從酸性氧化銅蝕刻廢液中隔膜電沉積金屬銅板的理論及工藝研究.pdf

1、在生產(chǎn)PCB的蝕刻過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有氯化銅的蝕刻廢液,如果直接排放不僅破壞環(huán)境危害人體健康,還造成有價(jià)金屬銅的極大浪費(fèi)。針對(duì)常規(guī)電沉積法只能得到銅粉或海綿銅,產(chǎn)生大量氯氣等缺點(diǎn),本論文提出了以銅始極片為陰極,石墨板為陽極,從酸性氯化銅蝕刻廢液中隔膜電沉積金屬銅板的新工藝,研究了電沉積銅的陰極電化學(xué)行為、電結(jié)晶成核機(jī)理及工藝條件。V論文首先開展了銅氯配合物熱力學(xué)分析,繪制了常溫下Cu(Ⅱ)-Cu(Ⅰ)-NH3-HCl-H2O體系的E-p

2、H圖,結(jié)果表明在試驗(yàn)選用的蝕刻廢液濃度范圍內(nèi)溶液中二價(jià)銅離子主要以CuCl+配合物形式存在,一價(jià)銅離子主要以CuCl32-配合物形式存在。
　　 運(yùn)用循環(huán)伏安、線性極化和計(jì)時(shí)電流等電化學(xué)測(cè)試方法,研究了酸性氯化銅體系電沉積銅的陰極電化學(xué)行為。結(jié)果表明,在較低過電位下銅的還原過程由分步得電子進(jìn)行,CuCl+得到一個(gè)電子還原為CuCl32-,CuCl32-再得到一個(gè)電子還原為Cu,當(dāng)陰極過電位超過某一值時(shí),CuCl+直接還原為Cu。

3、不同添加劑濃度下的陰極極化曲線表明選用的添加劑對(duì)陰極過程有增大極化的作用,有利于形成結(jié)晶細(xì)致的板狀銅。電沉積銅的交換電流密度為7.53×10-33A/cm2,陰極反應(yīng)表觀活化能為13.804kJ/mol。不同外加電位下的電流-時(shí)間暫態(tài)曲線表明銅電沉積的成核過程經(jīng)歷三維生長(zhǎng)方式,隨著外加電位的負(fù)移,電結(jié)晶的成核方式由連續(xù)成核向瞬時(shí)成核轉(zhuǎn)變。晶核的生長(zhǎng)速率K與外加電位E滿足關(guān)系式:1gK=-7.74-3.65*E。
　　 在機(jī)理研究

4、的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了酸性氯化銅蝕刻廢液體系隔膜電沉積銅板的工藝條件試驗(yàn)研究,陽離子交換膜將電解槽分解成大陰極室和小陽極室。得出電沉積銅的最優(yōu)工藝條件:陰極電流密度200 A/m2,陰極液Cu2+濃度區(qū)間40～20 g/L,起始Cl-濃度5.5 mol/L,溶液溫度35℃,異極距5 cm,H+濃度3.0 mol/L,添加劑用量0.2 g/L。綜合條件試驗(yàn)獲得了良好結(jié)果,陰極電流效率87.68％,平均槽電壓2.95V,單位能耗為2684kWh/