Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung

Abstract

 Zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung wird einerseits der Ätzlösung Sauerstoff zur Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenen Ätzmittels zugeführt und andererseits zumindest ein Teil der Ätzlösung in eine Elektrolysezelle geführt, in der das in der Ätzlösung enthaltene abgeätzte Metall kathodisch abgeschieden wird. An der Anode entsteht Sauerstoff. Um eine intensive Vermengung der Ätzlösung mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas zu erreichen, wird der an der Anode gebildete Sauerstoff unmittelbar in die Ätzlösung eingeführt. Hierzu dient eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (Figure 1, Bezugszeichen 10), deren Saugstutzen (11) mit einer Sauerstoffleitung (12) verbunden ist, die mit an der Anode (17) der Elektrolysezelle (13) entstehendem Sauerstoff gespeist wird. Als Arbeitsmittel dient der FlüssigkeitsStrahlpumpe (10) die Ätzlösung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung, der zur Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenden Ätzmittels Sauerstoff in Gegenwart eines in der Ätzlösung enthaltenen Katalysators zugeführt wird und die zumindest teilweise zur Rückgewinnung abgeätzten Metalls eine Elektrolysezelle durchströmt, wobei kathodisch Metall abgeschieden wird und an der Anode der Elektrolysezelle Sauerstoff entsteht. Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Alkalische Ätzmittel werden zum Ätzen metallischer Gegenstände, insbesondere zur Herstellung von Leiterplatten, die auch unter der Bezeichnung "gedruckte Schaltungen" bekannt sind, vor allem dann verwendet, wenn die zu ätzenden Leiterplatten gegen saure Ätzmedien nichtbeständige Metallteile, beispielsweise aus Blei, Zinn oder Nickel, aufweisen. Eine Rückoxidation der alkalischen Ätzlösung nach Abätzen des Metalls wird unter Zugabe von Ammoniakgas und/oder Ammoniumchlorid in Gegenwart von Sauerstoff bzw. Luft durchgeführt.

[0003] Aus DE-OS 30 31 567 ist es bekannt, in der Ätzlösung .Katalysatorteilchen zu suspendieren, die das Ätzen selbst, aber auch die Rückoxidation der Ätzlösung beschleunigen und so den Zusatz chemischer Oxidationsmittel ersparen, die zu toxischen Restlösungen führen. Bei dem bekannten Verfahren werden die abgeätzten Metalle in einer Elektrolysezelle abgeschieden. Hierzu durchströmt ein Teil der Ätzlösung,die Ammoniumsulfat aufweist, die Elektrolysezelle. Dabei werden die abgeätzten Metalle an der Kathode der Elektrolysezelle abgeschieden, an der Anode entsteht Sauerstoff.

[0004] Bei dem bekannten Verfahren wird die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung zur Rückoxidation in Luft versprüht. Dies erfolgt unmittelbar in der Ätzkammer durch Aufsprühen der Ätzlösung auf die zu bearbeitenden Werkstücke. Die Rückoxidation mit Luft ist nicht in allen Fällen von Vorteil. Dies insbesondere deshalb nicht, weil der Ätzlösung Ammoniak zur Einstellung ― des pH-Wertes zugegeben wird und Geruchsbelästigungen)durch verdunstendes Ammoniak so gering wie möglich gehalten werden sollen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Ätzlösung in einfacher Weise intensiv mit einem Gas zu vermengen, das einen hohen Sauerstoffanteil aufweist.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Der Ätzlösung wird der an der Anode der Elektrolysezelle entstehende Sauerstoff zugeführt. Die in die Ätzlösung eingeleiteten Gasanteile, die zur Rückoxidation nichts beitragen, wie beispielsweise die Stickstoffanteile bei Luft, sind gering. In vorteilhafter Weise wird zugleich Sauerstoff genutzt, der in der Elektrolysezelle bei Rückgewinnung des abgeätzten Metalls ) sowie Umweltprobleme entsteht. Zweckmäßig ist es, der Ätzlösung zugleich mit dem Sauerstoff Ammoniak zuzugeben (Patentanspruch 2), um den pH-Wert der Ätzlösung einzustellen. In die Ätzlösung muß so viel Ammoniak zugegeben werden, wie im wesentlichen durch Verdunsten beim Ätzen in der Ätzkammer und beim Regenerieren der Ätzlösung verlorengeht.

[0007] Das beim Regenerieren in der Elektrolysezelle in den Gasraum oberhalb des Elektrolyten entweichende Ammoniak läßt sich mit dem abgesaugten Sauerstoff in die Ätzlösung zurückführen. Das Ammoniak wird mit dem Sauerstoff in die Ätzlösung eingetragen und wie der Sauerstoff intensiv mit der Ätzlösung vermengt. Diese intensive Vermengung und feine Verteilung der Sauerstoff enthaltenden Gase beschleunigt die Rückoxidation.

[0008] Zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß Patentanspruch 3 von einer Regenerieranlage ausgegangen, die einen an einer Ätzkammer anschließbaren Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene Ätzlösung aufweist. Die Ätzlösung wird zu einem Filter geführt, der für Katalysatorteilchen, die in der Ätzlösung suspendiert sind, nicht durchlässig ist. Die Katalysatorteilchen werden aus dem Filter mit Hilfe von Ätzlösung ausgetragen, die über einen Rücklauf erneut in die Ätzkammer einführbar ist. Zur Regenerieranlage gehört eine Elektrolysezelle, in die eine am Filter angeschlossene Verbindungsleitung für als Filtrat gewinnbare, katalysatorteilchenfreie Ätzlösung führt. Die Elektrolysezelle weist einen an der Ätzkammer anschließbaren Ausgang für an Metallionen abgereicherte Ätzlösung auf, die als frische Ätzlösung in die Ätzkammer einleitbar ist. Zur Zufuhr von Sauerstoff in die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung mündet in den Rücklauf zur Ätzkammer eine Sauerstoffleitung, die mit an der Anode der Elektrolysezelle entstehendem Sauerstoff gespeist wird. Eine intensive Vermengung des Sauerstoffs mit der Ätzlösung beschleunigt die Rückoxidation.

[0009] Weitere Ausbildungen der Regenerieranlage sind in Patentansprüchen 4 bis 10 angegeben. Danach ist an die Sauerstoffleitung eine absperrbare Zuführung für Ammoniak angeschlossen, so daß zugleich mit der Zugabe des Sauerstoffs der pH-Wert der Ätzlösung reguliert werden kann. Zum Einführen des Sauerstoffs und des Ammoniaks dient eine Flüssigkeitsstrahlpumpe, die im Zulauf zur Ätzkammer eingesetzt ist. Mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe wird eine raschere Rückoxidation durch feine Verteilung des Sauerstoffs in der Ätzlösung erreicht. Die Sauerstofleitung mündet am Saugstutzen der Flüssigkeitsstrahlpumpe, die als Arbeitsmittel von der die Katalysatorteilchen enthaltenden Ätzlösung durchströmt wird. In Strömungsrichtung der Ätzlösung gesehen vor der Flüssigkeitsstrahlpumpe ist vom Rücklauf eine Druckentlastungsleitung abgezweigt, die in einem Auffangbehälter für Ätzlösung mündet, der zur Aufnahme der aus der Ätzkammer entnommenen Ätzlösung mit der Ätzkammer verbunden ist. Der Auffangbehälter ist an der Ätzkammer derart angeschlossen, daß die Ätzlösung in den Auffangbehälter in natürlichem Gefälle abfließt.

[0010] Zur Erzeugung des erforderlichen Arbeitsmitteldruckes in der Flüssigkeitsstrahlpumpe ist der Filter, dessen Filtrat zur Elektrolysezelle fließt, derart oberhalb der Flüssigkeitsstrahlpumpe angeordnet, daß die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung als Arbeitsmittel in natürlichem Gefälle in die Flüssigkeitsstrahlpumpe eintritt. Der Filter weist hierzu zweckmäßig einen rohrförmigen Filtereinsatz auf, der senkrecht über der Flüssigkeitsstrahlpumpe angeordnet ist.

[0011] Die intensive Vermengung des Sauerstoffs mit der Ätzlösung und dessen feine Verteilung darin, die insbesondere durch Einleiten des Sauerstoffs aus dem Gasraum der Elektrolysezelle .mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe erreicht werden, beschleuni^ge die RÜckoxidation der Ätzlösung in einer solchen Weise, daß die in die Ätzlösung zusätzlich eingebrachten Katalysatorteilchen für diejenigen Fälle, in denen es nicht auch auf eine geringe Unter- ätzung des beim Ätzen entstehenden Metallprofils ankommt, entbehrlich sind. Dies vereinfacht das Ätzverfahren. Eine dementsprechende Vorrichtung ist in Patentanspruch 11 angegeben. Sind in der Ätzlösung keine Katalysatorteilchen enthalten, entfällt der die Elektrolysezelle vor dem Eindringen von Katalysatorteilchen schützende Filter.

[0012] Um beim Absaugen des Sauerstoffs und Ammoniaks aus dem Gasraum der Elektrolysezelle mitgeschleppten Wasserdampf, noch bevor das Gasgemisch in die Ätzlösung eingebracht wird, wieder abzuscheiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 12 die am Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle angeschlossene Sauerstoffleitung über einen Kondensator geführt, in dem das Gasgemisch gekühlt und Wasserdampf ausgeschieden wird. Das kondensierte Wasser wird als Spülwasser für die geätzten Werkstücke verwendet und verringert so die insgesamt benötigte Spülmittelmenge. Die das Kondensat vom Kondensator abführende Kondensatleitung mündet in der letzten Spülkammer der Anlage. Vorteilhaft ist, daß das im Kondensator abgeschiedene Wasser Ammoniak enthält. Bei Eintritt des Kondensats in die Spülkammer kann so keine Hydrolyse des beispielsweise beim Ätzen von Kupfer in der Ätzlösung enthaltenen Kupfertetramminkomplexes unter Abscheidung von Kupferhydroxid oder basischem Kupfersalz auf der bearbeiteten Werkstückoberfläche eintreten.

[0013] Die in der Elektrolysezelle entstehende Wasserdampfmenge ist von der Temperatur in der Elektrolysezelle abhängig. Mit steigender Elektrolyttemperatur steigt der Wasserdampfgehalt im Gasraum oberhalb des Elektrolyten, und im Kondensator läßt sich dann mehr Kondensat gewinnen. Durch Einstellen der Temperatur in der Elektrolysezelle ist also die zu erzeugende Kondensatmenge regulierbar, Patentanspruch 13. Die maximale Temperatur in der Elektrolysezelle ist durch den erforderlichen pH-Wert im Elektrolyten begrenzt. Der pH-Wert sinkt mit steigender Temperatur, da der Ammoniakgehalt im Elektrolyten sinkt. Der Elektrolyt muß vor allem zum Schutze der Elektroden alkalisch bleiben.

[0014] Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch wiedergegeben sind. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 Ätzanlage für eine Ätzlösung mit Katalysatorteilchen

Figur 2 Ätzanlage für eine katalysatorteilchenfreie Ätzlösung mit Kondensator zur Erzeugung von Spülwasser

Figur 3 Rückoxidationszeit für eine Ätzlösung, in die Sauerstoff mittels einer Flüssigkeitsstrahlpumpe eingetragen wird, im Vergleich mit einer durch Versprühen in der Ätzkammer oxidierten Ätzlösung

[0015] In Figur 1 ist eine an eine Ätzkammer 1 mit Spülkammer 2 angeschlossene Regenerieranlage schematisch dargestellt. Die zu regenerierende ammoniakalische Ätzlösung, die Ammoniumsulfat als Ätzmittel und in der Ätzlösung suspendierte Katalysatorteilchen enthält, fließt aus der Ätzkammer 1 1 über einen Zulauf 3 zu einem Filter 4. Die in der Ätzlösung enthaltenen Katalysatorteilchen dienen zur Erhöhung der Ätzgeschwindigkeit und/oder zur Beschleunigung der Rückoxidation der Ätzlösung. Zur Katalyse geeignet sind beispielsweise Aktivkohleteilchen, wie sie in DE-OS 3 031 567 angegeben sind.

[0016] Im Ausführungsbeispiel ist der Zulauf 3 an der Ätzkammer 1 derart angeschlossen, daß die Ätzlösung in natürlichem Gefälle aus der Ätzkammer zunächst in einen Auffangbehälter 5 abfließen kann. Vom Auffangbehälter wird sie mittels einer Pumpe 6 über eine Druckleitung 7 zum Filter 4 geführt. Zum Zulauf der Ätzlösung zum Filter gehören somit im Ausführungsbeispiel der Zulauf 3 selbst, der Auffangbehälter 5, die Suspensionspumpe 6 sowie die Druckleitung 7.

[0017] Der Filter 4 ist mit einem Filtereinsatz 8 versehen, der für die in der Ätzlösung suspendierten Katalysatorteilchen undurchlässig ist. Der Filtereinsatz 8, der im Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet ist, ist in der Zeichnung strichliniert dargestellt. Der Filter 4 ist senkrecht angeordnet und wird von der Ätzlösung mit Katalysatorteilchen von oben nach unten durchströmt. Vom Filter 4 führt ein Rücklauf 9 zur Ätzkammer 1 zurück. Im Rücklauf 9 wird Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung geführt. )⁺ in Verbindung mit Kupfertetramminkomplex

[0018] Zur Rückoxidation der zur Ätzkammer zurückströmenden Ätzlösung wird in die Ätzlösung Sauerstoff eingeführt. Hierzu ist in den Rücklauf 9 eine Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 eingesetzt, deren Saugstutzen 11 an eine Sauerstoffleitung 12 angeschlossen ist. Als Arbeitsmittel dient der Flüssigkeitsstrahlpumpe die aus dem Filter 4 abströmende, Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung.

[0019] Die Sauerstoffleitung 12 geht von einer Elektrolysezelle 13 aus. Die Elektrolysezelle wird von einem Teil der Ätzlösung zum Abscheiden von in der Ätzkammer abgeätztemMetall an Kathode 14 durchflossen. Der Elektrolysezelle ist katalysatorteilchenfreie Ätzlösung zuzuführen. Hierzu dient eine zwischen Filtratausgang 15 am Filter 4 und Elektrolysezelle 13 angeschlossene Verbindungsleitung 16, 16', 16''. An der Anode 17 der Elektrolysezelle entsteht Sauerstoff. Die Sauerstoffleitung 12 mündet im Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle und wird so bei Betrieb der Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 mit Sauerstoff gespeist. Neben Sauerstoff befinden sich im Gasraum noch Ammoniak und Wasserdampf, die aus dem Elektrolyten ihrem Dampfdruck entsprechend verdunsten.

[0020] In die Sauerstoffleitung 12 führt zur Zufuhr von Ammoniak eine Ammoniakleitung 18, die an einem mittels einer Absperrvorrichtung 19 verschließbaren Vorratsbehälter 20 für Ammoniak angeschlossen ist. Von der Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 ist somit mit dem aus der Elektrolysezelle abgesaugten Sauerstoff zugleich frisches Ammoniak in die die Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung einleitbar, um den pH-Wert der Ätzlösung zu regulieren. Die Absperrvorrichtung 19 steht zu diesem Zweck mit einem in der Verbindungsleitung 16 eingesetzten pH-Wert-Meßgerät 21 mit einer Meßelektrode in Wirkverbindung. Fällt der pH-Wert unter einen vorgegebenen zulässigen Grenzwertab , so wird die Absperrvorrichtung 19 geöffnet und in die Ätzlösung Ammoniak eingeleitet. Das pH-Wert-Meßgerät schaltet die Absperrvorrichtung 19 mit Hilfe elektrischer Steuereinheiten.

[0021] Zwischen Filter 4 und Flüssigkeitsstrahlpumpe 10 mündet in den Rücklauf 9 eine Druckentlastungsleitung 22, die zum Ablauf von Ätzlösung in den Auffangbehälter 5 geführt ist.

[0022] Vom Ausgang 23 der Elektrolysezelle führt ein Überlauf 24 an Metallionen abgereicherte Ätzlösung zur Ätzkammer. Die abgereicherte Ätzlösung wird in der Ätzkammer als frische Ätzlösung mit der Katalysatorteilchen enthaltenden Ätzlösung vermischt.

[0023] Unterhalb der Elektrolysezelle 13 befindet sich ein Ablaufbehälter 25. Er dient der Entleerung der Elektrolysezelle und ist über einen Auslauf 26, der mittels eines Magnetventils 27 absperrbar ist, am Boden der Elektrolysezelle 13 angeschlossen. Ätzlösung kann aus der Elektrolysezelle 13 in den Ablaufbehälter 25 auch über einen zweiten Überlauf 28 einfließen.

[0024] In der Verbindungsleitung 16 befinden sich neben dem pH-Wert-Meßgerät 21 noch ein Gerät 29 zur Messung der Metallionenkonzentration und ein Durchflußmesser 30.

[0025] Vom Durchflußmesser 30 wird die zur Elektrolysezelle 13 zu leitende Ätzlösungsmenge gemessen. Der Durchflußmesser 30 steht im Ausführungsbeispiel in Wirkverbindung mit zwei regelbaren Absperrorganen 31 und 32. Der Durchflußmesser 30 kann das Verstellen der Absperrorgane beispielsweise mechanisch, hydraulisch, aber auch elektrisch bewirken. Falls letzteres erwünscht ist, werden als Absperrorgane 31, 32 Magnetventile eingesetzt. Von den beiden Absperrorganen ist das Absperrorgan 31 in der Verbindungsleitung 16 eingesetzt, das Absperrorgan 32 in einer vor dem Absperrorgan 31 von der Verbindungsleitung 16 abzweigenden Bypaß 33. Die beiden Absperrorgane werden derart eingestellt, daß sich in dem zur Elektrolysezelle geführten Verbindungsleitungsteil 16' ein konstanter Ätzlösungsstrom einstellt. Das in die Elektrolysezelle einzuführende Ätzlösungsvolumen pro Zeiteinheit ist abhängig von in der Elektrolysezelle in der gleichen Zeiteinheit abscheidbaren Metallmenge.

[0026] Die vom Gerät 29 gemessene Metallionenkonzentration in der Ätzlösung bestimmt die Arbeitsweise der Elektrolysezelle. Das Gerät 29 steht in Wirkverbindung mit einem am Ende des Verbindungsleitungsteils 16' eingesetzten Dreiwegeventil 34, an das einerseits das zur Elektrolysezelle 13 geführte Endstück 1611 der Verbindungsleitung 16 angeschlossen ist und andererseits eine Umgehungsleitung 35, die im Bypaß 33 mündet. Das Dreiwegeventil 34 ist zur Elektrolysezelle 13 hin geöffnet. Fällt die Metallionenkonzentration der Ätzlösung unter einen vorbestimmten Wert, so wird das Dreiwegeventil 34 umgeschaltet. Die Ätzlösung fließt dann über die Umgehungsleitung 35 ab. Die Elektrolysezelle wird abgeschaltet.

[0027] Für einen Umlauf von Ätzlösung in der Elektrolysezelle 13 sorgt eine Lösungspumpe 36. Die Lösungspumpe taucht mit ihrer Saugleitung 37 in den Ablaufbehälter 25 ein, in den die Ätzlösung über den Überlauf 28 einfließt, und fördert die Ätzlösung über einen Filter 38 in ihrer Druckleitung 39 zurück zur Elektrolysezelle. Die Ätzlösung tritt im Ausführungsbeispiel zwischen Kathode 14 und Anode 17 in die Elektrolysezelle ein. Nach Abschalten der Elektrolysezelle wird die Ätzlösung durch Öffnen des Magnetventils 27 in den Ablaufbehälter 25 entleert. Vor erneutem Betrieb der Elektrolysezelle wird die Ätzlösung aus dem Ablaufbehälter mittels der Lösungspumpe 36 in die Elektrolysezelle zurückbefördert.

[0028] Im Ausführungsbeispiel wird zum Ätzen von Kupfer eine Ammoniumsulfat und Kupfertetramminkomplex enthaltende Ätzlösung verwendet. Nach Abscheiden des abgeätzten Metalls an der Kathode und Bildung von Sauerstoff an der Anode kann die von Metallionen abgereicherte Ätzlösung als Spüllösung zum Spülen der in der Ätzkammer 1 geätzten Werkstücke nach Beendigung der Ätzbehandlung dienen. Die geätzten Werkstücke sind insbesondere von noch anhaftenden Katalysatorteilchen zu reinigen. Die hierfür benötigte Ätzlösungsmenge kann dem Überlauf 24 entnommen werden.Eine am Überlauf 24 anschließbare Spülleitung 40, die zur Spülkammer 2 geführt ist, ist in Figur 1 strichliniert dargestellt. Spülkammer 2 und Ätzkammer 1 sind miteinander derart verbunden, daß die Ätzlösung nach dem Spülvorgang in die Ätzkammer überfließen kann.

[0029] In Figur 1 ist eine Regenerieranlage für eine Ätzlösung gezeigt, in der Katalysatorteilchen suspendiert sind. Reicht der Sauerstoffeintrag über die Flüssigkeitsstrahlpumpe und die damit erreichte intensive Vermengung des Sauerstoffs mit der Ätzlösung und dessen feine Verteilung für eine rasche Rückoxidation aus, so sind die Katalysatorteilchen entbehrlich und die Anlage vereinfacht sich. Der in der Druckleitung 7 eingesetzte Filter 4 entfällt. Statt dessen verbleibt, wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 gezeigt ist, ein einfacher Rohranschluß 41 zwischen Druckleitung 7 und Verbindungsleitung 16. Soweit die Regenerieranlage Einzelteile aufweist, die unverändert der in Figur 1 angegebenen Ausbildung entsprechen, sind in Figur 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 eingetragen. Ergänzend zu der in Figur 1 dargestellten Anlage enthält die in Figur 2 wiedergegebene Anlage jedoch in der Sauerstoffleitung 12 einen Kondensator 42 und in der Elektrolysezelle 13 eine Einrichtung 43 zur Regelung der Elektrolyttemperatur. Im Kondensator 42 wird Wasserdampf niedergeschlagen, der mit dem noch Sauerstoff und Ammoniak enthaltenden Gasgemisch aus dem Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle abgesaugt wird. Vom Kondensator 42 führt eine Kondensatleitung 44 zur Spülkammer 2 der Ätzanlage. Das im Kondensator abgeschiedene Wasser wird zum Spülen der geätzten Werkstücke verwendet.

[0030] Damit im Kondensator 42 eine ausreichende Kondensatmenge durch Abkühlen des abgesaugten Gasgemisches erzeugbar ist, wird in der Elektrolysezelle mit der Einrichtung 43 die Temperatur im Elektrolyten geregelt. Die im Gasgemisch enthaltene Wasserdampfmenge steigt mit der Elektrolyttemperatur. Die Einrichtung 43 dient im wesentlichen zur Kühlung der Elektrolysezelle, die sich während ihres Betriebes infolge des Stromdurchgangs erwärmt. Eine hohe Temperaturkonstanz wird durch Ausbildung der Elektrolysezelle mit einem von Kühlwasser durchströmten Kühlmantel erreicht, Patentanspruch 14. Die Kühlwassermenge wird in Abhängigkeit von der Temperatur des Elektrolyten geregelt.

[0031] Im Ausführungsbeispiel wird auch in der Anlage nach Figur 2 zum Ätzen von Kupfer eine Ammoniumsulfat und Kupfertetramminkomplex enthaltende Ätzlösung verwendet. In der Elektrolysezelle wird durch Abkühlen des Elektrolyten beim Abscheiden des abgeätzten Kupfers eine Temperatur von 75 °C eingestellt. Aus dem Gasraum oberhalb des Elektrolyten werden von der Flüssigkeitsstrahlpumpe aus der Elektrolysezelle etwa ₅ m³/h Gasgemisch abgesaugt. Bei geschlossener Elektrolysezelle lassen sich unter diesen Bedingungen aus dem Gasgemisch im Kondensator etwa 1,25 1/h Kondensat als Spülmittel erzeugen. An Sauerstoff entstehen an der Anode der Elektrolysezelle bei einem Strom von 2400 A ca. S00 l/h. Die in die Elektrolysezelle eingeführte, Kupferionen enthaltende Ätzlösung war auf einen pH-Wert von 9 eingestellt.

[0032] In Figur 3 sind Rückoxidationszeiten angegeben, wobei Kurve A die Rückoxidation der Ätzlösung beim bloßen Versprühen in der Ätzkammer angibt und mit Kurve B die Rückoxidation durch zusätzliches Einbringen von Sauerstoff in die Ätzlösung mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe wiedergegeben ist. Die Rückoxidation in der Ätzlösung wird über das Potential des Cu⁺⁺/Cu⁺-Redoxsystems gegen eine Kalomel-Bezugselektrode (^Hg/Hg₂C1_2/^gesättigt KC1) gemessen.

[0033] Mit einer Kupfertetramminkomplex und Ammoniumsulfat enthaltenden Ätzlösung mit einem Kupferanteil von 50 g/1 sowie 150 ^g/1 (NH₄)₂SO₄ und mit einem mit Ammoniak eingestellten pH-Wert von 9 wurden bei einer Temperatur von 50 °C Kupferflachen geätzt. Während des Ätzens sank das Potential des Cu⁺⁺/Cu⁺-Redoxsystems innerhalb von 3 1/2 Minuten Ätzzeit von einem Anfangswert von 125 mV auf etwa - 60 mV. Nach dieser Ätzzeit begann die Rückoxidation.

[0034] Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß bei gleichem Kupferabtrag mit der Ätzlösung der intensive Eintrag von Sauerstoff in die Ätzlösung mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe zu einer deutlich rascheren Rückoxidation führt, als dies beim bloßen Versprühen der Ätzlösung im Ätzraum der Fall ist. So wird beim Eintragen von Sauerstoff mittels der Flüssigkeitsstrahlpumpe ein Potential von + 100 mV schon etwa nach 3 1/2 Min. Rückoxidationszeit (Figur 3: nach 7 Min. Gesamtzeit) erreicht, während sich der gleiche Potentialwert beim Versprühen der Ätzlösung in der Ätzkammer erst nach 10 1/2 Min. einstellt. Saugt man mit der Flüssigkeitsstrahlpumpe statt Sauerstoff aus dem Gasraum der Elektrolysezelle Luft an, so verringert sich die Rückoxidationsgeschwindigkeit bei gleichem Kupferabtrag, die Rückoxidation verläuft aber immer noch erheblich rascher, als bei Rückoxidation nach Kurve A. Die intensive Sauerstoffvermengung mit der Ätzlösung verbessert daher die Regeneration der Ätzlösung durch Oxidation erheblich.

Ansprüche

1. Verfahren zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung, der zur Rückoxidation des in der Ätzlösung enthaltenden Ätzmittels Sauerstoff zugeführt wird und die zumindest teilweise zur Rückgewinnung des abgeätzten Metalls eine Elektrolysezelle durchströmt, wobei kathodisch Metall abgeschieden wird und an der Anode Sauerstoff entsteht, dadurch gekennzeichnet , daß der an der Anode gebildete Sauerstoff in die Ätzlösung eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Sauerstoff zugleich Ammoniak zugegeben wird.

3. Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung,-die zur Rückoxidation unter Zufuhr von Sauerstoff Katalysatorteilchen enthält, mit einem Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene Ätzlösung zu einem Filter, der für Katalysatorteilchen in der Ätzlösung nicht durchlässig ist, und einem Rücklauf für Katalysatorteilchen enthaltende Ätzlösung zur Ätzkammer, sowie mit einer Elektrolysezelle, in die eine am Filter angeschlossene Verbindungsleitung für als Filtrat gewinnbare katalysatorteilchenfreie Ätzlösung mündet und die einen an der Ätzkammer anschließbaren Ausgang für an Metallionen abgereicherte Ätzlösung aufweist, dadurch gekenn-zeichnet, daß in den Rücklauf (9) eine Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch führende Sauerstoffleitung (12) mündet, die mit an der Anode (17) der Elektrolysezelle (13) entstehendem Sauerstoff gespeist wird.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß an die Sauerstoffleitung (12) eine absperrbare Zuführung (18, 19, 20) für Ammoniak angeschlossen ist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß in den Rücklauf (9) eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eingesetzt ist, deren--Ar-beitsmitte_l die Katalysatorteilchen enthaltende-Ätzlösung ist und deren Saugstutzen (11) mit der Sauerstoffleitung (12) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß im Rücklauf (9) in Strömungsrichtung der Ätzlösung gesehen vor der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eine Druckentlastungsleitung (22) mündet.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckentlastungsleitung (22) in einem Auffangbehälter (5) mündet, der zur Aufnahme von aus der Ätzkammer (1) entnommenen Ätzlösung mit der Ätzkammer (1) verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Auffangbehälter (5) derart an der Ätzkammer (1) angeschlossen ist, daß die Ätzlösung in den Auffangbehälter (5) in natürlichem Gefälle abfließt.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Filter (4) derart oberhalb der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) angeordnet ist, daß die Ätzlösung in die Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) in natürlichem Gefälle eintritt.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Filter (4) einen zylinderförmigen Filtereinsatz (8) aufweist, der senkrecht über der Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) angeordnet ist.

11. Anlage zum Regenerieren einer ammoniakalischen Ätzlösung unter Zufuhr von Sauerstoff mit einem Zulauf für aus einer Ätzkammer entnommene Ätzlösung und einem Rücklauf für die Ätzlösung zur Ätzkammer, sowie mit einer Elektrolysezelle, in die eine am Zulauf angeschlossene Verbindungsleitung für zumindest einen Teil der Ätzlösung mündet und die einen an der Ätzkammer anschließbaren Ausgang für an Metallionen abgereicherte Ätzlösung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß in den Rücklauf (9) eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (10) eingesetzt ist, deren Arbeitsmittel die Ätzlösung ist und deren Saugstutzen (11) mit einer Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch führenden Sauerstoffleitung (12) verbunden ist, die mit an der Anode (17) der Elektro- .lysezelle (13) entstehendem Sauerstoff speisbar ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnete daß die Sauerstoffleitung (12) am Gasraum oberhalb des Elektrolyten der Elektrolysezelle (13) angeschlossen ist und über einen Kondensator (42) zur Ausscheidung von Wasserdampf aus dem in der Sauerstoffleitung (12) geführten Gasgemisch zum Saugstutzen (11) geführt ist, und daß eine am Kondensator (42) erzeugtes Kondensat abführende Kondensatleitung (44) in einer der Ätzkammer (1) nachgeschalteten Spülkammer (2) mündet.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung einer vorgegebenen Kondensatmenge die _Elektro- lysezelle (13) mit einer Einrichtung (43) zur Regelung der Elektrolyttemperatur ausgerüstet ist.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrolysezelle (13) von einem von Kühlwasser durchströmten Kühlmantel umgeben ist.

Zeichnung