电方铜6，导电方铜6为阴极板或阳极板提供电能。左台板21和右台板23上的导电方铜6与中台板22上的导电方铜6极性相反。中台板22上的导电方铜6可同时为A缸和B缸中的阴极板或阳极板供电。

在导电方铜6上设置若干个导电柱61，采用金属卡夹即可很方便的将阴极板和阳极板卡接在对应的导电方铜6上。本实用新型采用导电方铜6的连接结构较现有技术中采用若干连接线为阴极板和阳极板供电要简洁、方便，而且消耗在连接线上的电能要小。

2、废液循环装置

包括设置在A缸内的送药管71、设置在B缸内的出药管72和将送药管71与出药管72相连通的设置在该装置外的输送泵(图中未视出)。

送药管71与出药管72的长度基本相同，其上均设有过水孔。

送药管71与中间隔板1相平行且安装在A缸底部靠近右侧面板32的位置。出药管72与中间隔板1相平行且安装在B缸底部靠近左侧面板31的位置。

所述输送泵通过管道连接在送药管71的进口与出药管72的出口之间。

在电解过程中，注入A缸与B缸中的废液在输送泵的驱使下，在A缸与B缸之间闭环循环流动。废液的循环流动速度为为80-120L/min。

废液流动方向如下：

废液由送药管71注入，在A缸中由下向上流动，当废液液面漫过所述溢流窗孔11后流入B缸，在B缸中由上向下流动并由出药管72流往输送泵。该结构可使废液流动无死角，铜离子分布更为均匀。

3、阴极板和阳极板(图中未示出)

在A缸和B缸内设置多组电极板，每组电极板由相互平行的阴极板和阳极板构成。

为了减小低浓度条件下的浓差极化，提高电流效率和回收金属的质量，电极板与所述中间隔板1相垂直，即在电解过程中，不论是A缸还是B缸中的废液都是由阴极板和阳极板的表面流过，即，废液流动的方向与阴极板相平行。

该结构一方面对废液起导流作用，另一方面可使阴极板表面较低浓度的铜离子废液不断被更新，避免在阴极板表面形成导致析铜效率降低的浓差极化现象。

4、液位观察管8

采用透明管设置于B缸外，用于观察B缸中废液液面高度。另外，在B缸内设置测量废液液面高度的液位计(图中未示出)，采用透明液位观察管8和液位计的模式，既方便操作人员观察液位，又可以实现废液进出的自动控制。

自动控制是指：系统启动后，该装置的控制电路液位计检测到低液位信号，会自动启动废液提升泵添加废液进电解槽。通过分段式电解，达到设定的时间，则自动启动排水阀，关闭循环阀，将电解后的药水排到综合废水池。直到系统检测到低液位，自动启动循环阀，关闭排水阀，排水泵。启动废液提升泵进水，进入新的一个循环运行。

在所述液位观察管8外面设置有防护罩，防护罩正面为抽拉式透明板。

通过对液位计参数的调整，可以实现A缸和B缸废液的液位有10厘米的高度调节。解决了传统设备阴极板在液面处容易腐蚀的问题。

在B缸右侧面板32上还设有液位调节口81。通过液位计参数通过上述的自动控制流程来调整。

在A缸正面板33上还设有排放口91，该排放口91通过排水阀92与所述出药口相通，电解过程中该排水阀92处于关闭状态，当废液经该装置处理完毕后，打开排水阀92将处理后的余液通过排放口91排入再利用池中。

浓差极化：因电解槽中电极界面层溶液离子浓度与本体溶液浓度不同而引起电极电位偏离平衡电位的现象。是电极极化的一种基本形式。

电解过程中溶液在电解槽内出现的这种浓度差异，是由于液相传质，即通过界面层溶液的扩散速度跟不上电解速度引起的。结果，当电极反应在一定电流密度下达到稳定后，阴极界面层溶液的浓度必低于本体溶液；而在阳极，例如可溶阳极，界面层溶液的浓度必高于本体溶液。根据能斯特(w.Nernst)电位方程，这两种情况都要导致电极电位偏离按本体溶液浓度计的平衡电位：阴极电势变小(向负方向移动)，阳极电势变大(向正方向移动)，即发生了电极的浓差极化。

浓差极化对金属电解、电镀没有任何好处，它使槽电压升高，电耗增大，并使阴极沉积或镀层质量恶化，甚至造成氢的析出和杂质金属离子的放电。

Claims (7)

1.一种对废微蚀刻液进行电积铜的装置，包括废液、置于该废液内的阴极板和阳极板，其特征在于：盛放所述废液的容器为两个独立且并列连接在一起的电解A缸和电解B缸，电解A缸与电解B缸由中间隔板(1)分开，在该中间隔板(1)的顶端设有至少一个可使电解A缸中的废液流入电解B缸内的溢流窗孔(11)；在电解A缸内与所述溢流窗孔(11)相对侧的下方设有送药管(71)，在电解B缸内与所述溢流窗孔(11)相对侧的下方设有出药管(72)，送药管(71)的进口与出药管(72)的出口通过外置的循环装置连通；在电解过程中，所述废液在电解A缸、电解B缸和所述循环装置之间流动；所述阴极板和阳极板为若干组且布设在电解A缸和电解B缸中，每组阴板板与阳极板平行设置，其中，电解A缸中的阴极板的板面与所述溢流窗孔(11)至所述送药管(71)的连线平行，所述废液由下向上流动；电解B缸中的阴极板的板面与所述溢流窗孔(11)至所述出药管(72)的连线平行，所述废液由上向下流动。

2.根据权利要求1所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在电解A缸和电解B缸的上端口的四周设有台面板，台面板为向对应的电解A缸或电解B缸的缸内侧水平延伸的短边，在各台面板的内侧边缘设有向上延伸的边框(41)，在边框(41)的长边上均匀间隔设有多个悬挂阴极板和阳极板的卡槽(42)。

3.根据权利要求2所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在所述边框(41)的内侧设有托接顶盖(43)的托架，所述顶盖(43)扣合在由边框(41)围合的电解A缸和电解B缸的顶部开口(4)上。

4.根据权利要求3所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在所述台面板的短边板上设有可将电解A缸和电解B缸内的反应废气排出的抽风盒(5)，在抽风盒(5)上设有与电解A缸和电解B缸相通的风孔。

5.根据权利要求4所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在电解A缸与电解B缸外侧的台面板的长边板上分别设有用于连接阴极板或阳极板的导电方铜(6)，在电解A缸与电解B缸之间的台面板上设有用于连接阳极板或阴极板的导电方铜(6)。

6.根据权利要求5所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在电解A缸外设有观察电解A缸中废液液面高度的透明液位观察管(8)。

7.根据权利要求6所述的对废微蚀刻液进行电积铜的装置，其特征在于：在电解A缸内设有可调节电解A缸内废液液面高度的液位计。

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