本發明專利技術公開了一種電化學補充電沉積錫離子的設備及工藝，涉及電鍍錫中補充金屬主離子的技術領域，包括電解槽和膜組件，所述電解槽的內部設置有膜組件，所述陰離子膜一側與陽極板之間的空間設置為陽極室。該電化學補充電鍍主離子的設備及工藝，將超出工藝控制上限的高酸低錫溶液作為電解液，實現降酸提錫，從而使得電解液內的錫離子含量重新恢復至預設值，由此使得電解液得以重新使用，實現使用不溶性電極的鍍錫應用的主離子添加，并實現電鍍液的成分的平衡，從而達到提升質量，降低運營成本，提升制程的環境友好度的目的。
1、在一些電沉積應用中，比如太陽能板背后導電柵欄鍍銅，或者線路板鍍錫保護，或者鍍錫打底層等工藝中，廣泛需要用鍍錫來對鍍銅層進行保護，在傳統的可溶性電極電鍍工藝中，直接使用金屬錫作為陽極，但這種工藝存在三個問題：一是可溶性陽極的溶解導致陰陽極間距的變化，而且由于邊緣效應等，導致不同位置陰陽極間距的不一致，這在一些傳統的金屬五金電鍍中可以接受，但是在加工精密線路如pcb和太陽能板金屬化等功能性電沉積等領域，這種可溶性電解的方式不能達到相關的質量要求；第二個問題是，如果使用可溶性電極，由于陽極效率一般高于陰極效率，導致電解液中主離子的濃度在一段時間后就會超出質量控制的范圍，需要用不溶性陽極來調整主離子的濃度，但是這種做法仍然會導致主離子濃度的波動，從而造成電沉積質量的波動；第三個問題是，如果使用可溶性陽極，會產生陽極泥，陽極會發生鈍化，需要周期性的維護，需要人力較多，并且工況惡劣。要完全采用不溶性電極電沉積錫，就需要及時補充電解液中失去的氧和金屬主離子，如在電鍍銅工藝中，采用鈦電極作為陽極，陰極沉積銅，采用往電解液中添加氧化銅的方式，來維持電解液的ph和物料的平衡，采用這種方式，配合相關的工藝管控，電解液可以持續使用長達一年以上。
2、目前主離子的補充只能通過添加主鹽，比如硫酸亞錫來實現，但是主鹽的添加導致電解液中硫酸含量的升高，達到工藝控制的上限后，只能廢棄原有的電解液，從而造成成本的上升，也造成了環境上的壓力。
>3、于是，有鑒于此，針對現有的結構及缺失予以研究改良，提出一種電化學補充電鍍主離子的設備及工藝。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種電化學補充電鍍錫主離子的設備及工藝，解決了上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：一種電化學補充電鍍主離子的設備，包括電解槽和膜組件，所述電解槽的內部設置有膜組件，所述膜組件包括外框架和陰離子膜，所述外框架的內部設置有陰離子膜，所述電解槽內部于陰離子膜的兩側分別設置有陽極板和陰極板，所述陰離子膜一側與陽極板之間的空間設置為陽極室，且陰離子膜另一側與陰極板之間的空間設置為陰極室，所述膜組件的數量至少為一。
3、進一步的，所述陽極室的內部放入有第一離子傳感器，所述陰極室的內部放入有第二離子傳感器。
4、進一步的，所述電解槽的兩側開設有穿設口，且穿設口的內口結構尺寸與外框架的外口結構尺寸相適配。
5、進一步的，所述電解槽的內壁底部開設有限位滑槽，且限位滑槽的兩端與穿設口相連通。
6、進一步的，所述穿設口的外側頂端、底端固定有延伸槽，且延伸槽與穿設口、限位滑槽相連通。
7、進一步的，所述陰極板為金屬錫陰極，所述陽極板為金屬錫陽極。
8、一種電化學補充電鍍錫主離子的方法，其應用有上述的一種電化學補充電鍍錫主離子的設備，所述電化學補充電鍍主離子的方法包括下述步驟：
9、步驟一：將生產線上已然到達工業控制上限的高酸低錫溶液作為電解液；
10、其中，生產線上反應：30g/l錫離子；80g/l硫酸；經過電解后，陽極發生以下反應：
11、2h2o→o2+4h++4e-
12、陰極則發生以下反應：
13、2snso4→2sn+2so42-4e-
14、總反應如下：
15、2snso4+2h2o＝2sn+o2+h2so4
16、也就是在電沉積的過程中，電解液中的亞錫離子降低，而酸度增高,氫離子代替了硫酸亞錫中的亞錫離子；
17、步驟二：兩個電解槽并排設置，兩個電解槽內部的陰離子膜分別命名為g和h，g和h將兩個電解槽內部的腔室分為a、b、c、d四個部分，電解后的電解液e進入腔室a中，由于陰離子膜對陰離子的運動阻力非常小，在擴散推動下，電解液e中的陰離子即硫酸根擴散至腔室b部分中，b部分中水分解產生的氫氧根擴散到a部分，留下氫離子以保持電中性，經過第一部分的分離作用，電解液e的酸濃度下降，b部分中的循環液f的酸濃度上升；
18、在腔室c部分中插入有陰極i，陰極i表面生成的oh根中和循環液f中的氫離子，同時循環液中的硫酸根在電場的作用下通過h陰離子膜擴散到d部分，和d部分中的可溶性錫陽極生成的亞錫離子形成電中性，由此將低錫低酸的電解液e，變成高錫低酸的電解液k，從而可以返回電鍍生產線繼續使用；
19、由此通過設計，循環液f的組成維持不變，在b部分和c部分之間循環；電解后的電解液e則變成能夠返回電鍍生產線使用的電鍍液k。
20、進一步的，所述電化學補充電鍍亞錫離子的方法還包括下述步驟：
21、步驟三：由于陰離子膜在長期作業過程中容易因電解液中的雜質造成堵塞從而影響離子交換移動，通過第一離子傳感器、第二離子傳感器位于陰離子膜兩側以檢測離子濃度。
22、進一步的，所述電化學補充電鍍主離子的方法還包括下述步驟：
23、步驟四：基于陰離子膜兩側的離子濃度變化以確定陰離子膜的工作狀態，若陰離子膜的工作狀態低于預設值時，第一離子傳感器、第二離子傳感器通過提示器向工作人員發出警報，此時工作人員取新的膜組件使其沿延伸槽內部滑動并抵推電解槽內部的膜組件，直至電解槽內部的膜組件沿限位滑槽內部穿過穿設口而排出電解槽，而新的膜組件代替原先的膜組件位置繼續作業。
24、本專利技術提供了一種電化學補充電鍍主離子的設備及工藝，具備以下有益效果：
25、1.該電化學補充電鍍主離子的設備及工藝，將超出工藝控制上限的高酸低錫溶液作為電解液，實現降酸提錫，從而使得電解液內的錫離子含量重新恢復至預設值，由此使得電解液得以重新使用，實現使用不溶性電極的鍍錫應用的主離子添加，并實現電鍍液的成分的平衡，從而達到提升質量，降低運營成本，提升制程的環境友好度的目的。
26、2.該電化學補充電鍍主離子的設備及工藝，在需要替換陰離子膜時，新的外框架沿延伸槽內部推動舊的外框架，兩個外框架沿限位滑槽內部滑動，直至舊的外框架被移出，而新的外框架則代替正在進行的作業，由此無需停止電解液的降酸提錫作業的同時可以始終保持陰離子膜的作業效果。
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【技術保護點】
1.一種電化學補充電鍍主離子的設備，包括電解槽(1)和膜組件(2)，其特征在于：所述電解槽(1)的內部設置有膜組件(2)，所述膜組件(2)包括外框架(201)和陰離子膜(202)，所述外框架(201)的內部設置有陰離子膜(202)，所述電解槽(1)內部于陰離子膜(202)的兩側分別設置有陽極板(3)和陰極板(4)，所述陰離子膜(202)一側與陽極板(3)之間的空間設置為陽極室(5)，且陰離子膜(202)另一側與陰極板(4)之間的空間設置為陰極室(6)，所述膜組件(2)的數量至少為一。
2.根據權利要求1所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述陽極室(5)的內部放入有第一離子傳感器(7)，所述陰極室(6)的內部放入有第二離子傳感器(8)。
3.根據權利要求1所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述電解槽(1)的兩側開設有穿設口(9)，且穿設口(9)的內口結構尺寸與外框架(201)的外口結構尺寸相適配。
4.根據權利要求3所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述電解槽(1)的內壁底部開設有限位滑槽(10)，且限位滑槽(10)的兩端與穿設口(9)相連通。
5.根據權利要求4所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述穿設口(9)的外側頂端、底端固定有延伸槽(11)，且延伸槽(11)與穿設口(9)、限位滑槽(10)相連通。
6.根據權利要求1所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述陰極板(4)為錫陰極，所述陽極板(3)為錫陽極。
7.一種電化學補充電鍍主離子的方法，其應用有權利要求1-6任一項所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述電化學補充電鍍主離子的方法包括下述步驟：
8.根據權利要求7所述的一種電化學補充電鍍主離子的方法，其特征在于：所述電化學補充電鍍主離子的方法還包括下述步驟：
9.根據權利要求8所述的一種電化學補充電沉積錫離子的方法，其特征在于：所述電化學補充電鍍錫離子的方法還包括下述步驟：
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【技術特征摘要】
1.一種電化學補充電鍍主離子的設備，包括電解槽(1)和膜組件(2)，其特征在于：所述電解槽(1)的內部設置有膜組件(2)，所述膜組件(2)包括外框架(201)和陰離子膜(202)，所述外框架(201)的內部設置有陰離子膜(202)，所述電解槽(1)內部于陰離子膜(202)的兩側分別設置有陽極板(3)和陰極板(4)，所述陰離子膜(202)一側與陽極板(3)之間的空間設置為陽極室(5)，且陰離子膜(202)另一側與陰極板(4)之間的空間設置為陰極室(6)，所述膜組件(2)的數量至少為一。
2.根據權利要求1所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述陽極室(5)的內部放入有第一離子傳感器(7)，所述陰極室(6)的內部放入有第二離子傳感器(8)。
3.根據權利要求1所述的一種電化學補充電鍍主離子的設備，其特征在于：所述電解槽(1)的兩側開設有穿設口(9)，且穿設口(9)的內口結構尺寸與外框架(201)的外口結構尺寸相適配。
4.根據權利要求3所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙奇特，顧志超，徐奕莎，
申請(專利權)人：力炻電極技術杭州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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