Ánodo de titanio MMO para grabado

El grabado, una tecnología fundamental en la fabricación de productos electrónicos y el mecanizado de precisión, se utiliza ampliamente en aplicaciones como PCB (placa de circuito impreso) producción, chips semiconductores y moldeo de precisión de componentes metálicos. El fluido de grabado, un medio clave en esta tecnología, depende de su rendimiento estable para determinar directamente la precisión y eficiencia del grabado. Sin embargo, la concentración de iones metálicos (como los iones de cobre y níquel) durante el grabado puede aumentar continuamente, lo que provoca una disminución de la actividad del fluido de grabado o incluso su ineficacia. Esto no solo incrementa los costos, sino que también genera presiones ambientales debido al vertido de residuos.

Después de la aplicación a gran escala de ánodos de titanio MMO (óxido de metal mixto) en varios sistemas, incluidas soluciones ácidas, alcalinas y de micrograbado, la eficiencia de regeneración de los fluidos de grabado ha aumentado en un 40%, la pureza de recuperación de cobre ha alcanzado más del 99.5% y el costo de producción general se ha reducido en un 30%.

Principio de funcionamiento de los ánodos de titanio MMO

La aplicación de Ánodos de titanio MMO El proceso de grabado en soluciones gira en torno a dos objetivos clave: la regeneración de la solución y la recuperación de metales preciosos. Como ánodo insoluble, el ánodo de titanio MMO realiza principalmente funciones de transferencia de electrones y catalíticas en el sistema electrolítico, y no participa en la reacción química. Su funcionamiento se puede dividir en tres pasos clave:

Conducción actualTras conectarlo a una fuente de alimentación externa, el sustrato de titanio actúa como una estructura conductora que conduce la corriente uniformemente a la superficie del recubrimiento de MMO. Los iones positivos y negativos de la solución de grabado migran de forma selectiva bajo la influencia del campo eléctrico externo: los cationes (como Cu²⁺) se dirigen al cátodo, y los aniones (como Cl⁻ y OH⁻) se dirigen al ánodo.

Reacción catalítica anódicaLos aniones que llegan al ánodo experimentan una reacción de oxidación, cuyo tipo específico varía según el sistema de grabado. En soluciones ácidas, el recubrimiento de rutenio-iridio oxida los iones cloruro para producir cloro gaseoso (2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑). En soluciones alcalinas y de micrograbado, el recubrimiento de iridio-tántalo cataliza la oxidación de moléculas de agua o iones hidróxido para producir oxígeno (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ o 4OH⁻ – 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O).

Regeneración de la solución de grabadoLa reacción anódica ajusta el pH y el potencial redox de la solución de grabado, restaurando la actividad de la solución de grabado usada. Simultáneamente, los cationes metálicos en la región del cátodo ganan electrones y se depositan como metal puro (p. ej., Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu↓), logrando así la recuperación de recursos y el reciclaje de la solución de grabado.

Sistema de solución de grabado

Las diferencias de composición entre los distintos tipos de soluciones de grabado dan lugar a diferencias detalladas en sus principios de regeneración electrolítica. Se pueden clasificar principalmente en tres sistemas: soluciones ácidas, alcalinas y de micrograbado.

Soluciones de grabado ácidoLa principal causa de fallos en las soluciones de grabado ácidas (que contienen CuCl₂ y HCl) son las concentraciones excesivamente altas de Cu²⁺. Los sistemas de electrólisis por membrana de intercambio iónico con ánodos de titanio recubiertos de rutenio-iridio pueden solucionar este problema con precisión. Durante la electrólisis, el Cl⁻ se oxida en el ánodo para producir Cl₂, que a su vez reacciona con el agua para producir HCl y HClO, reponiendo el oxidante en la solución de grabado. El Cu²⁺ se deposita eficientemente como cobre puro en el cátodo. Cuando la concentración de Cu²⁺ desciende por debajo de 50 g/L, la solución de grabado puede regenerarse y reutilizarse.

Solución de grabado alcalinoCuando la solución de grabado alcalina (que contiene Cu(NH₃)₄Cl₂) deja de ser eficaz, se utiliza un ánodo de titanio recubierto de iridio-tántalo para la extracción. La reacción de oxidación en el ánodo mantiene un ambiente alcalino, lo que impide la descomposición del complejo ion cobre-amina. Tras la separación del sulfato de cobre mediante extracción, el cobre puro se deposita en el cátodo mediante el sistema de electrólisis. La solución de grabado regenerada puede reintroducirse directamente en la línea de producción, logrando una tasa de recuperación de cobre superior al 98 %.

Soluciones de micrograbadoEl peróxido de hidrógeno presente en la solución de micrograbado (Cu₂SO₄ + H₂O₂) se degrada fácilmente. El ánodo de titanio recubierto de iridio-tántalo descompone catalíticamente el exceso de H₂O₂ en una celda electrolítica desoxigenada, eliminando así su interferencia con la electrólisis posterior. Posteriormente, en la celda de electrodeposición, el ánodo cataliza la liberación de oxígeno para ajustar el pH de la solución, mientras que el cátodo deposita cobre metálico, logrando simultáneamente la regeneración de la solución de grabado y la recuperación del cobre.

El funcionamiento estable y a largo plazo del ánodo de titanio MMO depende del efecto sinérgico del recubrimiento y el sustrato. La alta resistencia a la corrosión del sustrato de titanio garantiza su resistencia a la corrosión en soluciones de grabado ácidas y alcalinas fuertes, mientras que la estructura cristalina y la proporción de la composición del recubrimiento de MMO determinan su actividad electrocatalítica y su vida útil. Optimizar la preparación del recubrimiento (como múltiples ciclos de recubrimiento y sinterización) puede mejorar la adhesión entre el recubrimiento y el sustrato, evitando su desprendimiento a altas densidades de corriente. Además, la estructura de óxido multicomponente del recubrimiento de MMO dispersa la tensión de reacción, reduce la formación de una capa de pasivación y garantiza una eficiencia de corriente estable superior al 90 % en condiciones de funcionamiento continuo.

Ventajas del Wstitanium

Los ánodos de titanio MMO de Wstitanium, diseñados específicamente para soluciones de grabado, ofrecen importantes ventajas competitivas en tecnología de recubrimiento, diseño estructural y compatibilidad de rendimiento. Gracias a la innovación tecnológica, han logrado reducir costos, mejorar la eficiencia y mejorar el medio ambiente en la industria del grabado.

(I) Tecnología de recubrimiento

Wstitanium ha desarrollado una biblioteca de fórmulas de recubrimiento personalizadas para diversos sistemas de solución de grabado. Su principal ventaja reside en el control preciso de la composición del recubrimiento y una preparación meticulosa.

Para soluciones de grabado ácido, una alta proporción rutenio-iridio Se emplea un recubrimiento compuesto. La tecnología de optimización de grano a escala nanométrica reduce el sobrepotencial de evolución de cloro por debajo de 1.1 V, lo que supone una reducción del 12 % en comparación con el promedio del sector. Esto reduce el consumo de energía en más del 25 % con la misma capacidad de producción.

Para soluciones alcalinas y de micrograbado, iridio-tantalio El recubrimiento desarrollado incorpora tecnología de dopaje con tierras raras, lo que mejora su resistencia a la oxidación en un 30 %. Tras tres años de funcionamiento continuo en soluciones de grabado alcalino a 45 °C, la tasa de desgaste del recubrimiento se mantiene por debajo de 0.5 μm/año.

Utilizando la tecnología de “pulverización al vacío + sinterización escalonada”La precisión del control del espesor del recubrimiento alcanza ±0.02 μm, lo que garantiza una distribución de corriente uniforme con un margen de error inferior al 5 %. Esto reduce el margen de error de espesor de los productos grabados de los tradicionales ±5 μm a ±1 μm y aumenta el rendimiento al 98 %.

(II) Capacidades de diseño estructural

Basándose en un profundo conocimiento de los equipos y la tecnología de grabado, Wstitanium ha desarrollado capacidades integrales de adaptabilidad estructural:

El ánodo de malla de panal desarrollado ofrece un aumento del 50 % en la superficie específica en comparación con los ánodos de malla tradicionales y un 40 % en la eficiencia de reacción con la misma densidad de corriente. Es especialmente adecuado para el tratamiento rápido de líquidos residuales de grabado de alta concentración, con una sola unidad capaz de procesar más de 50 toneladas al día.

Para equipos pequeños de grabado de precisión, hemos introducido un ánodo de placa ultrafino (de tan solo 0.8 mm de grosor). Al utilizar un sustrato ligero de aleación de titanio, es un 30 % más ligero que los ánodos tradicionales. Además, su diseño estructural reforzado garantiza un funcionamiento sin deformaciones a densidades de corriente de 1000 A/m².

Ofrecemos una solución integrada de ánodo-cátodo, que adapta el cátodo de aleación de titanio a las características de la solución de grabado. Al optimizar el espaciado de los electrodos y la rugosidad superficial, podemos reducir el voltaje de la celda electrolítica entre 0.3 y 0.5 V, lo que mejora aún más el ahorro energético.

(III) Excelente desempeño

Los ánodos de titanio MMO de Wstitanium demuestran una vida útil y una estabilidad de rendimiento excepcionales.
Los productos han superado pruebas de vida útil acelerada en una solución de 1 mol/L de H₂SO₄. A una densidad de corriente de 500 A/m², el ánodo recubierto de rutenio-iridio tiene una vida útil de más de 3.5 años, mientras que el ánodo recubierto de iridio-tántalo tiene una vida útil de más de 4 años. El ánodo de titanio MMO funciona de forma estable en soluciones de grabado con temperaturas de entre 20 °C y 60 °C y densidades de corriente de entre 100 y 3000 A/m². En particular, mantiene una eficiencia de corriente superior al 95 % en sistemas complejos con concentraciones de iones cloruro de 5 a 50 ppm.

Como material fundamental en soluciones de grabado, los ánodos de titanio MMO han impulsado el desarrollo de la industria del grabado. Gracias al diseño preciso de la formulación del recubrimiento, ánodos como el óxido de rutenio-iridio y el óxido de iridio-tántalo son adecuados para soluciones de grabado ácidas, alcalinas y micrograbado, solucionando las deficiencias de los ánodos tradicionales, como la baja resistencia a la corrosión, el alto consumo de energía y la alta contaminación.