CN113445084B - 一种电解铜箔生箔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解铜箔生箔装置，铜箔电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的表面上；所述运载带具有一穿过装置的路径，其中，所述装置包括多个连续设置的电解槽，所述路径包括所述运载带一侧连续横穿多个所述电解槽并浸没在电解液中；各个所述电解槽内对应设置可调节阳极板并且填充不同电解溶液，且各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距互不相等。相比现有技术，本发明可以方便在生产铜箔的过程中分阶段灵活调整电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂、极距等工艺参数，有利于生产组织细密、表面光滑、物理及机械性能均能满足应用需求的铜箔产品。

Description

一种电解铜箔生箔装置

技术领域

本发明涉及电解铜箔生产设备技术领域，尤其涉及一种电解铜箔生箔装置。

背景技术

现有的电解铜箔生产设备主要采用辊式连续电解法，其原理是以阴极铜或与阴极铜同等纯度的电线返回料为原料，使其在含有硫酸的酸性硫酸铜溶液中溶解并离子化，在以不溶性材料为阳极，底部浸在硫酸铜电解液中快速旋转的阴极辊为阴极的电解槽中进行电解，溶液中的铜离子沉积到阴极辊筒表面形成铜箔，铜箔的厚度由阴极辊电流密度和阴极辊转速所控制。该方法虽被普遍采用，但仍存在电流密度调节不灵活、后处理需要在单独设备上进行、无法生产特别薄的金属箔等缺陷。目前虽然也有提出通过在不同电解槽内单独设置导电辊来实现不同阶段的电流密度的调节，但是其一，该种结构每个电解槽需要至少2-3个传动辊及两个导电辊，结构十分复杂，安装及维护起来都及其不方便，不利于成本控制。其二，采用该方法，运载带在不同电解槽内的传送过程中无法实现不间断地连续电沉积，造成电力的浪费，增加产品性能的不可控性。其三，运载带双面镀金属，与传动辊接触一面金属镀层的完整性及各方面性能容易受影响。

铜的电结晶过程是一个相当复杂的过程，在阴极电解铜箔形成的过程中，有两个平行的过程：晶核的形成和晶体的成长。实际上，在铜箔的电解沉积过程中，有一部分原子在进行晶核形成，另一部分在进行晶体成长，而晶核的形成速度和其成长速度决定了所得到的结晶的粗细。在电解铜箔的生箔生产过程中，人们总是希望晶核的形成速度能够进行较快而晶核成长速度较慢，这样，所得到的铜箔的组织较细密，铜箔性能较高。因此如何影响晶核的形成、成长的速度及进程，从而生产组织细密、表面光滑、物理及机械性能均能满足应用需求的铜箔产品便成为非常具有现实意义的研究课题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种电解铜箔生箔装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电解铜箔生箔装置，铜箔电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的表面上；所述运载带具有一穿过装置的路径，其中，所述装置包括多个连续设置的电解槽，所述路径包括所述运载带一侧连续横穿多个所述电解槽并浸没在电解液中；各个所述电解槽内对应设置可调节阳极板并且填充不同电解溶液，且各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距互不相等。

进一步，沿所述运载带浸没在电解液中一侧前进的方向，填充于各个所述电解槽内的所述电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类依次增加，各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距依次减小。

进一步，所述电解槽与所述阳极板一一对应设置，同一所述电解槽内，所述运载带浸没在电解液中一侧与对应设置的所述阳极板极距处处相等。

进一步，铜箔通过第一手段电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的一侧表面上；其中，所述第一手段包括利用绝缘层将所述运载带的另一侧表面及前后端面密封。

进一步，所述运载带浸没在电解液中一侧与所述阳极板为平板式平行布置。

进一步，各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距为6-55mm。

进一步，所述金属环形运载带由钛原料或表面镀贵金属的复合材料制成。

进一步，所述运载带浸没在电解液中一侧下方预设距离处各个所述电解槽的相对两侧的侧壁上分别设置电解液进液口及出液口，所述电解液进液口或出液口设有可调节流量大小的控制阀门，和/或所述电解液进液口或出液口的大小可调，所述预设距离为12-80mm。

进一步，所述运载带由传动件组循环传动，所述传动件组包括分别设置在两侧端部的所述电解槽内的下传动件组、分别设置在多个所述电解槽上方外部两侧的上传动件组，位于多个所述电解槽一侧的所述上传动件组包括上传动件和金属箔剥离件，所述运载带上侧一端的内侧面绕于所述上传动件上且其外侧面与所述金属箔剥离件表面抵压接触，所述上传动件和所述金属剥离件向相反方向转动，所述运载带沿所述下传动件组和上传动件组循环传动。

进一步，还包括钝化处理装置、收卷装置，所述钝化处理装置包括钝化处理槽、位于所述钝化处理槽槽口两侧的上传动件组、位于所述钝化处理槽内部可使金属箔充分浸没在钝化溶液中的下传动件组，所述金属箔由所述金属剥离辊剥离后，通过所述钝化处理装置后表面生成防氧化层，然后由所述收卷装置卷收。

本发明的有益效果：

本发明根据电解铜箔生产过程中晶核形成和成长的特点设计了一种电解铜箔生箔装置，其可以方便在生产铜箔的过程中分阶段灵活调整电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂、极距等工艺参数，有利于生产组织细密、表面光滑、物理及机械性能均能满足应用需求的铜箔产品。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种电解铜箔生箔装置结构示意图。

图2为本发明另一实施例的一种电解铜箔生箔装置结构示意图。

图3为本发明一实施例的运载带的A-A截面示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”、“一面”、“另一面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例详细阐述本发明的内容。

请参阅图1-3，根据本发明的一个方面提供一种电解铜箔生箔装置，铜箔电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带1的表面上；所述运载带1具有一穿过装置的路径，其中，所述装置包括多个连续设置的电解槽2，所述路径包括所述运载带1一侧连续横穿多个所述电解槽2并浸没在电解液中；各个所述电解槽2内对应设置可调节阳极板3并且填充不同电解溶液，且各个所述电解槽2内的所述阳极板3与所述运载带1浸没在电解液中一侧间的极距可以相等或不相等。具体的，所述运载带1一侧可以经过相邻电解槽2侧壁上预留的间隙横穿多个所述电解槽2并浸没在电解液中。该间隙的大小设置为不影响运载带1的顺畅通过且不会与运载带1上沉积的金属接触。同时，该间隙也不能设置过大以避免相邻电解槽2内的溶液从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散。所述阳极板3可以是设置在所述运载带1浸没在电解液中一侧的下方第一预设距离处，通过调节所述阳极板3高度可调节所述阳极板3与所述运载带1浸没在电解液中一侧间的极距。具体的，阳极板可通过在固定处加减具有一定厚度的垫片等方式微调与所述运载带1浸没在电解液中一侧间的极距。电解铜箔的生产，其实质是铜离子借助直流电的作用在阴极上进行放电还原的过程。因此电流在阴极上的分布状态会在一定程度上影响铜离子沉积的均匀性。实验表明，在其他条件一定时，增大极距可以使电流在阴极便面分布的更均匀。但是阴阳极极距增大，电解所需要的槽电压也要增大，这样就要消耗更多的电能。本发明中，配合其他工艺参数，极距范围为6-55mm。进一步改进的，极距的范围为8-12mm。由于电解过程中阳极的腐蚀会造成电耗增加、金属箔产品均匀性变差等弊端，阳极板3可以选用特殊的不溶性阳极材料制成，例如，铅锑合金或铅银合金阳极，或者DSA钛阳极等。运载带1可以选用纯钛、不锈钢表面镀贵金属（例如，铬、铭、钛等）等材质。

进一步，沿所述运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，填充于各个所述电解槽2内的所述电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类依次增加，各个所述电解槽2内的所述阳极板3与所述运载带1浸没在电解液中一侧间的极距依次减小。并且，沿着金属钛运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，电解槽的宽度依次减小。也就是说，各个电解槽内，金属钛运载带1浸没在电解液中的长度依次减小。在反应刚开始的阶段，铜离子的电沉积主要在阴极表面进行，受添加剂的影响小，本发明的装置可以允许相应调整减少初始阶段的添加剂的种类，这样不仅有利于晶核的形成减缓晶体的成长，还可以减少添加剂的用量，节约生产成本。而随着电沉积进行到一定程度，电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类逐步增加，极距逐步减小，可以沉积越来越致密的组织，使铜箔的表面组织更加致密、光亮。

进一步，所述电解槽2与所述阳极板3一一对应设置，同一所述电解槽2内，所述运载带1浸没在电解液中一侧与对应设置的所述阳极板3极距处处相等。进一步改进的，所述运载带1浸没在电解液中一侧与所述阳极板3为平板式平行布置。在电解铜箔生产实践中，大部分企业多采用辊筒状阴极，它虽然也是一种等距电极，但它的边缘并不完全被电解槽包封，而是悬挂在电解液的中间。这样，阴极的边缘与电解槽和电解液液面存在着距离。因而阴极边缘的电力线就比较密集，边缘的电流密度就大于中间部分的电流密度。边缘效应使得电流和金属在阴极辊表面不能均匀分布，因此必须通过特殊的方法才可以消除。本发明中，阴极、阳极均为平行板，阴极与阳极各部分的距离完全相等，阴极的边缘都被电解槽的电解液所限制住，则阴极上各部分的电流分布是均匀的。

进一步，铜箔通过第一手段电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带1的一侧表面上；其中，所述第一手段包括利用绝缘层4将所述运载带1的另一侧表面及前后端面密封。绝缘层4可以使金属沉积在运载带1浸没在电解液中一侧的下表面方便后续金属箔的剥离和卷收，还可以避免运载带1浸没在电解液中一侧上表面及前后端面被电解液腐蚀，保证生产过程的稳定性。

进一步，所述运载带1浸没在电解液中一侧下方预设距离处各个所述电解槽2的相对两侧的侧壁上分别设置电解液进液口201及出液口202，所述电解液进液口201或出液口202设有可调节流量大小的控制阀门，和/或所述电解液进液口201或出液口202的大小可调，所述预设距离为12-80mm。进一步改进的，所述预设距离可以设置为16-25mm。并且所述电解液进液口201可以是居中设置，或者同一所述电解槽2上可以设置多个间隔较小的进液口201，以提高进液的均匀程度，并减小因离子流动性不足带来的其他问题。

进一步，所述运载带1由传动件组循环传动，传动件组包括分别设置在两侧端部的所述电解槽2内的下传动件一51和下传动件二52、分别设置在多个所述电解槽2上方外部两侧的上传动件组53和54，位于多个所述电解槽2一侧的所述上传动件组53包括上传动件一531和补偿件532，所述上传动件一531的直径大于所述补偿件532的直径，位于所述电解槽2另一侧的所述上传动件组54包括上传动件二541和金属箔剥离件542，所述运载带1上部一端的内侧面绕于所述上传动件二541的辊面上且其外侧面与所述金属箔剥离件542辊面抵压接触，所述运载带1沿所述下传动件一51、下传动件二52、上传动件二541、上传动件一531、补偿件532、下传动件一51循环传动。所述传动件设置为使所述运载带1具有适合的张力。当沉积有金属箔的运载带12外侧面运行到上传动件二541处时，一方面运载带1绕传动件组继续向前运行，另一方面与运载带1运行方向相反的方向上，运载带1外侧面由于抵压接触所述金属箔剥离件542的表面，可将金属箔从运载带1上剥离下来并沿该相反方向传送到下一级装置。根据发明的一种具体实施方式，所述传动件、补偿件、金属箔剥离件可以为辊状结构。生产中，阳极板3接直流电正极，运载带1接直流电负极，且运载带接入直流电的方式可以通过在下传动件一51和下传动件二52上分别设置导电辊501、502实现。如图所示，所述导电辊501、502表面抵靠运载带1内侧面，并连接电源负极。

进一步，还包括钝化处理装置6、收卷装置7。所述钝化处理装置6包括钝化处理槽61、位于所述钝化处理槽61槽口两侧的上传动件三62和上传动件四63、位于所述钝化处理槽61内部可使金属箔充分浸没在钝化溶液中的下传动件三64，所述上传动件三62和上传动件四63外侧分别设有压紧件65，所述金属箔通过所述钝化处理装置6后表面生成防氧化层，然后由所述收卷装置7卷收。根据本发明的一种实施方式，所述钝化溶液可以是具有一定浓度的重铬酸钾溶液等。进一步根据本发明的一种实施方式，所述传动件、压紧件可以是辊状结构。

以下通过本发明的一种具体实施方式进行详细说明。

如图1所述，一种电解铜箔生箔装置，包括金属钛运载带1、三个并列邻接设置的立式电解槽2、钝化处理装置6、收卷装置7。金属钛运载带1由如前所述的传动件组循环传动，且金属钛运载带1下侧经过相邻电解槽2侧壁上预留的间隙横穿多个所述电解槽2并浸没在电解液中。各个电解槽2内，金属钛运载带1下侧的下方分别设置一可调节高度的阳极板3，且金属钛运载带1下侧和阳极板3为平板式平行布置。阳极板3接直流电正极，运载带1通过在下传动件一51和下传动件二52上分别设置导电辊501、502接直流电负极。沿着金属钛运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，阳极板3与金属钛运载带1下侧的距离依次为12mm,10mm, 8mm。沿着金属钛运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，各个电解槽内填充的电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类依次增加。生成的铜箔从剥离辊542剥离后，送入填充有适当浓度的重铬酸钾溶液中生成一层铬防氧化层，后送入卷收装置7进行卷收。

本发明改变现有电解铜箔生产设备一锅液的做法，创新性的设计了如前所述的一种电解铜箔生箔装置，对于铜离子在运载带上沉积的不同阶段，各个工艺参数可作针对性调整，且阴阳极间的极距也可以适应性调整，不仅有助于生产高质量的金属箔产品，还简化了设备和工艺流程，节约了生产成本。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，

铜箔电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的表面上；

所述运载带具有一穿过装置的路径，其中，所述装置包括多个连续设置的电解槽，所述路径包括所述运载带一侧连续横穿多个所述电解槽并浸没在电解液中，所述运载带一侧经过相邻电解槽侧壁上预留的间隙横穿多个所述电解槽并浸没在电解液中，该间隙的大小设置为不影响所述运载带的顺畅通过且不会与所述运载带上沉积的金属接触，同时，该间隙也不能设置过大以避免相邻所述电解槽内的溶液从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散；

各个所述电解槽内对应设置可调节阳极板并且填充不同电解溶液，且各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距互不相等，沿着所述运载带浸没在所述电解液中一侧前进的方向，所述阳极板与所述运载带下侧的距离依次为12mm、10mm、8mm，各个所述电解槽内填充的电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类依次增加；

铜箔通过第一手段电沉积在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的一侧表面上；其中，所述第一手段包括利用绝缘层将所述运载带的另一侧表面及前后端面密封。

2.根据权利要求1所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，沿所述运载带浸没在电解液中一侧前进的方向，填充于各个所述电解槽内的所述电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂种类依次增加，各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距依次减小。

3.根据权利要求2所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，所述电解槽与所述阳极板一一对应设置，同一电解槽内，所述运载带浸没在电解液中一侧与对应设置的所述阳极板极距处处相等。

4.根据权利要求1所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，所述运载带浸没在电解液中一侧与所述阳极板为平板式平行布置。

5.根据权利要求4所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，各个所述电解槽内的所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距为6-55mm。

6.根据权利要求5所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，所述金属环形运载带由钛原料或表面镀贵金属的复合材料制成。

7.根据权利要求6所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，所述运载带浸没在电解液中一侧下方预设距离处各个所述电解槽的相对两侧的侧壁上分别设置电解液进液口及出液口，所述电解液进液口或出液口设有可调节流量大小的控制阀门，和/或所述电解液进液口或出液口的大小可调，所述预设距离为12-80mm。

8.根据权利要求7所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，所述运载带由传动件组循环传动，所述传动件组包括分别设置在两侧端部的所述电解槽内的下传动件组、分别设置在多个所述电解槽上方外部两侧的上传动件组，位于多个所述电解槽一侧的所述上传动件组包括上传动件和金属箔剥离件，所述运载带上侧一端的内侧面绕于所述上传动件上且其外侧面与所述金属箔剥离件表面抵压接触，所述上传动件和所述金属剥离件向相反方向转动，所述运载带沿所述下传动件组和上传动件组循环传动。

9.根据权利要求8所述的一种电解铜箔生箔装置，其特征在于，还包括钝化处理装置、收卷装置，所述钝化处理装置包括钝化处理槽、位于所述钝化处理槽槽口两侧的上传动件组、位于所述钝化处理槽内部可使金属箔充分浸没在钝化溶液中的下传动件组，所述金属箔由所述金属剥离辊剥离后，通过所述钝化处理装置后表面生成防氧化层，然后由所述收卷装置卷收。

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