(57)【要約】  基材をエッチングした後に非導電性基材を洗浄又は中和するために使用されるプロセス溶液を収集し、蒸発させて、マンガンエッチング溶液又は酸洗浄液に戻される濃縮プロセス溶液を得る、マンガンエッチング溶液の回収方法が提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガンエッチング溶液を回収するための方法であって、
非導電性基材をエッチング溶液でエッチングした後に、前記基材を中和剤で中和することであって、前記中和剤は、酸及び酸化剤を含む溶液を含む、ことと、
前記中和剤又はマンガン含有洗浄液から、プロセス溶液の少なくとも一部を蒸発器アセンブリに取り出すことと、
前記蒸発器アセンブリ内の前記プロセス溶液を蒸発させ、水を除去して濃縮プロセス溶液を形成することと、
前記濃縮プロセス溶液を前記エッチング溶液又は酸洗浄液に添加することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記濃縮プロセス溶液が、約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蒸発器アセンブリが、大気圧蒸発器又は真空蒸発器を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記蒸発器アセンブリが、蒸発処理槽を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記蒸発処理槽が、温度制御下において、制御された空気処理で動作させられる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記温度が約１５５°Ｆ〜約１８０°Ｆである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御された空気処理が、約１８８０ｌｂ／ｈｒ〜約２０９０ｌｂ／ｈｒの流量である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記制御された空気処理が、約１８８０ｌｂ／ｈｒ〜約２０９０ｌｂ／ｈｒの流量である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセス溶液がマンガンイオン源を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
マンガンエッチング溶液を回収するための方法であって、
非導電性基材をエッチング溶液でエッチングした後に、前記基材を、任意選択的に酸系洗浄液中で洗浄し、次いで中和剤で中和することであって、前記中和剤は、酸及び酸化剤のうちの少なくとも１つを含む、ことと、前記プロセス溶液の少なくとも一部を前記エッチング溶液と同様の濃度まで濃縮することと、
前記濃縮プロセス溶液を前記エッチング溶液又は酸洗浄液に供給することと、を含む、方法。
【請求項１１】
前記濃縮プロセス溶液が、約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プロセス溶液が、１つ以上の酸及びマンガンイオンからなる溶液を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセス溶液の少なくとも一部が、前記プロセス溶液を濃縮するために蒸発処理槽内に移送される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸発処理槽が蒸発器アセンブリの一部であり、大気蒸発器又は真空蒸発器を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記蒸発処理槽が、温度制御下において、制御された空気処理で動作させられる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記プロセス溶液がマンガンイオン源を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記温度が約１５５°Ｆ〜約１８０°Ｆである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御された空気処理が、約１８８０ｌｂ／ｈｒ〜約２０９０ｌｂ／ｈｒの流量である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御された空気処理が、約１８８０ｌｂ／ｈｒ〜約２０９０ｌｂ／ｈｒの流量である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
マンガンエッチング溶液を回収するための蒸発システムであって、
蒸発器アセンブリであって、前記蒸発アセンブリは、プロセス溶液から水を蒸発させて濃縮プロセス溶液を形成するように構成され、前記蒸発器アセンブリは、無電解金属化プロセスで使用するために構成されたプロセス槽に接続され、前記プロセス槽は、前記蒸発槽内に移送されるように構成されたプロセス溶液を収容する、蒸発器アセンブリを備える、蒸発器システム。
【請求項２１】
前記蒸発器アセンブリが、蒸発処理槽を更に含む、請求項２０に記載の蒸発システム。
【請求項２２】
前記プロセス溶液が約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮されると、前記蒸発器アセンブリは、前記プロセス溶液を排出する、請求項２０に記載の蒸発システム。
【請求項２３】
前記プロセス溶液がマンガンイオン源を含む、請求項２０に記載の蒸発システム。
【請求項２４】
前記プロセス溶液が酸を更に含む、請求項２０に記載の蒸発システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年７月１０日出願の米国特許仮出願第６２／５３０，４７３号の優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、六価クロムを含まないエッチングマンガン回収システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、必ずしも先行技術ではない、本開示に関する背景情報を提供する。
【０００４】
非導電性基材を金属化するための多くの従来のプロセスは、基材のエッチング、それに続く活性化、それに続く無電解金属化を含む。無電解金属化は、非導電性基材を導電性にすることにより、後続の従来の電気メッキプロセスを可能にする。多くのこのようなプロセスでは、基材のエッチングは、非導電性基材をクロム酸−硫酸混液中に浸漬することによって達成される。
【０００５】
多くのこのようなエッチングプロセスは、主に六価クロムを利用した。しかしながら、ここ数年、六価クロムがもたらす健康管理上のリスクにより、六価クロムエッチング剤の使用が減少している。更に他の方法は、エッチング溶液中でのクロムの使用を完全に避け、マンガン系エッチング溶液を含む他の溶液に移行している。Ｍｎエッチング溶液は、他の固有な問題を抱えている。Ｍｎエッチング溶液に関連付けられたコストを更に削減することが継続的に必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
この節は、本開示の一般的な概要を提供するが、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
【０００７】
本技術は、マンガンエッチングプロセスで使用するためのマンガンの回収方法を提供する。この方法は、基材をエッチング溶液でエッチングした後、中和剤溶液を用いて非導電性基材を中和することを含む。中和剤溶液は、酸及び酸化剤からなる溶液を含む。本明細書でプロセス溶液と称される、使用済み中和剤溶液又はマンガン含有洗浄液の少なくとも一部は除去され、蒸発処理槽に送られ、ここでプロセス溶液は蒸発して、残りの使用済みプロセス溶液からあらゆる酸化剤及び濃縮物が除去される。濃縮プロセス溶液は、エッチング溶液又は酸洗浄溶液に添加される。他の実施形態では、濃縮プロセス溶液は、約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮される。更に他の実施形態では、蒸発器アセンブリは大気蒸発器又は真空蒸発器を含む。他の実施形態では、蒸発器アセンブリは蒸発処理槽を含む。更に他の実施形態では、蒸発処理槽は温められ、活発な空気処理で処理される。様々な実施形態では、エッチング溶液はマンガンイオン源を含む。
【０００８】
本技術はまた、マンガンエッチングで使用するためのマンガンエッチング溶液の回収方法を提供する。この方法は、基材をエッチング溶液でエッチングした後、中和剤溶液を用いて非導電性基材を中和することを含む。中和剤溶液は、酸及び酸化剤のうちの少なくとも１つを含む。プロセス溶液の少なくとも一部は、エッチング溶液の濃度まで濃縮される。濃縮プロセス溶液は、エッチングプロセスに供給される。他の実施形態では、濃縮プロセス溶液は、約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮される。更に他の実施形態では、中和剤溶液は酸及び酸化剤を含む。なお更なる実施形態では、プロセス溶液の少なくとも一部は、プロセス溶液を濃縮するために蒸発器処理槽内に移送される。蒸発器アセンブリは、大気蒸発器又は真空蒸発器を更に含んでもよい。他の実施形態では、蒸発器アセンブリは蒸発処理槽を更に含んでもよい。他のこのような実施形態では、蒸発処理槽は温められ、活発な空気処理で処理され得る。他の実施形態では、エッチング溶液はマンガンイオン源を含む。
【０００９】
本技術は、マンガンエッチング溶液を回収するための蒸発システムを更に提供する。蒸発システムは蒸発器アセンブリを備え、蒸発器アセンブリは、プロセス溶液から水を蒸発させて濃縮プロセス溶液を形成するように構成される。蒸発器アセンブリは、無電解金属化プロセスで使用するように構成されたプロセス槽に移送可能に接続される。プロセス槽は、蒸発槽内に移送されるように構成されたプロセス溶液を収容する。他の実施形態では、蒸発器アセンブリは蒸発処理槽を更に含む。他のこのような実施形態では、蒸発処理槽は加熱器及び空気攪拌器を更に含む。更に他の実施形態では、蒸発器アセンブリは、濃縮プロセス溶液が約２ｇ／Ｌ以上のＭｎまで濃縮されたときに、その濃縮プロセス溶液を排出する。なお更なる実施形態では、蒸発器アセンブリは、エッチングプロセスにおいて濃縮プロセス溶液を槽内に排出する。エッチングプロセスは、マンガンイオン源を含んでもよい。様々な実施形態では、プロセス溶液は酸を含む。
【００１０】
更なる適用領域については、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要の説明及び具体例は、単に説明の目的のために意図されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１１】
本明細書に記載される図面は、選択された実施形態のみを例示するためのものであり、全ての可能な実装ではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無電解金属化基材を調製するためのプロセスのフローチャートを示す。
【図２】本開示による代表的な蒸発アセンブリを示す。
【図３】一般的なマンガンイオン源上の蒸発器アセンブリのフロー図を示す。
【図４】酸洗浄液から収集してエッチング浴及び／又は酸洗浄液を供給する、蒸発器のプロセスのフローチャートを示す。
【図５】マンガンイオン源として酸洗浄液を使用した蒸発アセンブリを用いるマンガン回収の例の処理パラメータを示す。
【図６】図４の例の結果を示すグラフである。
【図７】中和剤プロセスから収集して酸洗浄液を供給する、蒸発器のプロセスのフローチャートを示す。
【図８】蒸発アセンブリを用いたマンガン回収の別の例の処理パラメータを示す。
【図９】図７の例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
対応する参照番号は、図面のいくつかの図全体を通して対応する部分を示す。
【００１４】
例示的な実施形態は、本開示が徹底的であり、当業者に範囲を完全に伝えるように提供される。本開示の実施形態の完全な理解をもたらすため、特定の組成物、構成要素、装置、及び方法の例など、多数の具体的な詳細が記載される。具体的な詳細を採用する必要はなく、例示的な実施形態は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、また本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが、当業者には明らかであろう。いくつかの例示的実施形態では、周知のプロセス、周知の装置構造体、及び周知の技術は、詳細に説明されない。
【００１５】
本明細書で使用される用語は、特定の例示的な実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に示さない限り、複数形も含むことが意図され得る。用語「備える、含む（comprises）」、「備える、含む（comprising）」、「含む（including）」、及び「有する（having）」は、包括的であり、したがって、記述された特徴、要素、組成物、工程、整数、動作、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外しない。無制限用語「備える、含む（comprising）」は、本明細書に記載される様々な実施形態を説明及び特許請求するために使用される非限定的な用語として理解されるべきであるが、特定の態様では、この用語は代替的に、「からなる」又は「から本質的になる」などのより限定的かつ制限的な用語が代わりになるものと理解され得る。したがって、組成物、材料、構成要素、要素、特徴、整数、動作、及び／又はプロセス工程を列挙する任意の所与の実施形態では、本開示はまた、具体的には、そのような列挙された組成物、材料、構成要素、要素、特徴、整数、動作、及び／若しくはプロセス工程からなるか、又はこれらから本質的になる実施形態を含む。「からなる」の場合、代替的な実施形態は、あらゆる追加の組成物、材料、構成要素、要素、特徴、整数、動作、及び／又はプロセス工程を除外するが、「から本質的になる」の場合、基本的特性及び新規特性に実質的に影響を及ぼすあらゆる追加の組成物、材料、構成要素、要素、特徴、整数、動作、及び／又はプロセス工程操作は、このような実施形態から除外されるが、基本的特性及び新規特性に実質的に影響を及ぼさないあらゆる組成物、材料、構成要素、要素、特徴、整数、動作、及び／又はプロセス工程は、実施形態に含まれ得る。
【００１６】
本明細書に記載されるあらゆる方法の工程、プロセス、及び動作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、論述又は例示される特定の順序でのそれらの実行を必ず必要とするものとして解釈されるべきではない。別途記載のない限り、追加的又は代替的な工程が用いられ得ることも理解されたい。
【００１７】
構成要素、要素、又は層が、別の要素又は層「の上にある」、「に係合している」、「に接続されている」、又は「に結合されている」と言及される場合、それは直接他の構成要素、要素、若しくは層上にあってもよく、それに係合されてもよく、それに接続されてもよく、若しくはそれに結合されてもよく、又は介在要素若しくは層が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素又は層「の上に直接ある」、「に直接係合される」、「に直接接続される」、又は「に直接結合される」と言及される場合、介在する要素又は層は存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用される他の語は、同様の様式（例えば、「間」対「間に直接」、「隣接する」対「直接隣接する」など）で解釈されるべきである。本明細書で使用するとき、用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の任意及び全ての組み合わせを含む。
【００１８】
「前に」、「後に」、「内側」、「外側」、「下方」、「下」、「下側」、「上方」、「上側」などの空間的又は時間的に相対する用語は、図に示されるような別の要素（複数可）又は特徴（複数可）に対する１つの要素又は特徴の関係を記述するための説明を容易にするために、本明細書で使用され得る。空間的又は時間的に相対する用語は、図に示される向きに加えて、使用中又は動作中の装置又はシステムの異なる向きを包含することが意図され得る。
【００１９】
本開示全体を通して、数値は、言及されるおよその値を有する所与の値及び実施形態、並びに言及される値を正確に有する所与の値及び実施形態からのわずかな偏差を包含する範囲に近似的な測定値又は限界値を表す。添付の特許請求の範囲を含む、本明細書におけるパラメータの全ての数値（例えば、数量又は条件）は、「約」が数値の前に実際に出現しているか否かに関わらず、全ての事例において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。「約」は、記載された数値がいくらかのわずかな不正確さを許容することを示している（その値の正確さにある程度近似する。その値にほぼ又は適度に近い。ほとんど）。「約」によってもたらされる不正確さが、それ以外には当該技術分野においてこの通常の意味で理解されていない場合、本明細書で使用するとき、「約」は、少なくとも、そのようなパラメータを測定及び使用する通常の方法から生じ得る変動を示す。
【００２０】
加えて、範囲の開示は、範囲に与えられた端点及び部分範囲を含む、全範囲内の全ての値及び更に分割された範囲の開示を含む。本明細書で言及されるように、範囲は、特に指定のない限り、端点を含み、全範囲内の全ての別個の値及び更に分割された範囲の開示を含む。したがって、例えば、「Ａ〜Ｂ」又は「約Ａ〜約Ｂ」の範囲は、Ａ及びＢを含む。
【００２１】
ここで、添付図面を参照して、例示的な実施形態をより詳しく説明する。
【００２２】
様々な態様では、本開示は、非導電性基材をエッチング及び金属化するための製造プロセスを改善する方法を提供する。より具体的には、本開示は、非導電性基材をエッチングするために使用されるマンガンエッチング溶液を再利用する方法を提供する。マンガンエッチング溶液は、非導電性基材を無電解金属化用に調製するために有用であり、そのような基材は、自動車又は他の車両の構成部品での使用に特に好適であり、加えて、非限定的な例として、航空宇宙用構成要素、農業設備、産業設備、家庭用装飾及び重機械を含む様々な他の業界及び用途で使用されてもよい。更に、本方法及び材料は、非限定的な例として、車両計量盤及び内外装飾部材を含む、車両のための軽量で耐腐食性の構成要素を形成するのに特に好適である。
【００２３】
本発明は、非導電性基材を金属化するため、並びにそれに関連付けられた製造コスト及び運用コストを削減するために、プロセスを更に合理化することを目的とする。非導電性基材の金属化は、一般に、（Ａ）基材をエッチングすることと、（Ｂ）非導電性基材を導電性にすることと、（Ｃ）導電性にした基材を金属化することと、を含む。
【００２４】
本明細書の開示による使用に適切な非導電性基材としては、多くの異なるプラスチックが挙げられ、フェノール、ユリアホルムアルデヒド、ポリエーテルスルホン、ポリアセタール、ジアリルフタレート、ポリエーテルイミド、テフロン（登録商標）、ポリアリールエーテル、ポリカーボン、ポリフェニレンオキサイド、ミネラル強化ナイロン、及びポリスルホンを含む多くのプラスチック樹脂が挙げられる。本明細書の開示による使用に特に好適なプラスチックは、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、及びポリカーボネートアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＰＣ／ＡＢＳ）である。
【００２５】
図１を参照すると、非導電性基材２００を金属化するためのプロセスの一般的な説明が示されている。任意選択的に、非導電性基材をクリーナ２０２で清潔にする。次いで、基材を一連の１回以上の洗浄処理２０３で洗浄する。次いで、プレエッチング２０４によって非導電性基材を任意選択的にプリエッチングする。非導電性基材をプレエッチングすることにより、非導電性基材が膨張し、エッチングの影響をより受けやすくなる。プリエッチング溶液に浸漬された任意の基材に対して、１回以上の洗浄処理２０５からなる洗浄プロセスを完了させる。任意の清掃工程及びプリエッチング工程が行われるかどうかにかかわらず、非導電性基材をエッチング浴２０７でエッチングする前に、酸含有洗浄液２０６で洗浄する。エッチング浴２０７は、マンガン含有エッチング溶液を含む。従来の方法では、エッチングされた基材は、活性化を促進するためにコンディショナで調整され得る。また、任意選択的に従来の方法では、エッチングされた基材は、エッチング浴の酸構成部分の一部又は全部を含有する溶液２０８で洗浄して、エッチングされた基材上の余分な酸又は他の望ましくない物質を除去し得る。しかしながら、本開示における多くの実施形態では、エッチング後、エッチングされた基材は、調整も洗浄もされない。むしろ、非導電性基材がエッチングされた後、エッチングされた基材は中和剤２０９で中和される。中和することにより、エッチングされた基材のあらゆる残りのエッチング剤が除去される。エッチングされた基材を洗浄した場合、酸化剤を添加し、洗浄液を攪拌することによって中和剤として再生利用することができる。任意選択的に、エッチングされた基材を活性化する前に事前に活性化する。事前活性化は、活性剤の吸収を促進する働きをする。中和後、エッチングされた基材を活性剤２１０に曝露することによって、エッチングされた基材を活性化する。活性剤２１０は、典型的には、元素周期表の遷移群ＶＩＩＩの金属から選択される金属コロイド又はイオン溶液であり、より好ましくは、スズ塩と共に、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される。最も好ましくは、活性剤２１２はパラジウムである。活性剤２１２は、エッチングによって生成された細孔を充填し、活性化後、エッチングされた基材は加速２１４を受ける。加速２１４により、金属コロイドから余分な物質が除去され、それによって金属コロイドの金属とエッチングされた基材の細孔との機械的接続の結果として、エッチングされた基材の金属化が確実になる。加速後、部品を無電解ニッケル又は無電解銅２１６に浸漬して、基材の金属化を完了させる。
【００２６】
本開示によると、蒸発器アセンブリを含む例示的な蒸発システムは、酸洗浄液２０８又は中和剤２０９と関連して使用するために更に提供される。より具体的には、図２を参照すると、本明細書の開示による例示的な蒸発器アセンブリ１０が示されている。蒸発器アセンブリ１０は、蒸発器処理槽２０及び蒸発器３０で構成されている。
【００２７】
図３を参照すると、本明細書の開示による例示的な蒸発システムが示されている。マンガンイオン源１０２の一部は、第１の導管１０４を介して吸い上げられる。第１の導管１０４は、浴の一部分を真空蒸発器１０６に方向付ける。真空蒸発器１０６に方向付けられた浴の部分を真空蒸発器１０６で蒸発させる。真空蒸発器で蒸発させると、蒸留水及び濃縮液が生じる。濃縮液は、第２の導管１０８を通って方向付けられ、マンガンイオン源１０２に戻される。蒸留水は、更に収集され、処理され、再利用又は廃棄されてもよい。
【００２８】
マンガンイオン源は、マンガン系エッチング浴、エッチングされた基材を洗浄する間に蓄積された洗浄液、及び洗浄済みであり得るエッチングされた基材を中和する間に蓄積された溶液のうちのいずれか１つであり得る。蒸発器が、（１）マンガン系エッチング浴の少なくとも一部、（２）エッチング段階後の酸収集浴、（３）エッチングされた基材を洗浄する間に蓄積された洗浄液、及び（４）洗浄前又は後にエッチングされた基材を中和する間に蓄積された溶液のうちのいずれかを蒸発させ得ること、又はそれぞれに対応する蒸発器が存在し得ることが更に想定される。
【００２９】
第１の導管１０４は、ある領域から別の領域に液体を移送するための任意の媒体を含んでもよく、非限定的な例として、パイプ、チューブ、チャネル、ダクト、又はある領域から別の領域に液体を移送することができる任意の他の移送アセンブリが挙げられ得る。第１の導管１０４は、好適な耐酸性を呈する任意の材料で形成されてもよい。第１の導管１０４は、粒子が真空蒸発器１０６に入ることを妨げるためのフィルタを更に含んでもよい。第１の導管１０４は、真空蒸発器１０６への流れを増加させるためのポンプを更に含んでもよい。第１の導管１０４は、マンガン系エッチング浴の少なくとも一部が、第１の導管１０４を介してマンガンイオン源１０２に戻ることを妨げるための一方向弁を更に含んでもよい。
【００３０】
マンガン系エッチング浴は、強酸を使用し、したがって、本発明による使用に好適な真空蒸発器は、酸腐食に耐えることができ、かつ強酸を濃縮することができるものであり、マンガン系エッチング浴に使用される酸としては、リン酸、ペルオキソ一リン酸、ペルオキソ二リン酸、硫酸、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸、及びメタンスルホン酸が挙げられる。開始濃度は、基材の洗浄及び／若しくはドラッグアウトの速度、並びに／又はマンガン系エッチング浴自体に依存するが、好適な真空蒸発器は、高酸性濃度（例えば、現在、真空蒸発器が水を蒸発させ得る限界に近い酸濃度）での腐食性酸攻撃に耐える材料で構成される。適切な真空蒸発器の非限定的な例としては、単一効用上昇膜蒸発器を含む単一効用蒸発器、三重効用蒸発器を含む複数効用蒸発器、及び上昇薄膜真空蒸発器が挙げられる。本開示による真空蒸発器は、回転蒸発器及び乾燥真空蒸留塔を含む真空蒸留ユニットを更に含む。好ましくは、真空蒸発器は、蒸発速度を更に加速させるために熱源を用いる。好適な熱源としては、蒸気及びオイル熱交換器を含む熱交換器が挙げられる。蒸発後は、濃縮酸を続いて精製することができる。
【００３１】
様々な実施形態では、蒸発器処理槽２０は、蒸発用のプロセス溶液を保持するための容器であり、プロセス溶液の蒸発を促進するための加熱器及び／又は空気攪拌器を更に含んでもよい。
【００３２】
様々な実施形態では、蒸発器３０は真空蒸発器である。真空蒸発器は一般に、液体入り容器内の圧力を液体の蒸気圧未満に低減することによって動作し、液体はそれによって蒸発する。
【００３３】
他の様々な実施形態では、蒸発器３０は大気蒸発器である。大気蒸発器は、一般に、溶液を蒸発させるためのパネル上に、蒸発させる溶液を噴霧するユニットとして知られている。噴霧器は、溶液の表面積の最大量が空気に曝露されるように溶液を噴霧し、それによって溶液の蒸発を加速させるように構成される。
【００３４】
好ましい実施形態では、プロセス溶液は、エッチングプロセスのための酸系洗浄液を含む。エッチングプロセス中に存在する同じ酸の希酸マトリックスを含む洗浄液で、エッチングされた基材を洗浄することにより、基材によってエッチング浴から除去された全てのＭｎ（ＶＩＩ）の酸化状態を維持しながら、部品を清潔にすることが可能になる。
【００３５】
別の好ましい実施形態では、中和剤は、酸と酸化剤との混合物を含む。Ｍｎ（ＶＩＩ）イオン源を介して非導電性基材をエッチングすることにより、Ｍｎ（ＶＩＩ）イオンが二酸化マンガンに還元される。酸と酸化剤との混合物を介してエッチングされた基材を中和することは、少なくとも以下の利益を達成する。第１に、二酸化マンガンは、エッチングされた基材に付着し得、金属コロイドとエッチングされた基材との間の機械的接続に干渉し、その結果、無電解金属化が不均一かつ不十分となり、したがって最終的に基材の金属化が不十分となり得る。しかしながら、酸と酸化剤との混合物は、エッチングされた基材上に蓄積された二酸化マンガンを除去し、それによって適切な金属化を確実にする。第２に、二酸化マンガンは、水溶性Ｍｎ（ＩＩ）イオンに溶解し、最終的にＭｎ（ＶＩＩ）イオンを生成するために溶液に再導入され得る。
【００３６】
任意の蒸発器アセンブリ構成では、蒸発器アセンブリは、プロセス溶液中に存在する任意の酸化剤を水と共に蒸発させ得る。蒸発が完了した後、蒸発プロセス溶液は、溶解したマンガンイオン及び溶液中に存在する酸を含む。重要なことに、マンガンイオンは蒸発後に溶液中に残存する。
【００３７】
最終的に、蒸発プロセス溶液は、エッチングプロセス槽に添加される。蒸発プロセス溶液を添加する前に、蒸発プロセス溶液を再平衡化することが、エッチングプロセス槽の溶液に匹敵する蒸発プロセス溶液を作製するために必要とされ得る。いくつかの特に好ましい実施形態では、エッチングプロセス槽は、マンガン系エッチング溶液浴の一部である。他の好ましい実施形態では、エッチングプロセス槽は、酸系洗浄プロセスの一部である。
【００３８】
したがって、エッチング浴は、Ｍｎ（ＶＩＩ）イオン源と１種以上の酸とを含む酸性浴を含むことが特に好ましい。
【００３９】
更なる実施形態では、エッチング浴２０７は、＋７未満のマンガン種をＭｎ（ＶＩＩ）に酸化するためのＭｎ（ＶＩＩ）再生ユニットを更に含んでもよい。なお更なる実施形態では、再生ユニットは、エッチング浴２０７とは別個であってもよく、再生されたＭｎ（ＶＩＩ）は、再生ユニット内で再生された後、続いてエッチング浴２０７内に導入されてもよい。
【００４０】
用いられる方法及び可能な代替実施形態の前述の説明を考慮して、この方法に関連して達成可能なマンガン回収率の例が図４及び図５に提示されている。
【００４１】
蒸発器プロセスのプロセスフローを示す図３を参照すると、第１の蒸発器アセンブリは、蒸発アセンブリへの流入として酸洗浄液２０８に流動的に結合されており、酸洗浄液２０６又はエッチング浴２０８に流出するオプションを伴う。図４を参照すると、許容可能な結果を製造する処理条件の１つの例示的セットに関するパラメータが示されている。図５は、ある範囲の動作条件でのパラメータ下で得られた回収率をグラフ表示で例証している。
【００４２】
１．６３０以上の比重及び２ｇ／Ｌ以上のマンガン濃度を有する酸マトリックスの組成を有するエッチング浴に関して、許容可能なマンガン回収率は、最も明るい緑色の陰影は任意である様々な緑色の陰影で示されると決定された。赤色の陰影は、回復率が準最適であり、許容不可能であることが見出された条件を示している。
【００４３】
生産及び開発要件を維持する割合で実行される、混合酸マトリックス及びマンガンイオン源を妥協した洗浄溶液の非限定的な例では、マンガンイオン源に流動的に結合された蒸発器は、所望の濃度レベルを達成するために、１．８ｐｓｉｇ以下の圧力で利用される。所望の濃度レベルは、処理槽内の処理ライン速度及び溶液流体特性と相関している。特定の一実施例では、エッチング浴が比重１．６５０で動作する場合、温度を１４０°Ｆ以上に制御して０．８ｐｓｉｇ以下の圧力で、酸濃縮洗浄液に対して真空蒸発器を動作させることで、蒸気を十分に濃縮して、処理槽内に再導入することが可能になることが見出された。
【００４４】
同様に、図６は、溶液源として中和剤２０９、及び流出として酸洗浄液２０６又は酸洗浄液２０８のいずれかに流動的に結合された蒸発器システムのプロセスフローを示す。図７は、図６による例示的な実施形態のパラメータを概説する。図７は、パラメータの範囲下で得られた回収率をグラフ表示で例証している。
【００４５】
約２０〜７０％の酸マトリックス及び約２ｇ／Ｌ以上のマンガンイオンの組成物と、残りの水とを有する酸洗浄液に関して、許容可能なマンガン回収率は、最も明るい緑色の陰影は任意である様々な緑色の陰影で示されると決定された。赤色の陰影は、回復率が準最適であり、許容不可能であることが見出された条件を示している。
【００４６】
実施形態の前述の説明は、例証及び説明の目的のために提供されてきた。網羅的であること、又は本開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではないが、適用可能な場合、交換可能であり、特別に示され、又は説明されない場合であっても、選択された実施形態で使用することができる。同様に、多くの方法で変更されてもよい。そのような変更は、本開示から逸脱するものと見なされるべきではなく、そのような全ての修正は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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