一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，步骤如下：(1)采用添加了铁离子的酸性氯化铜蚀刻液对线路板进行蚀刻，并控制该蚀刻液的氧化还原电位在360～700mV之间；(2)将步骤⑴的蚀刻废液引入电解槽中进行电解；(3)电解产生的氯气在电解液的氧化还原电位作用下，氧化电解槽中的电解液，使氯气溶于电解液中；(4)步骤⑶中的氯气溶于电解液后，即将电解液中的Fe2+和Cu+氧化为Fe3+和Cu2+，当氯气全部溶于电解液后，电解液就完成氧化步骤再生为蚀刻液；(5)将经步骤⑷氧化的电解液引入到蚀刻生产线上，循环使用。本工艺能够吸收消耗电解过程中产生的大部分氯气，保证安全生产、保护环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及印刷线路板蚀刻液的回收与再利用领域，尤其涉及一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺。
技术介绍
在印刷线路板(PCB)的蚀刻工序中，蚀刻液被不断喷洒在前工序所做出的、有图案的铜板上，将未受保护的非导体部分的铜蚀去，以形成线路。目前，线路板行业中常用的蚀刻工艺为酸性氯化铜蚀刻工艺和三氯化铁蚀刻工艺。酸性氯化铜蚀刻工艺采用酸性氯化铜蚀刻液进行蚀刻，该蚀刻液的主成分为氯化铜、以盐酸为主成分的蚀刻子液和氧化剂，其中氯化铜为主蚀铜剂。在蚀刻作业中，由于蚀刻液与铜板反应，蚀刻液内部的成分不断产生变化；通常使用自动检测投料控制机对蚀刻液的氧化还原电位(ORP)、比重、游离氢离子浓度等多项工艺参数进行检测，并分别控制氧化剂、水和盐酸的投放，实现蚀刻液的自动连续再生。在上述蚀刻生产的过程中，由于氧化剂、水和盐酸的不断投放，导致蚀刻液不可避免地由蚀刻缸中溢出，形成蚀刻废液。酸性氯化铜蚀刻废液的主要成分为氯化铜、氯化亚铜、盐酸、氯化盐等，铜离子浓度通常达到50g/L(即0.8mol/L)以上。目前业界普遍的蚀刻废液处理方法为：将收集的蚀刻废液统一交给危险化学废物回收公司进行处理，将其转化为硫酸铜或碱式氯化铜等产品；此外，也有部分线路板生产厂家使用电解法，自行处理蚀刻废液。在电解过程中，阴极板上发生以下还原反应：(1)Cu2++2e-→Cu++e-→Cu；(2)2H++2e-→H2，同时，阳极板发生以下氧化反应：2Cl-→Cl2+2e-。阴极板上产生的金属铜可被回收并得到再利用；而阳极板上则产生有毒的氯气。生成的氯气中有一小部分能将电解液中的一小部分一价铜离子氧化为二价铜离子；经氯气氧化后的电解液中再加入盐酸等原料，重新调配为蚀刻子液后可被投放入蚀刻生产线上，重新参与蚀刻。然而，上述电解法在应用时存在以下几个缺点：1.产生的氯气不能完全被电解液吸收消耗：传统的氯化铜蚀刻液的废液作电解液时，其能与氯气反应的成分主要为一价铜离子。然而，当一价铜离子过多时，蚀刻液中易产生铜泥沉淀，严重影响蚀刻速率，无法满足生产要求；因此，蚀刻液及其废液中的一价铜离子含量较低。这导致大部分的氯气在析出电解液前无法及时与足量的一价铜离子反应，即电解液几乎无法有效地吸收和消耗电解中产生的大量有毒氯气。因此，必须对氯气进行处理。目前，一般采用以下两种氯气处理方法：(A)氢氧化钠喷淋处理：以抽排尾气的方式，将氯气抽离电解池并收集至中和喷淋吸收塔，并在吸收塔中使用氢氧化钠溶液对氯气进行喷淋中和处理。然而，此方法不仅浪费大量氢氧化钠，而且无法对氯气进行再利用；(B)蚀刻废液喷淋处理：同样是将氯气抽离电解池并收集至中和喷淋吸收塔，在吸收塔中使用蚀刻废液对氯气进行喷淋吸收处理，并收集被氯气氧化的蚀刻液，进行再利用；此方法虽然可以对氯气进行再利用，但由于蚀刻废液本身含有大量易挥发的盐酸，且一价铜离子含量低，故喷淋后仍有可能会残留大量未反应的氯气以及盐酸气体，必须增设另一个中和处理喷淋塔对其进行二次处理。如果将两个喷淋塔都安装在室内，则会占用大量车间场地；如果选择在室外安装喷淋塔，则将氯气从车间输送至喷淋塔的引流管会过长，在氯气流量较大的情况下，这种装置会使生产车间存在较大的安全隐患，一旦氯气泄漏将会引发重大生产安全事故。2.氢气生成不可控：现有的酸性氯化铜蚀刻废液中含有大量的氢离子；当电流密度过大或者阴极电解液铜离子浓度过低时，阴极板上会产生大量的氢气。这不仅消耗了蚀刻废液中的盐酸组分，降低电解效率，且所产生的大量氢气也有可能导致爆炸事故的发生。3.电解电流效率低：电解电流效率是指电解过程中，金属的实际析出量与理论析出量的百分比。在电解时，二价铜离子在阴极板先被还原为一价铜离子，一价铜离子再被还原为金属铜。由于部分一价铜离子不一定能再次吸收到电能、继续被还原成铜，且二价铜离子会与析出的金属铜反应、返蚀金属铜，导致铜的实际析出量低，电解电流效率低。4.自动化程度低：上述的电解回收方法中，电解、蚀刻、回收、再生循环利用等工序之间处于互相分离的状态，没有统一的系统联动配合，无法灵活地根据整体工艺要求，通过调整蚀刻工序的各项参数来优化平衡电解工序的工艺参数。5.消耗大量原材料:由于在电解中，蚀刻废液中的大量氢离子会转换为氢气，导致电解液中的氢离子浓度过低，在后续将电解液调配为蚀刻子液的过程中需要加入大量盐酸。此外，在蚀刻过程中还需要加入大量的液体氧化剂，对蚀刻过程中生成的一价铜离子进行补充氧化。添加液体氧化剂、盐酸等原材料不仅增加了生产成本，且会导致蚀刻液的总体积不断增加，增加储存和处理的成本。现有的针对氯化铜蚀刻废液设计的电解回收再生工艺一般是在阳极板的表面涂上特殊的稀土涂层，以解决氯气和氢气溢出的问题。然而，这种方法制作和维护的成本较高，不利于工业上的大规模使用。中国专利技术专利201510117884.3《高效高质型酸性氯化铜线路板蚀刻液》，是对现有的酸性氯化铜蚀刻液进行改进的技术方案，其采用在酸性氯化铜蚀刻液的蚀刻子液中添加三氯化铁作为辅助的蚀铜剂进行蚀刻作业，既能使高酸体系蚀刻液保持与现有技术相同的蚀刻质量的同时，提高蚀刻速率；又能使低酸体系蚀刻液在保持与现有技术相同的蚀刻速率的同时，提高蚀刻质量。所述酸性氯化铜蚀刻液包括氯化铜、蚀刻子液和氧化剂，所述蚀刻子液按重量百分比包含1％～36.5％HCl、0.01％～45％选自FeCl3、FeCl2、Fe、FeO和Fe2O3中的一种或多种化合物，其余为水。该蚀刻液的生产工艺控制参数设定为游离氢离子浓度为0.1～5.0M，氧化还原电位为380～700mV，铜离子浓度为1～180g/L。本专利技术是针对该专利涉及的酸性氯化铜蚀刻液所作出的回收和再生技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其能够吸收并消耗电解过程中产生的大部分氯气，保证安全生产、保护环境，同时节省生产原材料。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于包括以下步骤：(1)采用添加了铁离子的酸性氯化铜蚀刻液对线路板进行蚀刻时，控制所述的酸性氯化铜蚀刻液的氧化还原电位在360～700mV之间；(2)将步骤⑴所述的酸性氯化铜蚀刻液的蚀刻废液引入电解槽中作为电解液进行电解；(3)所述步骤⑵中的电解液进行电解时，阴极板上产生金属铜，阳极板上生成氯气，所述氯气在所述电解液的氧化还原电位作用下，氧化所述电解槽中的电解液，使所述氯气溶于电解液中；(4)所述步骤⑶中的氯气溶于电解液后，即将电解液中的二价铁离子和一价铜离子氧化为三价铁离子和二价铜离子，当氯气全部溶于电解液后，电解液就完成氧化步骤再生为蚀刻液；(5)将经步骤⑷氧化的电解液作为再生的蚀刻液引入到蚀刻生产线上，循环使用。本专利技术的电解回收及再生工艺是针对中国专利技术专利申请201510117884.3所述的、在蚀刻子液中添加了FeCl3、FeCl2、Fe、FeO和Fe2O3中的一种或多种化合物的酸性氯化铜线路板蚀刻液的废液而提出的电解回收再生工艺。由于蚀刻废液是蚀刻液由蚀刻缸中溢出所形成，其成分和氧化还原电位(ORP)均与蚀刻液相似，所述含铁离子的酸性氯化铜线路板蚀刻液的废液除了含有铜离子之外，还含有铁离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于包括以下步骤：(1).采用添加了铁离子的酸性氯化铜蚀刻液对线路板进行蚀刻时，控制所述的酸性氯化铜蚀刻液的氧化还原电位在360～700mV之间；(2).将步骤⑴所述的酸性氯化铜蚀刻液的蚀刻废液引入电解槽中作为电解液进行电解；(3).所述步骤⑵中的电解液进行电解时，阴极板上产生金属铜，阳极板上生成氯气，所述氯气在所述电解液的氧化还原电位作用下，氧化所述电解槽中的电解液，使所述氯气溶于电解液中；(4).所述步骤⑶中的氯气溶于电解液后，即将电解液中的二价铁离子和一价铜离子氧化为三价铁离子和二价铜离子，当氯气全部溶于电解液后，电解液就完成氧化步骤再生为蚀刻液；(5).将经步骤⑷氧化的电解液作为再生的蚀刻液引入到蚀刻生产线上，循环使用。

【技术特征摘要】
2015.08.31 CN 2015105463358;2016.01.07 CN 201610011.一种酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于包括以下步骤：(1).采用添加了铁离子的酸性氯化铜蚀刻液对线路板进行蚀刻时，控制所述的酸性氯化铜蚀刻液的氧化还原电位在360～700mV之间；(2).将步骤⑴所述的酸性氯化铜蚀刻液的蚀刻废液引入电解槽中作为电解液进行电解；(3).所述步骤⑵中的电解液进行电解时，阴极板上产生金属铜，阳极板上生成氯气，所述氯气在所述电解液的氧化还原电位作用下，氧化所述电解槽中的电解液，使所述氯气溶于电解液中；(4).所述步骤⑶中的氯气溶于电解液后，即将电解液中的二价铁离子和一价铜离子氧化为三价铁离子和二价铜离子，当氯气全部溶于电解液后，电解液就完成氧化步骤再生为蚀刻液；(5).将经步骤⑷氧化的电解液作为再生的蚀刻液引入到蚀刻生产线上，循环使用。2.根据权利要求1所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：在所述的电解槽内设电解隔膜，将其分为内设电解阳极的阳极区和内设电解阴极的阴极区，并保持阴极区电解液的铜离子质量浓度始终小于阳极区电解液的铜离子质量浓度。3.根据权利要求2所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：在所述的步骤⑵中，将所述的蚀刻废液引入所述的阳极区，将蚀刻废液稀释液引入阴极区；所述的蚀刻废液稀释液是仅稀释蚀刻废液中的铜离子质量浓度，使所述的蚀刻废液稀释液的铜离子质量浓度小于所述的蚀刻废液的铜离子质量浓度，且蚀刻废液稀释液的总铁离子质量浓度满足公式：-50％≤(蚀刻废液稀释液的总铁离子质量浓度－蚀刻废液的总铁离子质量浓度)÷阳极电解液中的总铁离子质量浓度≤50％。4.根据权利要求2所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：使用蚀刻废液添加投放器，实时控制所述的阴极区电解液的铜离子质量浓度，使其小于所述的阳极区电解液的铜离子质量浓度。5.根据权利要求2或4所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：所述的阳极区的顶部设置密封盖板。6.根据权利要求5所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：所述的阴极区和阳极区上均设有入液管和出液管，且所述阳极区的出液管位于所述的密封盖板上。7.根据权利要求2或4所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：在所述的阴极区的上方设尾气抽排处理装置。8.根据权利要求1或2所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：步骤⑴所述的酸性氯化铜蚀刻液包括氯化铜，蚀刻子液；由自动检测投料控制机对蚀刻液中的游离氢离子浓度、氧化还原电位、比重参数进行控制并控制各组分的投放量，使溶液中的铜离子浓度、游离氢离子浓度和氧化还原电位达到设定的数值，其中，以所述的蚀刻子液的总重量百分数为100％计，所述的蚀刻子液按重量百分比包含：HCl：2％～36％；选自FeCl3、FeCl2、Fe、FeO和Fe2O3中的一种或多种化合物：1％～35％；其余为水，所得的蚀刻液生产工艺控制参数设定：游离氢离子浓度为0.2～5.0M，氧化还原电位为360～700mV，铜离子浓度为15～180g/L。9.根据权利要求8所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：在所述的蚀刻生产线上，使用自动检测投料控制机对所述的酸性氯化铜蚀刻液的游离氢离子浓度、氧化还原电位和比重参数进行检测，根据检测到的游离氢离子浓度和氧化还原电位参数控制所述的蚀刻子液的投放，根据检测到的比重参数控制水的投放，使所述的酸性氯化铜蚀刻液的游离氢离子浓度为0.2～5.0M，氧化还原电位为380～700mV，铜离子浓度为15～180g/L。10.根据权利要求8所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及再生工艺，其特征在于：所述的蚀刻子液以其总重量百分数为100％计，按重量百分比包含：HCl：2％～30％；选自FeCl3、FeCl2、Fe、FeO和Fe2O3中的一种或多种化合物：3％～30％；其余为水。11.根据权利要求10所述的酸性氯化铜蚀刻液的电解回收及...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶旖婷，
申请(专利权)人：叶旖婷，
类型：发明
国别省市：中国澳门;82