MMO titaniumanode til ætsning

Ætsning, en kerneteknologi inden for elektronikproduktion og præcisionsbearbejdning, anvendes i vid udstrækning i applikationer som PCB (printkort) produktion, halvlederchips og præcisionsstøbning af metalkomponenter. Ætsningsvæske, et nøglemedium i denne teknologi, er afhængig af sin stabile ydeevne for direkte at bestemme ætsningsnøjagtigheden og effektiviteten. Koncentrationen af ​​metalioner (såsom kobber- og nikkelioner) under ætsning kan dog kontinuerligt stige, hvilket fører til et fald i ætsningsvæskens aktivitet eller endda dens ineffektivitet. Dette øger ikke kun omkostningerne, men skaber også miljøbelastning på grund af affaldsudledning.

Efter storstilet anvendelse af MMO (blandet metaloxid) titananoder i forskellige systemer, herunder sure, alkaliske og mikroætsningsopløsninger, er regenereringseffektiviteten af ​​ætsningsvæsker steget med 40 %, kobbergenvindingsrenheden er nået over 99.5 %, og de samlede produktionsomkostninger er reduceret med 30 %.

Funktionsprincip for MMO-titananoder

Anvendelsen af MMO titanium anoder i ætseopløsninger drejer det sig om to hovedmål: "regenerering af ætseopløsninger" og "genvinding af ædelmetaller". Som en uopløselig anode udfører MMO-titaniumanoden primært elektronoverførsel og katalytiske funktioner i det elektrolytiske system og deltager ikke i selve den kemiske reaktion. Dens funktion kan opdeles i tre hovedtrin:

StrømledningEfter tilslutning til en ekstern strømkilde fungerer titansubstratet som en ledende ramme, der leder strøm jævnt til MMO-belægningsoverfladen. Positive og negative ioner i ætseopløsningen migrerer målrettet under påvirkning af det eksterne elektriske felt – kationer (såsom Cu²⁺) bevæger sig mod katoden, og anioner (såsom Cl⁻ og OH⁻) bevæger sig mod anoden.

Anodisk katalytisk reaktionAnioner, der når anoden, gennemgår en oxidationsreaktion, hvor den specifikke reaktionstype varierer med ætseopløsningens system. I sure ætseopløsninger oxideres kloridioner af ruthenium-iridium-belægningen og producerer klorgas (2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑). I alkaliske og mikroætseopløsninger katalyserer iridium-tantal-belægningen oxidationen af ​​vandmolekyler eller hydroxidioner og producerer ilt (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ eller 4OH⁻ – 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O).

Regenerering af ætseopløsningDen anodiske reaktion justerer pH-værdien og redoxpotentialet i ætseopløsningen og genopretter dermed aktiviteten af ​​den brugte ætseopløsning. Samtidig optager metalkationer i katodeområdet elektroner og aflejres som rent metal (f.eks. Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu↓), hvilket opnår både ressourceudvinding og genbrug af ætseopløsningen.

Ætsningsløsningssystem

Forskellene i sammensætningen mellem forskellige typer ætseopløsninger fører til detaljerede forskelle i deres elektrolytiske regenereringsprincipper. De kan primært kategoriseres i tre systemer: sure, alkaliske og mikroætseopløsninger.

Sure ætsningsopløsningerHovedårsagen til fejl i sure ætseopløsninger (indeholdende CuCl₂ og HCl) er for høje Cu²⁺-koncentrationer. Ionbytningsmembranelektrolysesystemer, der bruger ruthenium-iridium-belagte titaniumanoder, kan netop løse dette problem. Under elektrolyse oxiderer Cl⁻ ved anoden for at producere Cl₂, som yderligere reagerer med vand for at producere HCl og HClO, hvilket genopfylder oxidanten i ætseopløsningen. Cu²⁺ aflejres effektivt som rent kobber ved katoden. Når Cu²⁺-koncentrationen falder til under 50 g/L, kan ætseopløsningen regenereres og genbruges.

Alkalisk ætsningsopløsningNår en alkalisk ætseopløsning (indeholdende Cu(NH₃)₄Cl₂) bliver ineffektiv, anvendes en iridium-tantal-belagt titaniumanode til ekstraktion. Oxidationsreaktionen ved anoden opretholder et alkalisk miljø, hvilket forhindrer nedbrydning af kobber-ammin-kompleksionen. Efter at kobbersulfat er separeret ved ekstraktion, aflejres rent kobber ved katoden gennem elektrolysesystemet. Den regenererede ætseopløsning kan returneres direkte til produktionslinjen, hvorved der opnås en kobberudvindingsrate på over 98%.

MikroætsningsløsningerHydrogenperoxidet i mikroætseopløsningen (Cu₂SO₄ + H₂O₂) nedbrydes let. Den iridium-tantal-belagte titananode nedbryder først katalytisk overskydende H₂O₂ i en iltnedbrydende elektrolytisk celle, hvilket eliminerer dets interferens med den efterfølgende elektrolyse. Derefter katalyserer anoden i elektroudvindingscellen iltudviklingen for at justere opløsningens pH-værdi, mens katoden aflejrer kobbermetal, hvilket opnår samtidig regenerering af ætseopløsningen og kobberudvinding.

Den langsigtede, stabile drift af MMO-titaniumanoden er afhængig af den synergistiske effekt af belægningen og substratet. Titansubstratets høje korrosionsbestandighed sikrer modstandsdygtighed over for korrosion i stærke sure og alkaliske ætsningsopløsninger, mens krystalstrukturen og sammensætningsforholdet i MMO-belægningen bestemmer dens elektrokatalytiske aktivitet og levetid. Optimering af belægningsforberedelsen (såsom flere cyklusser af belægning og sintring) kan forbedre vedhæftningen mellem belægningen og substratet og forhindre afskalning af belægningen ved høje strømtætheder. Desuden spreder MMO-belægningens flerkomponentoxidstruktur reaktionsspændinger, reducerer dannelsen af ​​et passiveringslag og sikrer en stabil strømeffektivitet over 90 % under kontinuerlige driftsforhold.

Fordele ved Wstitanium

Wstitaniums MMO-titaniumanoder, der er specielt designet til ætsningsløsninger, tilbyder betydelige konkurrencefordele inden for belægningsteknologi, strukturelt design og ydeevnekompatibilitet. Gennem teknologisk innovation har de opnået omkostningsreduktion, effektivitetsforbedring og miljøforbedringer i ætsningsindustrien.

(I) Belægningsteknologi

Wstitanium har etableret et bibliotek af skræddersyede belægningsformler til forskellige ætsesystemer. Dens kernefordel ligger i den præcise kontrol af belægningssammensætningen og den omhyggelige forberedelse.

For sure ætsningsopløsninger, et højt forhold ruthenium-iridium Der anvendes kompositbelægning. Nanoskala kornoptimeringsteknologi reducerer klorudviklingens overpotentiale til under 1.1 V, en reduktion på 12 % sammenlignet med branchens gennemsnit. Dette reducerer energiforbruget med over 25 % ved samme produktionskapacitet.

Til alkaliske og mikroætsende opløsninger, iridium-tantal Den udviklede belægning inkorporerer doteringsteknologi med sjældne jordarter, hvilket forbedrer belægningens oxidationsmodstand med 30 %. Efter tre års kontinuerlig drift i alkaliske ætseopløsninger ved 45 °C forbliver belægningens slidhastighed under 0.5 μm/år.

Brug af "vakuumsprøjtning + trinvis sintring"-teknologi, når nøjagtigheden af ​​belægningstykkelsen ±0.02 μm, hvilket sikrer ensartet strømfordeling inden for en fejl på mindre end 5%. Dette reducerer tykkelsesfejlen for ætsede produkter fra den traditionelle ±5 μm til ±1 μm og øger udbyttet til 98%.

(II) Strukturelle designkapaciteter

Baseret på en dyb forståelse af ætseudstyr og -teknologi har Wstitanium udviklet omfattende strukturelle tilpasningsevner:

Den udviklede "bikake-netanode" kan prale af en 50% forøgelse af det specifikke overfladeareal sammenlignet med traditionelle netanoder og en 40% forøgelse af reaktionseffektiviteten ved samme strømtæthed. Den er særligt velegnet til hurtig behandling af ætseaffaldsvæske med høj koncentration, da en enkelt enhed kan behandle over 50 tons om dagen.

Til små præcisionsætsningsudstyr har vi introduceret en ultratynd pladeanode (kun 0.8 mm tyk). Ved hjælp af et letvægtssubstrat af titanlegering er den 30 % lettere end traditionelle anoder. Desuden sikrer dens forstærkede strukturdesign deformationsfri drift ved strømtætheder på 1000 A/m².

Vi tilbyder en integreret "anode-katode"-løsning, der matcher titanlegeringens katode til ætseopløsningens egenskaber. Ved at optimere elektrodeafstanden og overfladeruheden kan vi reducere den elektrolytiske cellespænding med 0.3-0.5 V, hvilket yderligere forbedrer energibesparelserne.

(III) Fremragende præstation

Wstitaniums MMO-titaniumanoder udviser enestående levetid og ydeevnestabilitet.
Produkterne har bestået accelereret levetidstest i en 1 mol/L H₂SO₄-opløsning. Ved en strømtæthed på 500 A/m² har den ruthenium-iridium-belagte anode en levetid på over 3.5 år, mens den iridium-tantal-belagte anode har en levetid på over 4 år. MMO-titaniumanoden fungerer stabilt i ætseopløsninger med temperaturer fra 20°C til 60°C og strømtætheder fra 100 til 3000 A/m². Især opretholder den en strømeffektivitet på over 95% i komplekse systemer med kloridionkoncentrationer på 5-50 ppm.

Som et kernemateriale i ætseløsninger har MMO-titaniumanoder drevet udviklingen af ​​ætseindustrien. Gennem præcist design af belægningsformuleringer er anoder som ruthenium-iridiumoxid og iridium-tantaloxid egnede til sure, alkaliske og mikroætseløsninger, hvilket løser manglerne ved traditionelle anoder, såsom dårlig korrosionsbestandighed, højt energiforbrug og høj forurening.