高平安 邱成偉 趙 強(qiáng)

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

0 前言

印制電路板（PCB）生產(chǎn)中化學(xué)鍍鎳/金的鎳槽經(jīng)常需要清洗，鎳槽的清槽方式有多種，如：（1）硝酸＋添加劑型、（2）絮凝鎳分子團(tuán)過(guò)濾法、（3）硫酸＋雙氧水型＋穩(wěn)定劑型。優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比如表1所示。

表1 不同清槽方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

傳統(tǒng)多采用硝酸作為鎳槽清槽的主要手段，主要得益于硝酸溶解磷/鎳的強(qiáng)腐蝕性及藥水單價(jià)低廉；但使用硝酸所帶來(lái)的黃煙“一氧化氮”和廢氣二氧化氮不僅對(duì)環(huán)境造成破壞，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，迫使工廠需要向環(huán)保排廢轉(zhuǎn)型。因黃煙和刺激性氣體容易散發(fā)，會(huì)對(duì)人身造成傷害，加之硝酸使用過(guò)后部分板廠仍會(huì)采用氨水洗進(jìn)行中和，造成廢氣塔的末端處理困難以及需要付高額的費(fèi)用委外處理硝酸廢水。基于去氨氮化和去除一氧化氮黃色煙霧的大前提下，因此有必要導(dǎo)入環(huán)保型清槽劑使用。

1 硝酸清槽成本計(jì)算

以我公司其中1條化鎳金線為例，鎳槽體積為1 500 L、2天清槽一次，每次配槽需將中央供應(yīng)槽提供的濃度為68%的NHD3稀釋至濃度在30%～45%之間，清槽時(shí)間為12～16 h/次，配槽1次可使用2次。根據(jù)計(jì)算每月我公司硝酸廢液、含鎳廢液均是采用委外處理的方式，成本較高，如圖1所示。

圖1 A線硝酸清槽成本計(jì)算圖

清槽方式：純水洗→硝酸清槽→純水洗（四次）。

備注：目前我公司化鎳金線鎳槽有3根排水管：分別為含鎳廢水、硝酸廢水、氨氮廢水。

（1）其中廢棄鎳槽藥水正常排入含鎳廢水管中，對(duì)本次成本核算無(wú)影響。

（2）硝酸清槽所產(chǎn)生的硝酸廢水以及硝酸清槽后的洗槽水均排入硝酸廢水中。

（3）氨水洗以及氨水洗以后的洗槽水均排入氨氮廢水中。

（4）硝酸廢水委外成本為2000元/噸，氨氮廢水處理12元/噸，含鎳廢水委外成本為2200元/噸。

2 環(huán)保清槽劑選擇條件

選擇環(huán)保清槽劑為硫酸+雙氧水+安定劑型清槽劑，其必須要滿足6點(diǎn)技術(shù)性的硬性要求：

（1）月使用量所產(chǎn)生的廢水總量需低于現(xiàn)有基準(zhǔn)，達(dá)到減排的目的。

（2）在清槽過(guò)程中不得有明顯的煙霧彌漫現(xiàn)象，以及散發(fā)出刺激性氣味。

（3）需確保不得因清槽劑導(dǎo)致鎳槽損壞造成電流上升，要求電流達(dá)到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)1A以內(nèi)。

（4）清槽安定劑不得有易殘留和難清洗的問(wèn)題存在。

（5）清槽所需時(shí)間不得大于硝酸清槽時(shí)間（12～16 h），不得延誤鎳槽周轉(zhuǎn)使用。

（6）新型清槽劑每配槽一次可用于清槽使用次數(shù)不少于3次。

備注：部分要求項(xiàng)目可在化驗(yàn)室進(jìn)行燒杯試驗(yàn)取證。

新型清槽方式：環(huán)保清槽劑清槽→純水洗（三次）。

3 環(huán)保清槽劑藥水評(píng)測(cè)

所有藥水供應(yīng)商名稱（代號(hào)）與相關(guān)信息如表2所示?；诮档退幩杀镜脑瓌t，以及課題所提及的循環(huán)使用環(huán)保清槽劑降低成本及廢水排放的可行性研究，因此選擇深圳-HJT（承諾使用6次）、深圳-SB（承諾使用3～6次）、東莞-YH（承諾使用3次）進(jìn)行燒杯測(cè)試，測(cè)試情況如下：

表2 供應(yīng)商藥水基礎(chǔ)資料信息表

（1）三家藥水商初始藥水均為無(wú)色無(wú)味透明狀。

（2）除鎳過(guò)程基本無(wú)煙霧彌漫現(xiàn)象，除超近距離可聞到雙氧水揮發(fā)氣味，基本無(wú)其他藥水氣味。

（3）東莞-YH消鎳速率明顯慢于其他兩家。

（4）從燒杯測(cè)試可得出3家溶鎳飽和度應(yīng)大致相同，但溶鎳速率通過(guò)反應(yīng)程度可看出明顯深圳HJT＞深圳-SB＞東莞-YH。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，選擇深圳-HJT供應(yīng)商環(huán)保清槽劑進(jìn)行上線測(cè)試。

4 實(shí)際生產(chǎn)線上使用測(cè)試

選擇深圳-HJT環(huán)保清槽劑進(jìn)行上A線試用（如圖2所示）。每次循環(huán)使用前都需要化驗(yàn)硫酸、雙氧水、清槽劑含量，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果調(diào)整合格后再開(kāi)啟升溫、過(guò)濾循環(huán)進(jìn)行清槽工作。更重要一點(diǎn)是在將清槽液抽至鎳缸前，先將鎳缸注滿水循環(huán)清洗一次可大大降低清槽液的損耗，延長(zhǎng)清槽液使用次數(shù)，清槽結(jié)束后將清槽液抽至儲(chǔ)存槽備用。鎳濃度按＜3 g/L管控，只要鎳濃度未超標(biāo)，酸度維持在管控范圍內(nèi)，清槽劑即可持續(xù)循環(huán)使用。

圖2 以A線1500升鎳槽測(cè)試為例的深圳-HJT清槽劑耗量統(tǒng)計(jì)圖

5 環(huán)保清槽劑對(duì)鎳槽不銹鋼壁腐蝕性測(cè)試

試驗(yàn)設(shè)定條件如下。

（1）裁切尺寸為10 cm×10 cm的316L材質(zhì)不銹鋼板3塊。

（2）分別配置好三種槽液：環(huán)保清槽劑液、硝酸液和鹽酸液，并分別放入三個(gè)燒杯中。

（3）環(huán)保清槽劑液、硝酸液浸泡時(shí)間3個(gè)月（相當(dāng)于產(chǎn)線正常清槽保養(yǎng)1.5年）； 鹽酸液浸泡5 h。

通過(guò)電子掃描顯微鏡觀察（如圖3所示）得出：鹽酸對(duì)不銹鋼板短時(shí)間內(nèi)具有嚴(yán)重的攻擊腐蝕現(xiàn)象；環(huán)保清槽劑對(duì)不銹鋼板的攻擊腐蝕最小，減緩腐蝕效果優(yōu)于硝酸，可延長(zhǎng)鎳槽使用壽命。

圖3 掃描電子顯微鏡（SEM）觀察圖表

6 使用環(huán)保清槽劑后鎳槽保護(hù)電流穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)

（1）環(huán)保清槽劑常溫工作，只需開(kāi)啟過(guò)濾機(jī)循環(huán)以及打氣即可，清槽過(guò)程中無(wú)煙霧和氣味。

（2）清槽前陰極桿為發(fā)黑狀態(tài)，清槽后陰極桿恢復(fù)不銹鋼光澤。

（3）鎳缸清槽干凈情況判定，是根據(jù)電流大小來(lái)判定，電流小于0.1為正常。

（4）鎳槽使用到4MTO（循環(huán)次數(shù)）換槽時(shí)，電流均未超過(guò)1.0 A，只有0.16 A，與使用硝酸時(shí)穩(wěn)定性一致。

（5）新形成的鈍化膜與Cr2O3共同作用，改變不銹鋼槽壁的電位差，阻止鎳在槽壁上的吸附。

7 循環(huán)使用后環(huán)保清槽劑成本計(jì)算

以A線1500 L槽為例，按每月配槽1次循環(huán)使用8次計(jì)算，成本核算4639.5元/月。

因清槽后廢液中含有鎳成分，在不改變排廢管的前提下，我公司仍選擇將環(huán)保清槽劑清槽后所產(chǎn)生的廢液排入硝酸收集池中，采用委外處理的方式。主要是清槽后水洗液中氨氮和總氮符合要求，可以節(jié)省水洗廢液處理成本。廢水處理成本計(jì)算見(jiàn)圖4所示。

圖4 廢水處理成本計(jì)算圖

8 結(jié)論

（1）通過(guò)測(cè)試證明硫酸＋雙氧水＋安定劑類型的環(huán)保清槽劑可以取代硝酸用于鎳槽清槽，不僅可以解決一氧化氮黃煙的問(wèn)題，同時(shí)循環(huán)使用次數(shù)比硝酸的要多，有效降低了廢水的排放和處理成本。

（2）通過(guò)取消氨水洗的方式解決了氨水冒煙及散發(fā)刺激性氣味的問(wèn)題；在環(huán)保清槽劑循環(huán)使用過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)控硫酸濃度、雙氧水濃度以及鎳離子濃度可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保清槽劑循環(huán)多次使用的目的；穩(wěn)定劑與雙氧水的添加比例為1:1；更重要一點(diǎn)是在清槽前務(wù)必使用清水將鎳槽循環(huán)沖洗一次，減少鎳水和鎳渣的殘留。

（3）以我公司使用的化金A線為例，使用清槽劑循環(huán)使用8次的月成本約為6.1萬(wàn)元，比硝酸的月成本約為26.6萬(wàn)元可節(jié)省20.5萬(wàn)元廢水委外處理成本；下一步我司將全面導(dǎo)入環(huán)保清槽劑，其中B線鎳槽體積為1800升、C線鎳槽體積為2500升，3條線全部取消使用硝酸，將會(huì)為公司節(jié)省約為70萬(wàn)元的廢水處理成本。使用環(huán)保清槽劑后，不僅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養(yǎng)時(shí)停線配槽，只循環(huán)使用8次，實(shí)際使用次數(shù)應(yīng)＞8次，我司待進(jìn)一步嘗試評(píng)估以鎳濃度為管制標(biāo)準(zhǔn)。

我司選用遠(yuǎn)低于市場(chǎng)平均單價(jià)的環(huán)保清槽產(chǎn)品，實(shí)踐中效果優(yōu)良，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)減排降本的收益。現(xiàn)將實(shí)踐研究過(guò)程分享于同行，同時(shí)也歡迎同行進(jìn)行指導(dǎo)與交流。