TW512188B - Method and device for regulating the concentration of substances in electrolytes - Google Patents

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五、發明說明（ι·) 第87112031號專利案發明說明修正本 本發明係關於一種用來調節電解液中物質濃度方法及 裝置，其係用來調節電鍍金屬之電解液中的物質濃度。本 方法主要係應用在浸泡式設備以及水平或直立穿越式設備 中的電路板之電鍍，且分別採用不溶解陽極。 在一採用不溶解陽極之電鍍中，必須考慮電鍍液中， 所要電鍍的金屬之金屬離子濃度必須保持正確無誤，而且 儘可能要維持恆定。舉例來說，要達到這個目的，可以在 私解液中添加含有金屬的鹽類。但這種繁複的供給及清運 成本卻相當地高。在電解液中添加金屬離子的另一種習知 之方法，係利用一種氧化劑一例如氧，直接將電解液中之 金屬加以溶解。以鍍銅為例，其金屬銅將被一個充滿氧氣 <電解液所溶解。這種方式並不會像添加金屬鹽那般，有 產生殘渣的情形。但是在這兩種方法中，電解時^^會在其 電鍍室的不轉陽極上生出減。這些氧氣將會侵襲電鍛 液中的有機添加物。除此之外，其亦將腐姓破壞陽極之 效成份。 有一種電解電鍍金屬之方法，係在DD 215 589 Al及 DE 43 44 387 A1之中敘述。其可解決上述之諸多問題，且 可使電解液中之金屬離子濃度保持恆定，但不會在不溶解 陽極上產生氣體。其電解液中，隨後必須添加一種合^之 氧化還原系統化合物，其可於電化學反應中轉化成氧化或 運原形式。電鍍時，這種化合物將會在電鍍室的不溶解陽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q x 297公爱） -6- T : ----------i —1 ------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ------21__ 五、發明說明（2,) 極上，以避開氣體形成之方式被氧化。當這種氧化形式之 化合物’在電鍍室之外被還原時，裝置在一容器内用來做 電解電鍍的金屬，便可在無外部電流的情形下被溶解。經 由這種方式而充滿金屬離子之電解液就會在循環時流經電 鍍室以及流經上述之容器。如此一來，就會形成一個恆定 之傳輸’讓被氧化的氧化還原物質之離子從電鍍室被運送 到容器上去以及讓被還原的氧化還原物質之離子再度被送 回電鍍室來。在此容器内，由於我們所要電鍍的金屬係以 溶解的離子之形式出現，所以我們隨後將稱呼此容器為離 子產生器。 在一電路板鍍銅的作業上，採用鐵添加物來做為氧化 還原物質之電解液，人們已有無數之經驗。但據經驗指 出，尤其是在電鍍室内實際所採用的電流密度之下，讓氧 化還原物質在不溶解陽極上完全氧化的理想情形是不可能 達到的。同樣的，被氧化的氧化還原物質之離子，不僅在 離子產生器内會被還原，有一小部分也會寄生在電鍍室的 陰極上而被還原。結果造成陰極的電流捕獲率下降，只剩 下約百分之九十。 由於電解液之流動，電解液會不斷地混入空氣。因 此’空氣中所含的氧氣便會融入液體中。這種情形將造成 銅的溶解。置於離子產生器内之金屬，其中一部分將因氧 化形式的氧化還原物質之還原作用，而被溶解，另一部分 則係肇因於此，而额外地被所溶入之氧氣所溶解。如此一 來，經由金屬之溶解，而在溶液中形成的金屬離子以及電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公釐）- -" --^ — — — — —--------i I I I I ^---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7- 五、發明說明（) 鍍金屬時所消耗的金屬離子，兩者之間便無法達成平衡。 電解液中所要電鍍的金屬離子之含量將會持續不斷地增 加0 但落液内之金屬離子含量，卻必須保持在一個窄小的 範圍内，以保證所鍍出來的金屬，能有一個充分良好之物 理特性上述這種採用不溶解陽極及一種氧化還原系統化 合物之方法，不可能在採用一個不溶解陽極下，於一附加 之副電鍍室中加以金屬電鍍後，將其電解液中的金屬離子 泌度降低，一如我們在傳統電鍍裝置上所習知之溶解式電 極之情形。 在-採用不溶解雜及—魏化還原系統來工作的電 鍍裝置上’其副電鍍室也必須安裝_個不溶解陽極。在電 ，時:雖然副魏室内也會有金屬從電鍍液中跑出來，但 氧化還原物質卻也將騎在副電鍍室内的陽極上被氧化。 因，，氧化還原物質被氧化的離子含量，也會在電解液内 呈等量增加。基於_作用破昇其金屬軒之含量的電 解液’將會隨著電解液的液流而流到離子產生器上。在那 也會有相較之下較多的金屬，將經由氧化還原物質的 還原電化學反應而被溶解。 利用習知之方法轉低溶液巾的金屬含量或降低其 持不變的含量時，只有持續補地稀釋其電解液一途 已。針對這-點’我們賴闕錢地 電解液。在-個三班制的工廠内，對一台六公 式電鍍裝置而言’其每·需丟棄500公升電解液。 512188 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4·) 外，電解液中所排出來的有機或無機添加物也必須要補 充。從經濟及生態的觀點來看，這種以「一面供給、一面 滲漏」而著稱之方法，是無法令人滿足的。 要在電鍍液内採用一種氧化還原系統，長久來操作一 個含有不溶解陽極的電鍍裝置時，其前提為：所要鍍出來 的金屬之溶解與其於被處理物上被鍍出來之情形，必須達 到一個平衡狀態。 在一習知之電鍍裝置上，其電鍍液將藉由泵來被汲取 到被處理物上。這種經由汲取之方式而在電解液内形成的 液流運動一尤其當電解液經由下落的方式再回流到電鍍鍍 槽内時，都會把空氣引入到電解液中。一浸泡式電鐘裝 置，主要係採用打氣的方式來產生電解液的循環。在這些 方法中，空氣中的氧氣都會滲入到電解液内。這種氧氣淥 入的情形，只有花費大型裝置技術成本才能加以避免^ 例來說，解決這些問題的一個可行辨法，即將所有電鍍液 以惰性氣體罩住。但這樣-來，我們就必須將整個電鐘裝 置-連同離子產生器在内，以一個非常繁複的技 ^ 全密封地罩住。 ^ 據此，本發明之基本問題，即欲避免此習知之方法和 裝置的缺點，而且特別要提出一種經濟的方法，以及提出 -種裝置’其適合-電鍍室中的電解式金屬電鍍。其 室具有不鱗陽極，而且採用了—種錄用㈣缝1 電解液含有-雜讓金屬離子保持蚊之可逆氧化、 統化合物。這種金屬隨後將以電解的方式，被^^ Μ氏張尺度適财關家標準（CNSM4規袼（210 X 297公釐丁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-— --- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --------- B7 _ 五、發明說明（5·) 物上。 •這侧麵根料請翻細第1項·之方法及申 請專利範圍第9項所述之裝置來加以解決。 在本^月之金屬電鍍方法中，金屬將經由我們所採用 =不溶解陽極，而從電解液被_被處理物上。電解液中 达土含-種電化學之可逆氧化還原系統化合物。利用其氧 化還原化&物之氧化形式，便可使金屬從一個電解液所沖 刷之離子產生器_被轉岭。在這_候，這種化合 物將b還原還原形式的氧化還原化合物將會在不溶解的 陽極上再度氧化。姆本發明，摘節電舰巾的金屬離 子濃度時： a·電鍍裝置内所含之電解液，至少有一部分將被導入到 一個或多個辅助電鍍室中，其至少含有另一個不溶解 陽極及至少含有一個陰極。 b·輔助室内的陽極和陰極之間必須調出一個電流值，使 陽極表面的電流密度至少為6A/dm2，但以i2A/dm2以 上為佳，最好則是20A/dm2以上。而其陰極表面的電 流贫度頂多是3A/dm2，但以〇,5A/dm2以下為佳，最 好則是0.2A/dm2以下。 本發明之裝置係一種至少具有一個電鍍槽之電鍍裝 置，其具有不溶解陽極及一個在被處理物上為金屬電鍍而 設之供電。此供電與陽極及被處理物是通電相連的。此外 還有， a·至少一個輔助電鍍室，其構成物分別為： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- ly.爾 — — — — — — — · I — I — i β i I 1 I 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512188 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6·) i·至少一個陰極， ii·至少一個不溶解陽極， iii·陽極表面與陰極表面的比例，至少為，但以卜6 或更高為佳，最好則是1:10或是更高，以及 iv. —個為辅助室而設之供電，其與輔助室的陽極和陰 極是通電相連的，而且 b· —些例如導管或泵之物件，其可在辅助室與電鍍裝置之 間產生一個電鍍液的液流循環。 利用本發明便可避免將高昂的技術成本投注於金屬離 子濃度之保持恆定上。同時，至少有一部分氧化形式的氧 化還原系統化合物，將會在電鍍裝置之電解液會流經之辅 助電鍍室内，經由電解而被還原成其還原形式。這種化合 物不會在無外部電流的情形下被還原，而致使所要電鍍之 金屬同時被溶解出來。在氧化階段的這一部分氧化還原系 統化合物，將會在輔助室内被還原，而無法在離子產生器 内再被用來做為無外部電流的金屬溶解之用。如此一來， 便可使電鍍用的金屬離子中，經由氧化還原化合物來被氧 化的比例變得更低。 調節輔助室内之電流，便可使還原形式之化合物的產 物生率及離子產生器内隨之而來的金屬離子產生率被調節 到一個值，其大小可使每一單位時間内經由氧化還原化合 物之氧化而產生的金屬離子數量，外加電解液内由空氣所 滲入的氧氣而造成的金屬之溶解量，正好和電鍍裝置之陰 極上面所消耗的金屬離子數量相等。以此方式，電鍍裝置 ‘紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐)----：- - 11 - i^l ---------------« -----*---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 512188 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7·) 之黾解液中所要電鍍的金屬之總離子含量便可保持值定。 應用本發明之方法，便可達到我們所企求的金屬離子之生 產和消耗的平衡狀態。 如果在辅助室内，以電鍍裝置内的方式來施加陽極和 陰極電位，那麼辅助室内的陰極上就會如同電鍍裝置一 樣，會有金屬析出來。氧化還原系統化合物將會在輔助室 的1%極上氧化。在此情形下，整個系統的金屬離子含量之 穩定性便不可能達到。相反的，由於本發明的辅助電鍍室 内，將會達到一個異常高的陽極電流密度及一個異常低的 陰極電流密度，因此便可達到一個高效能的金屬離子含量 之穩足性。令人驚f牙的是，在此情形下，只有少量，甚至 元全/又有金屬會被鍍在陰極上。由於我們所設定的陰極電 位較低，所以主要的，反而都是氧化還原系統的氧化階段 化合物在陰極上被還原。由於陽極上面有較高的陽極電 位，所以氧氣就會因為電化學的逆反應而在陽極上產生。 在陰極上，其氧化階段之氧化還原系統化合物將會因為辅 助罜的電流而被還原，同時也會有一部分的金屬被析出 來。這兩種情形，最後都將導致電解液中所要電鍍的金屬 的離子濃度之減少。在一個逆反應中，只有少量的氧化還 原系統化合物會在輔助室的陽極上被氧化。其主要是形成 氧氣，這是因為要有較高的電流密度之故，所以我們施加 了一個較高的陽極電位在上面。 在輔助室電極上所調節之電位，決定了電鍍室内的電 解程序。一旦輔助室内的陽極表面及陰極表面比例 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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512188 512188 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（8·) 這兩個電極上的電流密度比也就跟著確定了。以此方式便 可達到本發明的電流密度值。 在一個較低的陰極電位下，亦即較小的陰極電流密度 之下一例如Ο.ΙΑ/dm2至〇.5A/dm2，只有少量的金屬會在辅 助A的陰極上面析出來。在此情形下，其主要是氧化還原 系統的氧化階段化合物之還原。由於只有少量金屬會在輔 助室的陰極上面被析出來，所以往後要將之再回復到原先 狀態時，也只需要從陰極上溶解少量金屬而已。在此前提 下’我們就可以選用一個較短的去金屬時間。由於其寄生 電流一例如電鍍金屬的寄生電流，只佔整個陰極電流的一 小部分，所以辅助室的效能也很高。相反的，隨著陰極電 流金度的增加，輔助室陰極上所鍍出來的銅也會跟著增 加’而氧化還原系統的氧化階段化合物之還原，則會遞 減。基本上，例如3A/dm2或0.5A/dm2這種較高的陰極電 流密度及針對這些電流密度在陰極上所設的較高電位，也 都能用來減少電解液中的金屬含量。但是設定這種電流密 度，卻會降低輔助室的效能，也就是說，我們要將氧化形 式的氧化還原系統化合物加以還原其所需要花費之電能， 將會升南’因為所鍍出來的金屬部份增加了。在此前提 下，將陰極去金屬、甚至是維修的花費，也將會較高。 在辅助室中的陽極，辅助室的效能也受到其電位的影 響。在一個較高陽極電流密度下一例如20A/dm2或 60A/dm2，這種狀況下的較高陽極電位，實際上可以說， 陽極上只會生成氧氣而已。在一個較低的電位，也就是說 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9— 3* n a— i n n ai I l n c請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂i 1«* n i 3 II ϋ fl 線i 512188 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 在一個較低的陽極電流密度之下一例如6A/dm2，氧化還原 系統的還原階段化合物也會被氧化。這種化合物在電解液 中的;辰度會升高，而金屬溶解的速度也一樣。這種方式， 也會讓辅助室内的效能降低。 為了使辅助室能達到一個較高的效能，並且避免長時 間無法生產的維修時間，實際上我們必須設定一個較大的 1%極電流金度及一個較低的陰極電流密度。在輔助室内， 為了調節一個我們所需的、不同的電流密度，我們所選用 的輔助室陽極表面，比例上就必須比陰極表面大很多。其 面積比，至少應為1:4，但以1:6以上為佳，或更好是1:1〇 以上。最好的比例則是丨:4〇以上，甚至是ι:1〇〇以上。實 際上要達到這種比例，係採用一種伸入到管狀陰極内部的 尖棒狀陽極。若要增大其有效面積，可以利用管狀的伸縮 金屬來製做其陰極。由於其具有柵狀的結構，·所以也能同 時提供良好的電解交換。適合用此之材料是鈦，其於電解 去金屬程序中不會對陽極有反應，所以也不會被溶解。 基本上取好也是鼓製的陽極，其表面設有一層由貴重 金屬及/或由金屬混合氧化物所構成的覆層，以避免極化之 過電壓，並保持陽極的導電性。此外，還能同時保護陽 極，使其免於電解液的侵姓。一個或多個輔助室，至少是 由一個直流電源來供電。一些例如開關及/或例如經由時間 控制裔來驅動的極性X換開關，這一類的極性交換裝置， 係用來將輔助室内陽極和陰極之間的電流流向加以調換， 以便使管狀的陰極能夠進行時段性的陽極運作。這些裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I : i1 —— i——* n B— n n —fl n VI ΜΛ* wop··WW ** awe 麗 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _14_ 512188

五、發明說明（10·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 係安裝在輔助室的供電以及輔助室之間的連接導線上面。 時段性地來改變辅助室内陽極和陰極的電流極性，便可在 必要候，不時地將輔助室陰極上的少量金屬加以去除。 在另一種操作型態中，其輔助室係分開成獨立接線的 族群，而且是各族群獨自來配線的。因此，陽極和陰極間 的電流，就可以在各個族群内一個接著一個地來交換其極 性。在此情形之下，當其中一個或多個族群的管狀陰極有 金屬鍍出來之時，輔助室其他部分也會在通電的同時，讓 氧化階段的氧化還原物質化合物被還原。所有的族群都是 陽極和陰極交替地來運作的。 只要將輔助室内的陰極於電解液中以無電流的方式來 去金屬，便可將金屬再度從陰極上去除掉。在此情形下， 輔助室内的各個族群、甚至整個辅助室，都將切換到無電 流的狀態。在陰極上產生出來的金屬析出物，此時便會在 無電流的情形下再度地被腐蝕掉。其過程和離子產生器内 部的情形相同。陰極上所設之去金屬程序，目的是為了清 /糸’因其不時地會需要進一步的維修工作。 在輔助室陽極上所生成的氣體一基本上是氧氣，可以 利用一遒隔膜來使其與流經之電解液分開。隔膜係安裝在 陽極四周，所以其位置就在陽極和陰極之間。只要隔膜是 向上開口的，這些氣體就可以被導入到一個上方的開口。 隔膜是由一種，比如說向上開口的布袋所構成，最好是聚 丙烯布料。 辅助電鍍室必須讓電鍍裝置中的電解液流過去。其氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 丨q丨丨...------------ml ---▲丨丨丨——-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512188 A7

五、發明說明（11·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 化這原物質之還原將會關助室陰極上的強烈液流而提 高。辅助室的效能也將等量提昇。在—侧單的實施形式 中，輔助室將會被置於電鍍裝置内部的電鐘液流之中。如 此一來，我們便可免除额外的容器、導管、以及泵。其缺 點是辅助室會佔用裝置_的_及安全歸氣體從陽極 導出所需之花費。這些娜，可以彻以下的方式來加以 避免·亦即將輔助室安裝在—軸電鍍裝置之電鍍槽相隔 的容器内，並且讓電解液在電鍍槽及辅助室内循環。其辅 助室可以和離子產生器及/或電鍍裝置的電麟過滤裝置組 合起來，一起被建造在一個容器内。此外，在此情形下， 其尚設有一種裝置，用來把電解液從電鍍鍍槽内汲取至其 共同之裝置上一例如導管和泵。 在一個六公尺長電鍍裝置内長時間來運轉的輔助裝 置，需要有一個大約200安培、持續不斷流動之電流，以 避免電解液中有過高之金屬濃度。其效能約為百分之八 十。在一個大小為〇.5A/dm2的陰極電流密度之下，其陰極 表面積相當於是400dm2。在一個大小為20A/dm2的陽極電 流密度之下，所需的陽極表面積為10dm2。針對此目的， 其表面積將被分散開來，並分置於許多輔助室内。以上述 之裝置而言，十二個具有1〇_厚、4〇〇mm長之陽極棒的 辅助室便為一實際可行之解決方案。這些電鍍室，將以一 個極化方向改變的時間為百分之五至二十的方式來運轉。 也就是說，在這些時間内，陰極將會被去金屬。 在一個恆定不變之去金屬電流下，輔助室電壓之升高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) -16- -n n n «1 n n ϋ wmamm IB n 1 I ί i s n n Vi s —8 —J 1« n n I i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512188

五、發明說明（l2·) 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 合 作 社 印 製 便為陰極上的金屬$全被去轉的—個指標。此現象便可 利絲控制其辅助室。當陰極要被去金屬時，辅助室陽極 與陰極之間的電流就必須改變其方向。而#去金屬完畢， 其陽極與陰極間之電壓超過一個預設值之後，盆便再度被 調回到具有原先電流流動方向之電流。所以當此電壓上昇 f ’其便可立刻再被切制正常的運機式下。相反的， 若其電壓是以時間控制的方式來更換其極性，那麼預訂的 時間就必須要充分，以便使陰極能難底地被去金屬。此 方式將會減低辅助室之容量。在去金屬程序時，被鐘在陽 極棒上<金屬，附著性並不好。在正常運轉之下，其會很 快地以粉末的形式再度被溶解。 曰 在另種只施形式上，只有一部分的輔助室會更換其 桎f生而已，並且疋以電鍍和去金屬之方式來運作。其去金 屬程序將持續往前換個電鍍室來進行。切換之時間 間距從數分鐘到數小時不等。 辅助罜之電流及輔助室内電鍍金屬的時間，盔論在任 何情形之下，皆係以下狀制設定··在整個電鍍裝置 中/金屬溶解和金屬電鍍之間必須達到一個我們所要求的 :衡狀態，以便使電鍍液巾之金麟子含量保持怪定不 笑。基於此緣故，我們就必須不斷地測量其金屬的含量。 由於電鍍裝置中，我們所要電鐘的金屬離子之濃度了只會 緩慢地改變，所關隔時間為數小時的人工分析方式，^ 已足夠。因此，輔助電鍍室電流便可依據其分析結果，直 接以手來加以修正即可。

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512188 A7 __B7 五、發明說明（13·) 這些程序當然亦可自動化。在此情形下，電解液中之 金屬濃度將利用一個分析器來加以測定。辅助室陽極與陰 極間之電流，則是把分析器所測得的金屬離子含量之實際 值訊號輸入到一個供電的調節裝置，而自動地加以調節。 如此一來，氧化形式的氧化還原物質之還原，亦可自動被 調節。電流的設定值係由製程之數據所提供，而其實際值 則會自動地被分析。其設定值和實際值將會在調節裝置内 被比較。經由調節量的大小便可調節其輔助室之電流，並 且讓電鍍裝置内所要電鍍的金屬之離子濃度能夠因此而保 持恆定。輔助室電流，主要是影響電解液中氧化還原系統 的離子含量。離子含量將會影響那些即將被鍍在被處理物 上面的金屬之溶解量。 、、在電鍍裝置中，經由循環系統流到輔助室内，然後再 ㈣到離子產生器，並且從那裡再度流回來的電解液，其液 中的氧化還原系統氧化物質含量之降低程度，還有附加之 放應可貝利用。電鍍裝置中之被處理物係置於電解液中。 在進行本發明之方法時，電解液中所含的氧化階段氧化還 原系、為化5物之;辰度較小。因此，在被處理物表面經由電 鍍私成而被還原的氧化還原系統化合物亦相對地減少。其 結果改善了電鍍裝置中之陰極電流捕獲率。由此而造成的 屋能之提昇可能達到百分之十。 本發明之另-優點射轉陽極之電鍍裝置上習知之 汰極於泥將不會發生。除此之外，電解液這種「一面供 …一面滲漏」的運作方式，也多少有用-尤其當電解液 尺度 297公釐） Η -. 1丨丨—丨丨丨丨丨丨·丨丨丨丨丨丨訂· 丨丨— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -18 - 512188

中’長期有有機及/或無機添加物在裡面進行交換 =。拋棄-部分的電解液也會造成金屬含量之比例降低。 若要保持此比例’可_、_電鍍室之容量^電解液中 將被鍍在被處理物上的金屬離子含量，亦可經由以下方 而保持恆杯變：讓氧化形式的氧化還原魏化合物:輔 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 助至内被還原’同時讓-部分電解液自電鍍槽内被取走， 並以新鮮電解液將之取代。 本發明之方法，主要係應用在水平穿越式的裝置。也 f是在電鍍裝射，其_有平板狀之被處理物_原則上 疋電路板，被架在水平或垂直的架子上，並以水平的方 向，直線向前推進，並因此而得以和電解液相接觸。此方 法當然亦可應用於傳統式的浸泡式裝置上，用來將被處理 物加以電鍍。在此傳統方式中，被處理物往往都是以垂直 的方向來浸泡的。對於本發明之裝置和相應之水平式或浸 泡式電鍍裝置之組合應甩，情形當然也相同。 本發明將根據圖一於下文中進一步地說明。其内容如 下： 圖一 一裝置之示意圖，該裝置係由一離子產生器及電鍍 輔助室所構成，其中以該裝置之上視圖作為範例來 說明。 離子產生器1和辅助室容器2在一起，皆置於一個組 合容器3内。離子產生器中為要被溶解之金屬4，其係用 來補充電解液内所溶解及經由被處理物上之金屬電鍍而不 斷地從液體中流失的金屬離子。其皆安裝於一個蔞子5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- il!-----令 « i a·— n n 19 1— n 一 0、a I i I I I i — n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 512188 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------------------------------B7_____ 五、發明說明（is·) 内。簍子可由塑膠或抗蝕性金屬製成—例如鈦。要被溶解 之金屬4，其形狀為散狀，必要時可由上方添加。輔助室 容器2内設有電鍍辅助室6。其係由直立的、長條形的、 管狀的陰極7所構成一例如鈥製之伸縮金屬。在陰極7的 中心也同時設有一個長條狀、柱狀的陽極8。陽極8係由 金屬所構成，取好是欽，其表面覆有一層抗蚀性、可導電 之覆層。陰極7之有效表面積至少必須比陽極8之表面積 大十倍以上。陰極與陽極之直徑大小，係以相同方式來選 擇的。陽極8係被一片隔膜9所包圍。舉例來說，隔膜係 採用一種能抵抗電解液之布料所構成。一種由聚丙婦所製 成之氈布便適合於此。此布料可以讓離子自由通過，但在 陽極8上所生成之氣體卻會被擋下來。其將會被導到上方 而脫離電解液。辅助室6係經由以虛線表示之導線1〇來 與辅助皇電流源11相連接。所示之圖例係由兩個辅助室 族群所構成。每個族群皆分別加入了一個極性切換開關 12。這些極性切換開關12可為電子式或電力機械式。這 些開關可以經由手控的方式來加以操作或經由一種未標示 於圖上之裝置控制器來操作。其用途係做為電鍍輔助室族 群之時間控制式或電壓控制式極性切換。 以示意符號來表示之電鍍裝置13中，電解液係經由 一個泵14輸送至辅助室容器2内。在此，電解液將會流 經辅助室6。由於直接從電鍍裝置中流出來之電解液，其 氧化階段的氧化還原系統化合物含量很高，所以在辅助室 的1%極上就會有數量一樣多的氧化還原物質被還原出來， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公爱〉 ------ — 1 — l — — — 祖· I 1 I I 1 i i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -20 - 512188 A7 五、發明說明（16·) 而且只有少量的金屬會被析出來。電解液隨後將經由一條 導管15和一個閥門16而流到離子產生器i。 被溶解下來之金屬將會在此受到電解液的沖刷，因此 其可與氧化還原系統化合物及電解液内所溶解的氧氣相接 觸。此二者皆會造成離子產生器内所含的金屬之溶解。為 了增其與簍子5内的金屬之接觸，我們可以讓電解液彎 ’鳥曲曲地繞著障礙物17，來流動穿過離子產生器1。 電解液會由離子產生器1流回到電鍍裝置13中。組 合谷益3至電鍍裝置13之間距應該要儘可能地短。 …圖中尚標示有另-gS管設計18及另—個關。此配 管設計及閥門上-個適當的開關，可使離子產生器在短暫 的時間内-例如在維修工作時，被繞去 他容器之安置方結可行，這錢縣發明之 此二從電鍍裝置13流出之電解液亦可先行被送到離子產 生器内1巾，然後再由此被輸送至辅助室容器2中。在此 情形下，由於其氧化階段的氧化還原系统化合物之濃度較 咼，所以其金屬溶解就會強烈一點。離子產生器亦可^ 緣=建得較小-點。但在電鍍進行時，其輔助室之效能 操論如何均會減低。 在本剌實卿式巾，軒產聽】及/或輔助 ;器3之^費併建在電鐘裝置13中。此情形即可免除組合 下文將列舉一種根據本發明之實施 實例： 本紙張尺度適用中"票準㈣⑽曹―x 297公f -21 - 512188 A7

五、發明說明（U·) 6000mm 65〇mm 每分鐘1公尺 每小時32,000公升 700mm 在一水平輸送電鍍裝置中，將電路板加以鍍銅 ，而此 電路板係在水平輸送平面上，並以水平輪送方向通過該裝 置： 輸送裝置之長度： 輸送裝置上可使用之寬度： 電路板之輸送速度： 電解液輸送泵14之循環效能： 電解液在電路板之輸送平面收 集及儲備區(設置於槽下方)之 間之落差： 經由每小時32,000公升之循環效能，及經由電解液在 電鍍裝置之工作區至電解液在電鍍裝置之收集區之間之 700mm落差，以及在電解液中伴隨而來之氧氣耗損，均使 得本裝置之銅離子濃度，在24小時内上升至每公升多出工 公克之重量。 為了讓銅離子濃度能夠保持怪定不變，所以在銅之溶 解谷器3中建造24個竭盡輔助室6。該辅助室6具有下列 特徵： ' -管狀之陰極，尺寸為直徑12〇_且高度為5〇〇mm ;如 此一來，其有效表面積約為19dm2(圓柱最外側之表面 積並不考慮在内，因為此處之電流密度極小）； -直徑為l〇mm且長度同樣為500mm之棒狀陽極，如此 一來’其表面積約為1.6dm2 ; -每個辅助室之電流大小：大約在3伏特時會有25安 不紙诋尺度避用甲國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22- IMIIIIIIII — · ί I I I — I I — — — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 512188 Α7 Β7

五 ___________________ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（18·) 培；如此一來，陽極電流密度約為1.3A/dm2，反之陰極 電流密度則約為16A/dm2;陽極與陰極之面積比或是電 流密度比則為1 : 12。 輔助室每小時運轉53分鐘，以便竭盡金屬離子之濃 度。 在竭盡反應時，於陽極與陰極之間讓輔助室產生效用 之標準反應係如下所示： 在陽極之反應： 2 H2O 〇2 + 4 Vt + 4 e Fe2+ 一 Fe3+ + e_ 在陰極之反應：

Fe3+ + e- 一 Fe2+

Cu2+ + 2 e" Cu 為了讓陰極7上所析出之金屬能夠再度被移除，在陰 極7上之電流方向便會相對於陽極8被調換其極性，如此 一來，所析出之銅就會再度被溶解。此種電流極性之調 換’將會在每小時所剩餘之7分鐘内切入。在此去除金屬 之，期内，電流依然是25安培。在此時期内，電壓將會 調高至7伏特，以便去除金屬之程序能夠快速進行。 、只要碉整上述參數，就可在該裝置上，將銅離子之濃 度於一很長之時間範圍内保持恆定不變。 、、所有公開之特徵及所有公開特徵之組合，只要沒有特 別註明為f知者，均屬本發明之物件。 χ 297公釐） - 23- -1ΜΙ!-----— --I--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 512188 A7 五、發明說明（I9·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 属號說明 1 離子產生器 2 輔助室容器 3 組合容器 4 要被溶解之金屬 5 蔞子 6 輔助室 7 陰極 8 陽極 9 隔膜 10 導電線 11 輔助室電流源 12 極性切換開關 13 電鍍裝置 14 泵 15 導管 16 閥門 17 障礙物 18 配管設計 丨^---------a I -------"-訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24_

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣

   b. 2. ㈣職中物質濃度之方法，其係 電鏡金屬之電解液中的金屬離子毅，其電解液中還包 含^種電化學可逆之氧化還原系統化合物，利用其氧化 形式’便可使金屬從—個電驗所沖獅軒產生器中 被鱗出來’而使氧化形式之化合物被還原，此外y此 時所產生的還原形式之化合物，將會在不溶解陽極上再 度乳化’而至少位在—電鍍裝置其中一個電鍵槽中的電 解液之金屬，將在不溶解陽極之應用下，於被處理物上 被鍍出來，其特徵為， a.電鐘裝置⑽所含之電解液中，至少有一部分將被 導入到—個或夠電鍍獅室⑹巾，其至少含有一 個不溶解陽極(8)及至少一個陰極(7)，而且 辅助室⑹内之陽極⑻與陰極⑺之間，必須調出一 個很高的電流值，讓陽極表面的電流密度至少為 6A/dm2，以及讓陰極表面的電流密度頂多為 3A/dm2 ° 根據申請專利棚第丨項所述之方法，其中，輔助室⑹ 係安裝在-働槽減之容勒，而且電解液是在 電鍍槽及輔助室(6)内循環。 3. 根據申請專利範圍第i項所述之方法，其中，辅助室(6) 之陽極⑻與陰極⑺間之電流，係間歇性地切換其極性。 4. 根據申請專利範圍第i項所述之方法，其中，輔助室(句 係分開成獨立接線之族群，而辅助室(6)之陽極⑻與陰極 (7)間之電流，則是在各個族群内一個接著一個地交換其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   -25- 512188 B8 C8 ------— ______ D8____ 、申請專利範圍 極性。 5.根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，輔助室⑹ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之電流設定值’必須使電解液中的金屬離子含量保持怪 定不變。 6·根據申請專利範圍第丨項所述之方法，其中，當陰極(乃 要被去金屬時，辅助室(6)之陽極(8)與陰極(7)間之電流便 必肩改’文其極性’而當輔助室(6)之陽極(8)與陰極(乃間之 包壓超過了一個預設值之後，其電流便會再度被調回到 原先的流動方向。 叉根據申請專利範圍第丨項所述之方法，其中，輔助室(6) 之陰極(7)係於電解液中以無電流的方式去金屬。 8·根據申凊專利範圍第1項所述之方法，其中，電解液中 的金屬離子含量保持恆定不變的方式，是讓氧化形式的 氧化還原系統化合物在辅助室(6)内被還原，而且同時有 一部分電解液將會自電鍍槽内被取走，並由新鮮電解液 將之取代。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 9· 一種用來調節電解液中物質濃度之裝置，其係設於電鍍 裝置上之一種裝置，在一片至少放置在其中一個電鍍槽 中之被處理物上，用來調節其電鍍金屬之電解液中的金 屬離子濃度，該電鍍裝置設有許多的不溶解陽極及一個 和陽極以及被處理物通電相連之供電，其特徵為， a·至少一個電鍍辅助室(6)，其構成物分別為： 1. 至少一個陰極(7)， ii. 至少一個不溶解陽極(8)， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -26- B8 、申請專利範圍 111· 1%極(8)表面與陰極⑺表面之比例，至少為1 · 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個為輔助室(6)而設之供電(丨丨），其與辅助室 (6)之陽極(8)與陰極(7)是通電相連的，而且 b·些物件(Μ ; I5 ;⑹，其可在辅助室⑹與電鍍裳 置(13)之間，產生一個電鍍液的液流循環。 10·根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，辅助室⑹ 之不/谷解陽極(8)上有一層覆層，其基本上係由貴重金屬 及/或由金屬混合氧化物覆層所構成。 、 U•根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，辅助室(6) 之陰極⑺的構造是管狀的，而且係由伸縮金屬所構成。 12·根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，辅助室(6) 之陽極⑻與陰極⑺之間，設有一個開口朝上、由布料所 構成之隔膜(9)。 13.根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，輔助室(6)、 -個在可逆氧倾原系·合物之_τ，_電解液 中的金屬之溶解來產生金屬離子的離予產 = 電解細I裝置’係共同安裝在—起，而且設°有二 置(14) ’用來把電解液從電鍍裝置中沒取出來，並且^ 其流經一個共同的裝置(3)。 14·根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，電子開關 及/或極性切換開關(12)，係安裝在辅助室(6)之^電 與補助室⑹之間的連接導電線⑽上，用來切換^助室 (6)之陽極(8)與陰極(7)間所流動的電流之極性。 IV·

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . —-----%—.----- A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 15·根據申請專利範圍第9項所述之裝置，其中，其設有一 個分析器，用來測定電解液中的金屬離子含量。 16·根據申請專利範圍第15項所述之裝置，其中，分析器所 剛得的金屬離子含量之實際值訊號將被輸入到一個供電 詞節裝置内，以便來調節辅助室(6)之陽極(8)和陰極(7) 間之電流。 ί請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------IT--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -28-