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,還造成有價金屬銅的極大浪費。針對常規(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,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行為、電結(jié)晶成核機理及工藝條件。V論文首先開展了銅氯配合物熱力學分析,繪制了常溫下Cu(Ⅱ)-Cu(Ⅰ)-NH3-HCl-H2O體系的E-p

2、H圖,結(jié)果表明在試驗選用的蝕刻廢液濃度范圍內(nèi)溶液中二價銅離子主要以CuCl+配合物形式存在,一價銅離子主要以CuCl32-配合物形式存在。
　　 運用循環(huán)伏安、線性極化和計時電流等電化學測試方法,研究了酸性氯化銅體系電沉積銅的陰極電化學行為。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行,CuCl+得到一個電子還原為CuCl32-,CuCl32-再得到一個電子還原為Cu,當陰極過電位超過某一值時,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陰極過程有增大極化的作用,有利于形成結(jié)晶細致的板狀銅。電沉積銅的交換電流密度為7.53×10-33A/cm2,陰極反應表觀活化能為13.804kJ/mol。不同外加電位下的電流-時間暫態(tài)曲線表明銅電沉積的成核過程經(jīng)歷三維生長方式,隨著外加電位的負移,電結(jié)晶的成核方式由連續(xù)成核向瞬時成核轉(zhuǎn)變。晶核的生長速率K與外加電位E滿足關(guān)系式:1gK=-7.74-3.65*E。
　　 在機理研究

4、的基礎(chǔ)上,進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/