Пристрій для електролітичної регенерації хлорідних розчинів, витравлення металевих виробів і печатних плат

Изобретение относится к электролитической регенерации хлоридных растворов травления металлических изделий и печатных плат. Известно устройство для электролитической регенерации хлоридных растворов травления металлических изделий и печатных плат, содержащее корпус, в котором размещены аноды и катоды, жестко соединенный с катодами вал и источник питания [1]. В указанном устройстве анодное пространство от катодного не отдалено, что приводит к выделению газообразного хлора на анодах и снижению концентрации в растворе свободной соляной кислоты. При этом часть трехвалентного железа выпадает в осадок в виде гидроокиси. Концентрация травильного агента в растворе постоянно уменьшается, что вызывает необходимость постоянного добавления свежего хлорного железа. Реакции на катоде: Fe3++e-®Fe2+ 2Fe3++Cuo®Cu2++2Fe2+ Реакция на аноде: 2Cl--2e-®Cl2­ В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для электролитической регенерации хлоридных растворов травления металлических изделий и печатных плат, в котором за счет установки разделительных стаканов и дополнительных анодов обеспечивается повышение выхода меди по току, исключается выделение газообразного хлора, обеспечивается постоянная концентрация в растворе свободной соляной кислоты и за счет этого обеспечивается повышение экономичности процесса травления, экологическая и санитарная чистота процесса. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для электролитической регенерации хлоридных растворов травления металлических изделий и печатных плат содержащем корпус, в котором размещены аноды и катоды, вал с которым жестко соединены катоды, и механический привод вращения катодов, новым является то, что аноды снабжены разделительными стаканами из анионообменных мембран, разделяющими анодные и катодное пространства, в верхней части каждого из разделительных стаканов из анионообменных мембран выполнено сообщающее отверстие, анодные и катодное пространство последовательно соединены, анодные пространства соединены между собой, устройство снабжено дополнительными анодами, которые установлены в корпусе и снабжены разделительными стаканами из катионообменных мембран, разделяющими дополнительные анодные и катодное пространства, и дополнительные аноды снабжены автономным источником питания. За счет установки разделительных стаканов из анионообменных мембран, разделяющих анодные и катодное пространства, обеспечивается повышение выхода меди по току, что позволяет снизить энергопотребление устройства и исключить выделение газообразного хлора на анодах, что позволяет обеспечить экологическую и санитарную чистоту процесса. За счет установки дополнительных анодов, снабженных разделительными стаканами из катионообменных мембран, разделяющими дополнительные анодные и катодное пространства, обеспечивается постоянная концентрация в растворе свободной соляной кислоты, что позволяет обеспечить многократное использование регенерируемого раствора и повысить экономичность процесса травления. На чертеже показано устройство для электролитической регенерации хлоридных растворов травления металлических изделий и печатных плат. Устройство содержит корпус 1, в котором размещены аноды 2 и катоды 3. Катоды 3 установлены на валу 4 и имеют механический привод вращения (на чертеже не показан). Аноды и катоды снабжены источником постоянного тока (на чертеже не показан). Питание на катод подается через токосъемники 5. Нижняя часть корпуса выполнена в виде конуса со штуцером 6 для периодической очистки корпуса от накопившегося осадка. Подача раствора производится в нижнюю часть корпуса 1 через штуцер 7. Аноды 2 снабжены разделительными стаканами 8 которые выполнены из анионообменных мембран, разделяющих анодное А и катодное К пространства. В верхней части разделительных стаканов 8 под уровнем раствора выполнено сообщающее отверстие 9. Анодные пространства А соединены между собой трубопроводом 10. Устройство снабжено дополнительными анодами 11, которые снабжены разделительными стаканами 12 из катионообменных мембран, разделяющих дополнительное анодное А и катодное К пространства. Дополнительные аноды снабжены автономным источником питания (на чертеже не показан). Устройство работает следующим образом. Через штуцер 7 отработанный раствор подают в корпус 1. Через отверстие 9 и трубопроводы 10 последовательно заполняют анодные стаканы 8. В дополнительные анодные стаканы 12 заливают разбавленный раствор серной кислоты. Устройство готово к работе. На катоды 3 через токосъемники 5, основные 2 и дополнительные 11 аноды подают питание. Включают привод вращения катодного вала 4. По мере прохождения раствора через катодное К пространство происходит полное выделение меди в виде медного порошка. При повороте вала 4 осевший на катодах 3 медный порошок автоматически счищают неподвижными ножами (на чертеже не показаны). Полностью восстановленный в катодном пространстве раствор (остаточная концентрация меди 3-7 г/л, легче отработанного. Поэтому он выталкивается отработанным раствором вверх и через отверстие 9 перетекает во внутреннюю полость первого разделительного стакана 8 и попадает в анодное пространство А. В следующие анодные пространства раствор перетекает по трубопроводу 10. Проходя через анодные пространства А, раствор практически полностью окисляется (остаточная концентрация двухвалентного железа 5-10 г/л). Из последнего анодного пространства А регенерированный раствор направляют в ванну травления для повторного использования. При травлении и регенерации раствор поглощает некоторое количество кислорода из воздуха. Это приводит к нарушению в растворе анионо-катионного баланса. Из такого раствора выпадает трехвалентное железо в виде гидроокиси. Для предотвращения этого в растворе необходимо поддерживать избыток свободной соляной кислоты и непрерывно удалять поглотившийся кислород. Для удаления кислорода используют дополнительные аноды 11. При подаче на дополнительные аноды 11 тока из серной кислоты выделяется кислород. Образующиеся избыточные ионы водорода через раствор серной кислоты и разделительный стакан 12 из катионообменной мембраны переносятся из анодного пространства А 1 дополнительных анодов 11 в катодное пространство К, где избыток соляной кислоты. При засорении корпуса 1 твердые отложения сливают вместе с частью раствора через штуцер 6. Процессы, происходящие в катодном пространстве К: Процессы, происходящие в анодном пространстве А: пространстве А1; окисление железа (П) Процессы, происходящие в дополнительном анодном выделение кислорода и подача ионов Н+ в катодное пространство Протоны (Н+) переносятся из дополнительного пространства в катодное, образуя в катодном пространстве К свободную соляную кислоту.