应用环保清槽剂清洗镍槽的可行性研究

高平安 邱成伟 赵 强

（惠州中京电子科技有限公司，广东 惠州 519029）

0 前言

印制电路板（PCB）生产中化学镀镍/金的镍槽经常需要清洗，镍槽的清槽方式有多种，如：（1）硝酸＋添加剂型、（2）絮凝镍分子团过滤法、（3）硫酸＋双氧水型＋稳定剂型。优劣势对比如表1所示。

表1 不同清槽方式优缺点对比表

传统多采用硝酸作为镍槽清槽的主要手段，主要得益于硝酸溶解磷/镍的强腐蚀性及药水单价低廉；但使用硝酸所带来的黄烟“一氧化氮”和废气二氧化氮不仅对环境造成破坏，随着环保意识的增强，迫使工厂需要向环保排废转型。因黄烟和刺激性气体容易散发，会对人身造成伤害，加之硝酸使用过后部分板厂仍会采用氨水洗进行中和，造成废气塔的末端处理困难以及需要付高额的费用委外处理硝酸废水。基于去氨氮化和去除一氧化氮黄色烟雾的大前提下，因此有必要导入环保型清槽剂使用。

1 硝酸清槽成本计算

以我公司其中1条化镍金线为例，镍槽体积为1 500 L、2天清槽一次，每次配槽需将中央供应槽提供的浓度为68%的NHD3稀释至浓度在30%～45%之间，清槽时间为12～16 h/次，配槽1次可使用2次。根据计算每月我公司硝酸废液、含镍废液均是采用委外处理的方式，成本较高，如图1所示。

图1 A线硝酸清槽成本计算图

清槽方式：纯水洗→硝酸清槽→纯水洗（四次）。

备注：目前我公司化镍金线镍槽有3根排水管：分别为含镍废水、硝酸废水、氨氮废水。

（1）其中废弃镍槽药水正常排入含镍废水管中，对本次成本核算无影响。

（2）硝酸清槽所产生的硝酸废水以及硝酸清槽后的洗槽水均排入硝酸废水中。

（3）氨水洗以及氨水洗以后的洗槽水均排入氨氮废水中。

（4）硝酸废水委外成本为2000元/吨，氨氮废水处理12元/吨，含镍废水委外成本为2200元/吨。

2 环保清槽剂选择条件

选择环保清槽剂为硫酸+双氧水+安定剂型清槽剂，其必须要满足6点技术性的硬性要求：

（1）月使用量所产生的废水总量需低于现有基准，达到减排的目的。

（2）在清槽过程中不得有明显的烟雾弥漫现象，以及散发出刺激性气味。

（3）需确保不得因清槽剂导致镍槽损坏造成电流上升，要求电流达到现有标准1A以内。

（4）清槽安定剂不得有易残留和难清洗的问题存在。

（5）清槽所需时间不得大于硝酸清槽时间（12～16 h），不得延误镍槽周转使用。

（6）新型清槽剂每配槽一次可用于清槽使用次数不少于3次。

备注：部分要求项目可在化验室进行烧杯试验取证。

新型清槽方式：环保清槽剂清槽→纯水洗（三次）。

3 环保清槽剂药水评测

所有药水供应商名称（代号）与相关信息如表2所示。基于降低药水成本的原则，以及课题所提及的循环使用环保清槽剂降低成本及废水排放的可行性研究，因此选择深圳-HJT（承诺使用6次）、深圳-SB（承诺使用3～6次）、东莞-YH（承诺使用3次）进行烧杯测试，测试情况如下：

表2 供应商药水基础资料信息表

（1）三家药水商初始药水均为无色无味透明状。

（2）除镍过程基本无烟雾弥漫现象，除超近距离可闻到双氧水挥发气味，基本无其他药水气味。

（3）东莞-YH消镍速率明显慢于其他两家。

（4）从烧杯测试可得出3家溶镍饱和度应大致相同，但溶镍速率通过反应程度可看出明显深圳HJT＞深圳-SB＞东莞-YH。

根据测试结果，选择深圳-HJT供应商环保清槽剂进行上线测试。

4 实际生产线上使用测试

选择深圳-HJT环保清槽剂进行上A线试用（如图2所示）。每次循环使用前都需要化验硫酸、双氧水、清槽剂含量，根据化验结果调整合格后再开启升温、过滤循环进行清槽工作。更重要一点是在将清槽液抽至镍缸前，先将镍缸注满水循环清洗一次可大大降低清槽液的损耗，延长清槽液使用次数，清槽结束后将清槽液抽至储存槽备用。镍浓度按＜3 g/L管控，只要镍浓度未超标，酸度维持在管控范围内，清槽剂即可持续循环使用。

图2 以A线1500升镍槽测试为例的深圳-HJT清槽剂耗量统计图

5 环保清槽剂对镍槽不锈钢壁腐蚀性测试

试验设定条件如下。

（1）裁切尺寸为10 cm×10 cm的316L材质不锈钢板3块。

（2）分别配置好三种槽液：环保清槽剂液、硝酸液和盐酸液，并分别放入三个烧杯中。

（3）环保清槽剂液、硝酸液浸泡时间3个月（相当于产线正常清槽保养1.5年）； 盐酸液浸泡5 h。

通过电子扫描显微镜观察（如图3所示）得出：盐酸对不锈钢板短时间内具有严重的攻击腐蚀现象；环保清槽剂对不锈钢板的攻击腐蚀最小，减缓腐蚀效果优于硝酸，可延长镍槽使用寿命。

图3 扫描电子显微镜（SEM）观察图表

6 使用环保清槽剂后镍槽保护电流稳定性监测

（1）环保清槽剂常温工作，只需开启过滤机循环以及打气即可，清槽过程中无烟雾和气味。

（2）清槽前阴极杆为发黑状态，清槽后阴极杆恢复不锈钢光泽。

（3）镍缸清槽干净情况判定，是根据电流大小来判定，电流小于0.1为正常。

（4）镍槽使用到4MTO（循环次数）换槽时，电流均未超过1.0 A，只有0.16 A，与使用硝酸时稳定性一致。

（5）新形成的钝化膜与Cr2O3共同作用，改变不锈钢槽壁的电位差，阻止镍在槽壁上的吸附。

7 循环使用后环保清槽剂成本计算

以A线1500 L槽为例，按每月配槽1次循环使用8次计算，成本核算4639.5元/月。

因清槽后废液中含有镍成分，在不改变排废管的前提下，我公司仍选择将环保清槽剂清槽后所产生的废液排入硝酸收集池中，采用委外处理的方式。主要是清槽后水洗液中氨氮和总氮符合要求，可以节省水洗废液处理成本。废水处理成本计算见图4所示。

图4 废水处理成本计算图

8 结论

（1）通过测试证明硫酸＋双氧水＋安定剂类型的环保清槽剂可以取代硝酸用于镍槽清槽，不仅可以解决一氧化氮黄烟的问题，同时循环使用次数比硝酸的要多，有效降低了废水的排放和处理成本。

（2）通过取消氨水洗的方式解决了氨水冒烟及散发刺激性气味的问题；在环保清槽剂循环使用过程中严格监控硫酸浓度、双氧水浓度以及镍离子浓度可以实现环保清槽剂循环多次使用的目的；稳定剂与双氧水的添加比例为1:1；更重要一点是在清槽前务必使用清水将镍槽循环冲洗一次，减少镍水和镍渣的残留。

（3）以我公司使用的化金A线为例，使用清槽剂循环使用8次的月成本约为6.1万元，比硝酸的月成本约为26.6万元可节省20.5万元废水委外处理成本；下一步我司将全面导入环保清槽剂，其中B线镍槽体积为1800升、C线镍槽体积为2500升，3条线全部取消使用硝酸，将会为公司节省约为70万元的废水处理成本。使用环保清槽剂后，不仅可以完全去除硝酸和氨水的使用，更可以大幅度地降低成本。

（4）我公司因便于在大保养时停线配槽，只循环使用8次，实际使用次数应＞8次，我司待进一步尝试评估以镍浓度为管制标准。

我司选用远低于市场平均单价的环保清槽产品，实践中效果优良，现已实现减排降本的收益。现将实践研究过程分享于同行，同时也欢迎同行进行指导与交流。