李再強(qiáng) 黃文濤 張偉奇

（深圳市祺鑫環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 深圳 518000）

0 引言

近年來，隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，印制電路板（printed circuit board，PCB）需求量越來越大。在PCB制作過程中，銅面粗化工序必不可少。表觀粗糙度決定了銅面與干膜、濕膜和防焊油墨的結(jié)合力大小。如附著力太小時(shí)，在后續(xù)制程中，干膜或油墨易出現(xiàn)翹起或掉油墨現(xiàn)象；如附著力太強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)去膜不盡等現(xiàn)象。有機(jī)超粗化液是外層防焊前處理最常用的一種粗化液，其主要成分為甲酸、甲酸鈉、氯化銅及少量的有機(jī)添加劑，如不處理廢液，不僅會(huì)危害環(huán)境，還會(huì)造成銅資源的浪費(fèi)。

目前，市場上超粗化廢液最常用的方法是中和法，即在廢液中加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH 至中性或弱堿性，使銅離子以氫氧化銅的形式沉淀出來，經(jīng)固液分離后，委托第三方有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的公司售賣氫氧化銅泥，濾液經(jīng)2 次處理達(dá)標(biāo)后排放。該工藝操作簡單，但會(huì)浪費(fèi)大量的有機(jī)酸資源，且處理成本較高。

針對(duì)企業(yè)自身面臨額成本問題，本文將傳統(tǒng)的酸堿中和法轉(zhuǎn)換成電解法，深入研究廢液循環(huán)再生利用工藝，將廢液中的銅與其他組分分離，回收金屬銅，同時(shí)確保廢液中的有機(jī)酸等成分可循環(huán)再生，實(shí)現(xiàn)廢液零排放。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器

85%甲酸、甲酸鈉、二水合氯化銅、氯化鈉、分析純（analytical reagent，AR）。

有機(jī)添加劑：自配。

實(shí)驗(yàn)用超粗化廢液取自珠海某電子廠，具體成分見表1。

表1 有機(jī)超粗化廢液的成分

艾卡（IKA）溫控磁力攪拌器，生益科技提供的70 μm 覆銅板（5 cm×5 cm），雷磁pH-3C 型pH計(jì)，自制電解槽。

1.2 工藝路線

有機(jī)超粗化廢液循環(huán)再生利用工藝流程，如圖1所示。

圖1 有機(jī)超粗化廢液循環(huán)再生利用工藝流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 電解實(shí)驗(yàn)

直接電解有機(jī)超粗化廢液，電流密度分別采用1、2、3、4 A/dm2，極間距為10 cm，陽極為銥鉭涂層的鈦板，陰極為純銅板，電解8 h后，數(shù)據(jù)如圖2和圖3所示。

圖3 不同電流密度下電流效率隨著電解時(shí)間的變化

由圖2 可知，隨著電解時(shí)間的延長，有機(jī)超粗化廢液中的銅離子濃度呈非線性趨勢下降，主要因?yàn)橛袡C(jī)超粗化廢液對(duì)銅有一定的咬蝕，電解過程中，陰極銅析出速率大于腐蝕速率時(shí)，陰極才會(huì)沉積出金屬銅。

圖2 不同電流密度下廢液中銅離子濃度隨著電解時(shí)間的變化

由圖3 可知，電解過程中，電流密度增加，電流效率隨之提升，但電解到一定濃度時(shí)，電解效率下降。由于廢液中銅離子低，陰極出現(xiàn)析氫現(xiàn)象，將導(dǎo)致電流效率下降。

電解后陰極回收的金屬銅質(zhì)地柔軟，韌性較好，純度大于99%。

2.2 再生液回用實(shí)驗(yàn)

2.2.1 再生子液咬銅速率

電解后，余液的主要成分為仍為甲酸、甲酸鈉、氯化鈉及少量的氯化銅。分析各項(xiàng)物質(zhì)濃度可知，按子液參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)比子液與新開缸藥水，咬蝕速率如圖4所示。

由圖4 中可知，在相同條件下，新配子液和再生子液的咬銅速率上基本一致，滿足現(xiàn)場對(duì)咬蝕速率的要求。

圖4 不同銅離子濃度下再生子液與新配子液的咬銅速率對(duì)比

覆銅板在新配超粗化液及再生超粗化液中搖擺浸泡1 min，銅面顏色基本一致，板面顏色均勻，無區(qū)域性色差，如圖5所示。

圖5 超粗化液浸泡后的銅面對(duì)比

2.2.2 再生液咬銅后的微觀對(duì)比

酸洗清潔后的覆銅板分別在新配超粗化液和再生超粗化液中浸泡擺動(dòng)1 min，再經(jīng)酸洗及水洗烘干后，分別測定其表面粗糙度，見表2。

由表2 可知，相同條件下，經(jīng)新配超粗化液和再生超粗化液浸泡后的銅面粗糙度差異較小，均滿足生產(chǎn)需求，微觀形貌如圖6所示，兩者基本一致。

圖6 經(jīng)浸泡的銅面掃描電子顯微鏡對(duì)比

3 結(jié)語

綜上所述，有機(jī)超粗化廢液循環(huán)再生利用可有效回收有機(jī)超粗化廢液中的有銅面效粗化成分，經(jīng)調(diào)配后，回到產(chǎn)線循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)有機(jī)超粗化廢液零排放，減輕企業(yè)處理廢液的成本，具有較好的環(huán)境效益。循環(huán)使用過程產(chǎn)生的電解紫銅純度高，可到99.5%以上，外售價(jià)值大，可降低企業(yè)生產(chǎn)成本。