DE3340343A1 - Verfahren und anlage zum regenerieren einer ammoniakalischen aetzloesung - Google Patents
Verfahren und anlage zum regenerieren einer ammoniakalischen aetzloesungInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Kernforschungsanlage Julien
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
-S-
Verfahren und Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung,
der zur Rückoxidation des in der Ätz lösung enthaltenden
Ätzmittels Sauerstoff in Gegenwart eines in der Ätzlösung enthaltenen Katalysators zugeführt
wird und die zumindest teilweise zur Rückgewinnung abgeätzten Metalls eine Elektrolysezelle
durchströmt, wobei kathodisch Metall abgeschieden wird und an der Anode der Elektrolysezelle Sauerstoff
entsteht. Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Alkalische Ätzmittel werden zum Ätzen metallischer Gegenstände, insbesondere zur Herstellung von
Leiterplatten, die auch unter der Bezeichnung
"gedruckte Schaltungen" bekannt sind, vor allem dann verwendet, wenn die zu ätzenden Leiterplatten
gegen saure Ätzmedien nichtbeständige Metallteile, beispielsweise aus Blei, Zinn oder Nickel,
aufweisenο Eine Rückoxidation der alkalischen Ätzlösung nach Abätzen des Metalls wird unter
11 (\ 7 *? fflt*
Zugabe von Ammoniakgas und/oder Ammoniumchlorid
in Gegenwart von Sauerstoff bzw. Luft durchgeführt.
Aus DE-OS 30 31 567 ist es bekannt, in der Ätzlösung .Katalysatorteilchen zu suspendieren, die das
Ätzen selbst, aber auch die Rückoxidation der Ätzlösung beschleunigen und so den Zusatz chemischer
BAD ORIGINAL
Oxidationsmittel ersparen, die
zu toxischen Restlösungen führen. Bei dem bekannten Verfahren werden die abgeätzten Metalle in einer
Elektrolysezelle abgeschieden. Hierzu durchströmt ein Teil der Ätzlösung,die Ammoniumsulfat aufweist,
die Elektrolysezelle. Dabei werden die abgeätzten Metalle an der Kathode der Elektrolysezelle
abgeschieden, an der Anode entsteht Sauerstoff,
Bei dem bekannten Verfahren wird die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung zur Rückoxidation
in Luft versprüht. Dies erfolgt unmittelbar in der Ätzkammer durch Aufsprühen der Ätzlösung
auf die zu bearbeitenden Werkstücke. Die Rückoxidation mit Luft ist nicht in allen Fällen
von Vorteil. Dies insbesondere deshalb nicht, weil der Ätzlösung Ammoniak zur Einstellung
des pH-Wertes zugegeben wird und Geruchsbelästigungen) durch verdunstendes Ammoniak so gering
wie möglich gehalten werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Ätzlösung in
einfacher Weise intensiv mit einem Gas zu vermengen, das einen hohen Sauerstoffanteil aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst. Der Ätzlösung wird der an der Anode der Elektrolysezelle entstehende Sauerstoff
zugeführt. Die in die Ätzlösung eingeleiteten Gasanteile, die zur Rückoxidation nichts beitragen,
wie beispielsweise die Stickstoffanteile bei Luft, sind gering. In vorteilhafter Weise wird
zugleich Sauerstoff genutzt, der in der Elektrolysezelle bei Rückgewinnung des abgeätzten Metalls
)+ sowie Umweltprobleme
BAD ORiOiNAL
entsteht. Zweckmäßig ist es, der Ätzlösung
zugleich mit dem Sauerstoff Ammoniak zuzugeben (Patentanspruch 2), um den pH-Wert der Ätzlösung
einzustellen. In die Ätzlösung muß so viel Ammoniak zugegeben werden, wie im wesentlichen
durch Verdunsten beim Ätzen in der Ätzkammer und beim Regenerieren der Ätzlösung verlorengeht.
Das beim Regenerieren in der Elektrolysezelle in den Gasraum oberhalb des Elektrolyten entweichende
Ammoniak läßt sich mit dem abgesaugten Sauerstoff in die Ätzlösung zurückführen.
Das Ammoniak wird mit dem Sauerstoff in die Ätz lösung eingetragen und wie der Sauerstoff
intensiv mit der Ätzlösung vermengt. Diese intensive Vermengung und feine Verteilung
der Sauerstoff enthaltenden Gase beschleunigt die Rückoxidation.
Zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß
Patentanspruch 3 von einer Regenerieranlage ausgegangen, die einen an einer Ätzkammer
anschließbaren Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene Ätzlösung aufweist. Die Ätzlösung
wird zu einem Filter geführt, der für Katalysatorteilchen , die in der Ätzlösung suspendiert
sind, nicht durchlässig ist„ Die Katalysatorteilchen werden aus dem Filter mit Hilfe von
Ätzlösung ausgetragen, die über einen Rücklauf erneut in die Ätzkammer einführbar ist. Zur
Regenerieranlage gehört eine Elektrolysezelle, in die eine am Filter angeschlossene Verbindungsleitung für als Filtrat gewinnbare, katalysator-
BAD ORiGSMAL
- 2-
teilchenfreie Ätzlösung führt. Die Elektrolysezelle weist einen an der Ätzkammer anschließbaren
Ausgang für an Metallionen abgereicherte Ätzlösung auf, die als frische Ätzlösung in die
Ätzkammer einleitbar ist. Zur Zufuhr von Sauerstoff in die die Katalysatorteilchen enthaltende
Ätzlösung mündet in den Rücklauf zur Ätzkammer eine Sauerstoffleitung, die mit an der Anode
der Elektrolysezelle entstehendem Sauerstoff gespeist wird. Eine intensive Vermengung
des Sauerstoffs mit der Ätzlösung beschleunigt die Rückoxidation.
Weitere Ausbildungen der Regenerieranlage sind in Patentansprüchen 4 bis 10 angegeben.
Danach ist an die Sauerstoffleitung eine absperrbare
Zuführung für Ammoniak angeschlossen, so daß zugleich mit der Zugabe des Sauerstoffs
der pH-Wert der Ätzlösung reguliert werden
kann. Zum Einführen des Sauerstoffs und des Ammoniaks dient eine Flüssigkeitsstrahlpumpe,
die im Zulauf zur Ätzkammer eingesetzt ist. Mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe wird eine
raschere Rückoxidation durch feine Verteilung des Sauerstoffs in der Ätzlösung erreicht.
Die Sauerstofleitung mündet am Saugstutzen der Flüssigkeitsstrahlpumpe, die als Arbeitsmittel
von der die Katalysatorteilchen enthaltenden Ätz lösung durchströmt wird. In Strömungsrichtung
der Ätzlösung gesehen vor der Flüssigkeitsstrahlpumpe ist vom Rücklauf eine Druckentlastungsleitung
abgezweigt, die in einem Auffangbehälter für Ätzlösung mündet, der zur Aufnahme
BAD ORiGiNAL
der aus der Ätzkammer entnommenen Ätzlösung
mit der Ätzkammer verbunden ist. Der Auffangbehälter ist an der Ätzkammer derart angeschlossen,
daß die Ätzlösung in den Auffangbehälter in natürlichem Gefälle abfließt.
Zur Erzeugung des erforderlichen Arbeitsmitteldruckes
in der Flüssigkeitsstrahlpumpe ist der Filter, dessen Filtrat zur Elektrolysezelle
fließt, derart oberhalb der Flüssigkeitsstrahlpumpe angeordnet, daß die die Katalysatorteilchen
enthaltende Ätzlösung als Arbeitsmittel in natürlichem Gefälle in die Flüssigkeitsstrahlpumpe
eintritt. Der Filter weist hierzu zweckmäßig einen rohrförmigen Filtereinsatz auf, der
senkrecht über der Flüssigkeitsstrahlpumpe angeordnet ist„
Die intensive Vermengung des Sauerstoffs mit der Ätzlösung und dessen feine Verteilung
darin, die insbesondere durch Einleiten des Sauerstoffs aus dem Gasraum der Elektrolysezelle
mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe erreicht werden, beschleunig^ die Rückoxidation der
Ätzlösung in einer solchen Weise, daß die in die Ätzlösung zusätzlich eingebrachten
Katalysatorteilchen für diejenigen Fälle, in denen es nicht auch auf eine geringe Unterätzung
des beim Ätzen entstehenden Metallprofils ankommt, entbehrlich sind. Dies vereinfacht
das Ätzverfahren» Eine dementsprechende Vorrichtung ist in Patentanspruch 11 angegeben.
Sind in der Ätzlösung keine Katalysatorteilchen enthalten, entfällt der die Elektrolysezelle
vor dem Eindringen von Katalysatorteilchen
BAD ORSGSNAL
schützende Filter.
Um beim Absaugen des Sauerstoffs und Ammoniaks aus dem Gasraum der Elektrolysezelle mitgeschleppten
Wasserdampf, noch bevor das Gasgemisch in die Ätzlösung eingebracht wird, wieder
abzuscheiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 12 die am
Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle angeschlossene Sauerstoffleitung über
einen Kondensator geführt, in dem das Gasgemisch gekühlt und Wasserdampf ausgeschieden wird.
Das kondensierte Wasser wird als Spülwasser für die geätzten Werkstücke verwendet und
verringert so die insgesamt benötigte Spülmittelmenge. Die das Kondensat vom Kondensator abführende
Kondensatleitung mündet in der letzten
Spülkammer der Anlage. Vorteilhaft ist, daß das im Kondensator abgeschiedene Wasser Ammoniak
enthält. Bei Eintritt des Kondensats in die Spülkammer kann so keine Hydrolyse des beispielsweise
beim Ätzen von Kupfer in der Ätzlösung enthaltenen Kupfertetraminkomplexes unter
Abscheidung von Kupferhydroxid oder basischem Kupfersalz auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche
eintreten.
Die in der Elektrolysezelle entstehende Wasserdampfmenge ist von der Temperatur in der Elektrolysezelle
abhängig. Mit steigender Elektrolyttemperatur steigt der Wasserdampfgehalt im
Gasraum oberhalb des Elektrolyten, und im Kondensator läßt sich dann mehr Kondensat
BAD ORSQlNAL
_ μ·
gewinnen. Durch Einstellen der Temperatur in der Elektrolysezelle ist also die zu erzeugende
Kondensatruenge regulierbar, Patentanspruch Die maximale Temperatur in der Elektrolysezelle
ist durch den erforderlichen pH-Wert im Elektrolyten begrenzt. Der pH-Wert sinkt mit steigender
Temperatur, da der Ammoniakgehalt im Elektrolyten sinkt. Der Elektrolyt muß vor allem zum Schütze
der Elektroden alkalisch bleiben.
Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch wiedergegeben
sind. Es zeigen im einzelnen:
Figur 1 Ätzanlage für eine Ätzlösung mit
Katalysatorteilchen
Figur 2 Ätzanlage für eine katalysatorteilchenfreie Ätzlösung mit Kondensator
zur Erzeugung von Spülwasser Figur 3 Rückoxidationszeit für eine Ätzlösung,
in die Sauerstoff mittels einer Flüssigkeitsstrahlpumpe eingetragen
wird, im Vergleich mit einer durch
Versprühen in der Ätzkammer oxidierten
Ätzlösung
In Figur 1 ist eine an eine Ätzkammer 1 mit
3Q Spülkammer 2 angeschlossene Regenerieranlage
-X-
schematisch dargestellt. Die zu regenerierende ammoniakalische Ätzlösung, die Ammoniumsulfat )
als Ätzmittel und in der Ätzlösung suspendierte Katalysatorteilchen enthält, fließt aus der
Ätzkammer 1 über einen Zulauf 3 zu einem Filter 4. Die in der Ätzlösung enthaltenen Katalysatorteilchen
dienen zur Erhöhung der Ätzgeschwindigkeit und/oder zur Beschleunigung der Rückoxidation
der Ätzlösung. Zur Katalyse geeignet sind bei-"IO
spielsweise Aktivkohleteilchen, wie sie in DE-OS 3 031 567 angegeben sind.
Im Ausführungsbeispiel ist der Zulauf 3 an der Ätzkammer 1 derart angeschlossen, daß die Ätzlösung
in natürlichem Gefälle aus der Ätzkammer zunächst in einen Auffangbehälter 5 abfließen
kann. Vom Auffangbehälter wird sie mittels einer
Pumpe 6 über eine Druckleitung 7
zum Filter 4 geführt. Zum Zulauf der Ätzlösung
2q zum Filter gehören somit im Ausführungsbeispiel der Zulauf 3 selbst, der Auffangbehälter 5,
die Suspensionspumpe 6 sowie die Druckleitung
Der Filter 4 ist mit einem Filtereinsatz 8 versehen, der für die in der Ätzlösung suspendierten Katalysatorteilchen
undurchlässig ist. Der Filtereinsatz 8, der im Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet
ist, ist in der Zeichnung strichliniert dargestellt. Der Filter 4 ist senkrecht angeordnet
und wird von der Ätzlösung mit Katalysatorteilchen von oben nach unten durchströmt. Vom Filter 4
führt ein Rücklauf 9 zur Ätzkammer 1 zurück. Im Rücklauf 9 wird Katalysatorteilchen enthaltende
Ätzlösung geführt.
) in Verbindung mit Kupfertetramminkomplex
BAD ORIGINAL
Zur Rückoxidation der zur Ätzkanuner zurückströmenden
Ätzlösung wird in die Ätzlösung Sauerstoff eingeführt. Hierzu ist in den Rücklauf 9 eine
Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 eingesetzt, deren Saugstutzen 11 an eine Sauerstoffleitung 12
angeschlossen ist. Als Arbeitsmittel dient der Flüssigkeitsstrahlpumpe die aus dem Filter
abströmende, Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung.
Die Sauerstoffleitung 12 geht von einer Elektrolysezelle
13 aus. Die Elektrolysezelle wird von einem Teil der Ätzlösung zum Abscheiden
von in der Ätzkammer abgeätztem Metall an Kathode 14 durchflossen. Der Elektrolysezelle
ist katalysatorteilchenfreie Ätzlösung zuzuführen.
Hierzu dient eine zwischen Filtratausgang 15 am Filter 4 und Elektrolysezelle 13 angeschlossene
Verbindungsleitung 1 6 f 16', 16"'. An der Anode
der Elektrolysezelle entsteht Sauerstoff.
Die Sauerstoffleitung 12 mündet im Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle
und wird so bei Betrieb der Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 mit Sauerstoff gespeist. Neben Sauerstoff
befinden sich im Gasraum noch Ammoniak und Wasserdampf, die aus dem Elektrolyten ihrem
Dampfdruck entsprechend verdunsten.
In die Sauerstoffleitung 12 führt zur Zufuhr von Ammoniak eine Ammoniakleitung 18, die
an einem mittels einer Absperrvorrichtung 19 verschließbaren Vorratsbehälter 20 für Ammoniak
angeschlossen ist. Von der Flüssigkeitsstrahlpumpe 1 0 ist somit mit dem aus der Elektrolysezelle abgesaugten
Sauerstoff zugleich frisches Ammoniak in die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung einleitbar,
um den pH-Wert der Ätzlösung zu regulieren. Die Absperrvorrichtung 19 steht zu diesem Zweck
mit einem in der Verbindungsleitung 16 eingesetzten
pH-Wert-Meßgerät 21 mit einer Meßelektrode in Wirkverbindung. Fällt der pH-Wert unter einen
vorgegebenen zulässigen Grenzwert ab , so wird die Absperrvorrichtung 19 geöffnet und in die
Ätzlösung Ammoniak eingeleitet. Das pH-Wert-Meßgerät schaltet die Absperrvorrichtung 19 mit Hilfe
elektrischer Steuereinheiten.
Zwischen Filter 4 und Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 mündet in den Rücklauf 9 eine Druckentlastungsleitung
22, die zum Ablauf von Ätz lösung in den Auffangbehälter 5 geführt ist.
Vom Ausgang 2 3 der Elektrolysezelle führt ein
Überlauf 24 an Metallionen abgereicherte Ätzlösung
zur Ätzkammer. Die abgereicherte Ätzlösung wird in der Ätzkammer als frische Ätzlösung mit der
Katalysatorteilchen enthaltenden Ätzlösung vermischt.
Unterhalb der Elektrolysezelle 13 befindet sich ein Ablaufbehälter 25. Er dient der Entleerung
der Elektrolysezelle und ist über einen Auslauf 26, der mittels eines Magnetventils 27 absperrbar
ist, am Boden der Elektrolysezelle 13 angeschlossen. Ätzlösung kann aus der Elektrolysezelle
in den Ablaufbehälter 25 auch über einen zweiten Überlauf 28 einfließen.
In der Verbindungsleitung 16 befinden sich neben
3Q dem pH-Wert-Meßgerät 21 noch ein Gerät 29 zur Messung der Metallionenkonzentration und ein
Durchflußmesser 30.
Vom Durchflußmesser 30 wird die zur Elektrolysezelle
13 zu leitende Ätzlösungsmenge gemessen. Der
Durchflußmesser 30 steht im Ausführungsbeispiel
BAD ORIGINAL
-X-
in Wirkverbindung mit zwei regelbaren AbsperrOrganen
31 und 32. Der Durchflußmesser 30 kann das Verstellen der Absperrorgane beispielsweise mechanisch,
hydraulisch, aber auch elektrisch bewirken. Falls letzteres erwünscht ist, werden als Absperrorgane
31, 32 Magnetventile eingesetzt. Von den beiden Absperrorganen ist das Absperrorgan
in der Verbindungsleitung 16 eingesetzt, das Absperrorgan 32 in einer vor dem Absperrorgan
von der Verbindungsleitung 16 abzweigenden Bypaß
Die beiden Absperrorgane werden derart eingestellt, daß sich in dem zur Elektrolysezelle geführten
Verbindungsleitungsteil 16' ein konstanter Ätzlösungsstrom einstellt. Das in die Elektrolysezelle
einzuführende Ätzlösungsvolumen pro Zeiteinheit
ist abhängig von in der Elektrolysezelle in der gleichen Zeiteinheit abscheidbaren Metallmenge.
Die vom Gerät 29 gemessene Metallionenkonzentration
in der Ätzlösung bestimmt die Arbeitsweise der Elektrolysezelle» Das Gerät 29 steht in
Wirkverbindung mit einem am Ende des Verbindungsleitungsteils 16" eingesetzten Dreiwegeventil 34,
an das einerseits das zur Elektrolysezelle geführte Endstück 16" der Verbindungsleitung
angeschlossen ist und andererseits eine Umgehungsleitung 35, die im Bypaß 33 mündet. Das Dreiwegeventil
34 ist zur Elektrolyseselle 13 hin geöffnet. Fällt die Metallionenkonzentration
der Ätzlösung unter einen vorbestimmten Wert, so wird das Dreiwegeventil 34 umgeschaltet.
Die Ätzlösung fließt dann über die Umgehungsleitung 35 ab. Die Elektrolysezelle wird abgeschaltet.
, Für einen Umlauf von Ätzlösung in der Elektrolysezel-
BAD ORIGINAL
.μ-
le 13 sorgt eine Lösungspumpe 36. Die Lösungspumpe taucht mit ihrer Saugleitung 37 in den
Ablaufbehälter 25 ein, in den die Ätzlösung über den Überlauf 28 einfließt, und fördert
die Ätzlösung über einen Filter 38 in ihrer Druckleitung 39 zurück zur Elektrolysezelle.
Die Ätzlösung tritt im Ausführungsbeispiel zwischen Kathode 14 und Anode 17 in die Elektrolysezelle
ein. Nach Abschalten der Elektrolysezelle wird die Ätzlösung durch Öffnen des Magnetventils
in den Ablaufbehälter 25 entleert. Vor erneutem Betrieb der Elektrolysezelle wird die Ätzlösung
aus dem Ablaufbehälter mittels der Lösungspumpe 36 in die Elektrolysezelle zurückbefördert.
Im Ausführungsbeispiel wird zum Ätzen von Kupfer eine Ammoniumsulfat und Kupfertetramminkomplex
enthaltende Ätzlösung verwendet. Nach Abscheiden des abgeätzten Metalls an der Kathode
und Bildung von Sauerstoff an der Anode kann
die von Metallionen abgereicherte Ätzlösung als Spüllösung zum Spülen der in der Ätzkammer
geätzten Werkstücke nach Beendigung der Ätzbehandlung dienen. Die geätzten Werkstücke sind
insbesondere von noch anhaftenden Katalysatorteilchen zu reinigen. Die hierfür benötigte
Ätzlösungsmenge kann dem Überlauf 24 entnommen werden.Eine am Überlauf 24 anschließbare Spülleitung
40, die zur Spülkammer 2 geführt ist,
3Q ist in Figur 1 strichliniert dargestellt.
Spülkammer 2 und Ätzkammer 1 sind miteinander derart verbunden, daß die Ätzlösung nach dem
Spülvorgang in die Ätzkammer überfließen kann.
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β '
In Figur 1 ist eine Regenerieranlage für eine Ätzlösung gezeigt, in der Katalysatorteilchen
suspendiert sind. Reicht der Sauerstoffeintrag über die Flüssigkeitsstrahlpumpe und die damit
erreichte intensive Vermengung des Sauerstoffs mit der Ätzlösung und dessen feine Verteilung
für eine rasche Rückoxidation aus, so sind die Katalysatorteilchen entbehrlich und die
Anlage vereinfacht sich. Der in der Druckleitung eingesetzte Filter 4 entfällt. Statt dessen
verbleibt, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 gezeigt ist, ein einfacher Rohranschluß
zwischen Druckleitung 7 und Verbindungsleitung Soweit die Regenerieranlage Einzelteile aufweist,
die unverändert der in Figur 1 angegebenen Ausbildung entsprechen, sind in Figur 2 die
gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 eingetragen. Ergänzend zu der in Figur 1 dargestellten
Anlage enthält die in Figur 2 wiedergegebene Anlage jedoch in der Sauerstoffleitung 12
einen Kondensator 42 und in der Elektrolysezelle eine Einrichtung 43 zur Regelung der Elektrolyttemperatur.
Im Kondensator 42 wird Wasserdampf niedergeschlagen, der mit dem noch Sauerstoff
und Ammoniak enthaltenden Gasgemisch aus dem Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle
abgesaugt wird«, Vom Kondensator 42 führt eine Kondensatleitung 44 zur Spülkammer 2
der Ätzanlage. Das im Kondensator abgeschiedene Wasser wird zum Spülen der geätzten Werkstücke
verwendet.
Damit im Kondensator 42 eine ausreichende Kondensatmenge durch Abkühlen des abgesaugten
Ü 4& L·
Gasgemisches erzeugbar ist, wird in der Elektrolysezelle mit der Einrichtung 43 die Temperatur
im Elektrolyten geregelt. Die im Gasgemisch enthaltene Wasserdampfmenge steigt mit der
Elektrolyttemperatur. Die Einrichtung 43 dient im wesentlichen zur Kühlung der Elektrolysezelle,
die sich während ihres Betriebes infolge des Stromdurchgangs erwärmt. Eine hohe Temperaturkonstanz
wird durch Ausbildung der Elektrolysezelle mit einem von Kühlwasser durchströmten
Kühlmantel erreicht, Patentanspruch 14. Die Kühlwassermenge wird in Abhängigkeit von der
Temperatur des Elektrolyten geregelt.
Im Ausführungsbeispiel wird auch in der Anlage
nach Figur 2 zum Ätzen von Kupfer eine Ammoniumsulfat und Kupfertetramminkomplex enthaltende
Ätzlösung verwendet. In der Elektrolysezelle wird durch Abkühlen des Elektrolyten beim
Abscheiden des abgeätzten Kupfers eine Temperatur von 75 0C eingestellt. Aus dem Gasraum oberhalb
des Elektrolyten werden von der Flüssigkeitsstrahlpumpe aus der Elektrolysezelle etwa
5 m /h Gasgemisch abgesaugt. Bei geschlossener Elektrolysezelle lassen sich unter diesen
Bedingungen aus dem Gasgemisch im Kondensator etwa 1,25 l/h Kondensat als Spülmittel erzeugen.
An Sauerstoff entstehen an der Anode der Elektrolysezelle bei einem Strom von 2400 A ca. 5*00 l/h.
Die in die Elektrolysezelle eingeführte, Kupferionen enthaltende Ätzlösung war auf einen
pH-Wert von 9 eingestellt.
COPY
•»«Λ ΛΠΙΛΙΜΛΙ
In Figur 3 sind Rückoxidationszeiten angegeben,
wobei Kurve A die Rückoxidation der Ätzlösung
beim bloßen Versprühen in der Ätzkammer angibt und mit Kurve B die Rückoxidation durch zusätzliches
Einbringen von Sauerstoff in die Ätzlösung mittels der Fiüssigkeitsstrahipumpe wiedergegeben
ist. Die Rückoxidation in der Ätzlösung wird über das Potential des Cu /Cu -Redox
systems gegen eine Kalomel-Bezugselektrode (Hg/Hg-Cl /gesättigt KCl) gemessen.
Mit einer Kupfertetramminkomplex und Ammoniumsulfat
enthaltenden Ätzlösung mit einem Kupferanteil von 50 g/l sowie 150 g/l (NH4J2SO4
und mit einem mit Ammoniak eingestelltenrvon 9 wurden bei einer Temperatur von 50 0C Kupferflächen
geätzt. Während des Ätzens sank das Potential des Cu /Cu -Redoxsystems innerhalb
von 3 1/2 Minuten Ätzzeit von einem Anfangswert von 125 mV auf etwa - 60 mV. Nach dieser Ätzzeit
begann die Rückoxidation.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß bei gleichem Kupferabtrag mit der Ätzlösung der intensive
Eintrag von Sauerstoff in die Ätzlösung mittels der Fiüssigkeitsstrahipumpe zu einer deutlich
' rascheren Rückoxidation führt, als dies beim bloßen Versprühen der Ätzlösung im Ätzraum der Fall
ist. So wird beim Eintragen von Sauerstoff mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe ein Potential
von + 100 mV schon etwa nach 3 1/2 Min. Rückoxidationszeit
(Figur 3: nach 7 Min. Gesamtzeit) erreicht, während sich der gleiche Potential-
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~ 3d-
wert beim Versprühen der Ätzlösung in der
Ätzkammer erst nach 10 1/2 Min. einstellt. Saugt man mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe
statt Sauerstoff aus dem Gasraum der Elektrolysezelle Luft an, so verringert sich die Rückoxidationsgeschwindigkeit
bei gleichem Kupferabtrag, die Rückoxidation verläuft aber immer noch erheblich rascher, als bei Rückoxidation
nach Kurve A. Die intensive Sauerstoffvermengung mit der Ätzlösung verbessert daher die Regeneration
der Ätzlösung durch Oxidation erheblich.
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Claims (14)
1. Verfahren zum Regenerieren einer ammoniakalischen
Ätz lösung, der zur Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenden Ätzmittels Sauerstoff
zugeführt wird und die zumindest teilweise zur Rückgewinnung des abgeätzten Metalls eine Elektrolysezelle
durchströmt, wobei kathodisch Metall abgeschieden wird und an der Anode Sauerstoff
entsteht, dadurch gekennzeich net, daß der an der Anode gebildete Sauerstoff
in die Ätzlösung eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß mit dem Sauerstoff zugleich Ammoniak zugegeben wird.
3. Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung, die zur Rückoxidation unter Zufuhr
von Sauerstoff Katalysatorteilchen enthält, mit einem Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene
Ätzlösung zu einem Filter, der für Katalysatorteilchen in der Ätzlösung nicht durchlässig ist,
2Q und einem Rücklauf für Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung zur Ätzkammer, sowie mit
einer Elektrolysezelle, in die eine am Filter angeschlossene Verbindungsleitung für als Filtrat
gewinnbare katalysatorteilchenfreie Ätzlösung
mündet und die einen an der Ätzkammer anschließmz/ha baren Ausgang für an Metallionen abgereicherte
Ätzlösung aufweist, dadurch gekenn-
BAD ORIGINAL
zeichnet , daß in den Rücklauf (9) eine Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch
führende Sauerstoffleitung (12) mündet, die mit an der Anode (17) der Elektrolysezelle (13)
entstehendem Sauerstoff gespeist wird.
4. Anlage nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß an die Sauerstoffleitung
(12) eine absperrbare Zuführung (18, 19, 20) für Ammoniak angeschlossen ist.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß in den Rücklauf
(9) eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eingesetzt ist, deren Arbeitsmittel die Katalysatorteilchen
enthaltende Ätzlösung ist und deren Saugstutzen
(11) mit der Sauerstoff leitung (12) verbunden
ist.
6. Anlage nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet , daß im Rücklauf (9)
in Strömungsrichtung der Ätzlösung gesehen vor der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eine Druckentlastungsleitung
(22) mündet.
7. Anlage nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß die Druckentlastungsleitung
(22) in einem Auffangbehälter (5) mündet, der zur Aufnahme von aus der Ätzkammer (1) entnommenen
Ätzlösung mit der Ätzkammer (1) verbunden ist.
8. Anlage nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet
, daß der Auffangbehälter (5) derart an der Ätzkammer (1) angeschlossen
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istf daß die Ätzlösung in den Auffangbehälter
(5) in natürlichem Gefälle abfließt.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8f dadurch
gekennzeichnet , daß der Filter (4) derart oberhalb der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) angeordnet ist, daß die Ätzlösung in die
Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) in natürlichem Gefälle eintritt.
10. Anlage nach Anspruch 9,dadurch g e kennzeichnet,
daß der Filter (4) einen zylinderförmigen Filtereinsatz (8) aufweist,
der senkrecht über der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) angeordnet ist.
11. Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen
Ätzlösung unter Zufuhr von Sauerstoff mit einem Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene
Ätzlösung und einem Rücklauf für die Ätzlösung zur Ätzkammer, sowie mit einer Elektrolysezelle,
in die eine am Zulauf angeschlossene Verbindungsleitung für zumindest einen Teil der Ätzlösung
mündet und die einen an der Ätzkammer anschließbaren Ausgang für an Metallionen abgereicherte
Ätzlösung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß in den Rücklauf (9)
eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eingesetzt ist, deren Arbeitsmittel die Ätzlösung ist
und deren Saugstutzen (11) mit einer Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch
führenden Sauerstoffleitung (12) verbunden
ist, die mit an der Anode (17) der Elektrolysezelle (13) entstehendem Sauerstoff speisbar
ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffleitung (12) am Gasraum
oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle
(13) angeschlossen ist und über einen Kondensator
(42) zur Ausscheidung von Wasserdampf aus dem in der Sauerstoffleitung (12) geführten
Gasgemisch zum Saugstutzen (11) geführt ist,
und daß eine am Kondensator (42) erzeugtes Kondensat abführende Kondensatleitung (44)
in einer der Ätzkammer (1) nachgeschalteten Spülkammer (2) mündet.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung
einer vorgegebenen Kondensatmenge die Elektrolysezelle (13) mit einer Einrichtung (43)
zur Regelung der Elektrolyttemperatur ausgerüstet ist.
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (13) von einem von Kühlwasser durchströmten
Kühlmantel umgeben ist.
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