FeCl 3 腐蚀溶液再生之技术资料
------------- WS-420蚀刻添加剂

关键词 ：金属蚀刻；腐蚀；溶液

一 、引言
随着电子技术的发展，越来越需要许多几何形状复杂、精密度要求高而机械加工难以实现的超薄形工件。而照相腐蚀（或称金属蚀刻）方法却易达到部件平整、无毛刺、图形复杂的要求，且加工周期短、成本低。它的化学原理是利用三氯化铁水溶液作为腐蚀剂与金属反应：
2FeCl 3 ＋ F e＝ 2FeCl 2 2FeCl 3 ＋ C u＝ CuCl 2 ＋ 2FeCl 2
在氯离子和氧化剂共存的条件下就可以发生金属腐蚀。 FeCl 3 作为一种较强的氧化剂，其腐蚀作用取决于 Fe 3 + ＋ e → Fe 2+ 反应的氧化还原电位（ 0.77V ），加之溶液中含有大量的氯离子，且 PH 值低、酸性强，所以对金属有强烈的腐蚀倾向。
由腐蚀反映原理可知，三氯化铁随着反应进行， Fe 3+ 离子浓度越来越低，而 Fe 2+ 离子浓度越来越高。一般经验数据表明：在 Be 4 2 0 的三氯化铁溶液中的 Fe 2+ 离子浓度超过一定量时，腐蚀剂对金属腐蚀速度就显著下降，腐蚀质量变差， 此时就需要更新。若经常更换腐蚀溶液，一则对环境产生污染，二则造成浪费，提高产品成本，如果能把 Fe 2+ 氧化再生就可能解决这些问题。
因此苏州嘉品电子有限公司特开发出WS-420三氯化铁蚀刻再生剂，并在再生剂中加有湿润剂、防侧腐蚀剂等特殊的活性剂，可进一步提升产品品质。

二 、产品性质：
比重：1.30 ±0.05
闪火点：> 93.3℃
外观：澄清、轻微琥珀色

三、产品特性：
可自动控制
减少侧蚀，增加蚀刻因子
操作成本便宜

四、设备材质：P.P或PVC

五、建浴与操作：
　　建浴　　　蚀刻不锈铜钢操作范围 　　　铝操作范围

　铁含量 　　　 140 ~220g/l　　　　　　 40～60
　　酸度　　　　0.1 ~ 1.0N　　　　　　　0.1～0.3
氧化还原电位　　500 ~ 600mv
　　Temp　　　　45 ~ 50℃ 　　　　　　　30～35
B、添加方式：
建议使用ORP之控制器，WS-420、FeCl3、HCl，依一定比例添加。
C、消耗：蚀刻1g钢铁大约消耗 2.0ml WS-420.

六、FeCL3溶液再生的方法
反应原理
亚铁化合物在微酸性溶液中被空气中的氧所氧化的速度很慢。但在酸性溶液中，亚铁化合物能被较强的氧化剂氧化，反应原理为：
6FeCl 2 + [CLO3-] ＋ 6HC l＝ 6FeCl 3 ＋ 3H 2 O + CL-
• FeCl 2 氧化剂的选择
当 FeCl 3 溶液中 Fe 2+ 含量较高时，我们选择了加入一定量的WS-420及盐酸的方法来调整溶液中 Fe 2+ 的浓度。
以腐蚀 1 g 金属（ F e 、 Cu 等）计：
3FeCl 3 ＋ F e ＝ 3FeCl 2
324.6 55.8 380.4
最后经计算： FeCl 3 的需要量： 5.8 （ g ）
FeCl 2 的需要量： 6.81 （ g ）
需加 WS-420的量： 2.0 （ ml ）
需加 HCl 的量： 1.95 （g ）
生成 FeCl 3 的量： 8.69 （ g ）
通过计算，按被腐蚀金属的重量，相应加入 WS-420 及 HCl , FeCl 3 腐蚀溶液即可调整再生。但在实际操作中，测定被腐蚀的金属的量很不方便，故采用测定溶液中 Fe 2+ 浓度的方法，再确定所应加氧化剂的量。

七、操作过程应注意事项：
• 氧化剂WS-420添加最好依电位控制仪器进行添加。过量添加有产和氯气之危险;
• 配置 FeCl 3 水溶液易产生絮状 Fe(OH) 3 沉淀，而加入盐酸后会有反应 Fe 3 + ＋ 3Cl - → FeCl 3 ,OH - ＋ H → H 2 O 发生，消耗一定量的 HCl 溶液，故盐酸要加到一肯量，但也不过过量添加。浓度要求参照操作条件 。
• 工作一段时间后的腐蚀液的成分较复杂。反应过程的干扰离子和干扰因素较多。如溶液中的碳酸盐与游离的盐酸反应。因此要定期测试腐蚀溶液的成份。

八、氧化剂的选择：
氧化剂的种类很多，如上述所述：MnO 4 - 、 CrO 4 2- 、 ClO 3- 等，但从环何安全的角度来看只有用ClO 3- 为主体的WS-420为最佳选择。
双氧水在温度较高时易分解，使得实际加入的双氧远比理论大很多，而且双氧水在操作过程中极危险，不小心溅到皮肤上会灼伤皮肤，且对存放的要求较高，存放时间过长易分解导致含量不足，且受热时会有发生爆炸之危险。由计算得出的结果每蚀刻1g的铁大约要加入5.8g的双氧水，耗用量大。
以上仅为再生剂方面的成本比较，在实际生产过程中由于用再生剂WS-420使得三氯化铁使用量大大减少，从生产过程统计结果来看，三氯铁用量比不使用再生剂时节药了大约1/2到1/3.同时节约了成本的同时，也减少了废水的排放量，方便了生产，提高了产品品质、
有很多工厂主会自己选择一些固体氧化物作为再生之物料，要说再生作用确实也有，但是要达到精密线路时却往往是可想不可及，本公司专业研发之添加剂特别有复合一些杂合物料，对减少侧蚀亦有较好作用。

九、结论
生产中在采用 FeCl 3 腐蚀溶液再生的方法一年来取得较好的效果：
1.首先降低了 FeCl 3 的用量（使用量为以前的 1/3 ～ 1/2 ）因此，含铬废水排放量也随之降低；
2.其次降低了加工成本，作者经统计，利用三氯化铁再生剂之后，生产成本可比不用之前节约约60%的原料成本。
3.由于生产过程中溶液相对稳定，腐蚀质量也有提高，所加工工件合格率由原来的 80 ％提高到 90 ％以上。