一种新型电解铜箔生产方法与流程

1.本发明涉及电解铜箔生产技术领域，尤其涉及一种新型电解铜箔生产方法。


背景技术：

2.现有的电解铜箔生产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。
3.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。


技术实现要素：

4.本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种新型电解铜箔生产方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种新型电解铜箔生产方法，铜的电沉积发生在金属环形运载带或其他适当挠性材料运载带的表面上，其中，所述运载带具有一穿过装置的路径，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所述多个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电解溶液；沿着所述运载带浸没在电解液中一侧前进的方向，在所述多个电解槽内铜离子连续沉积生成表面越来越致密的铜箔。
7.进一步，所述多个电解槽至少包括以下一个或多个参数不同：所述阳极板与所述运载带浸没在电解液中一侧间的极距、酸浓度、铜浓度、电解液温度、电解液流量、主要添加剂的种类。
8.进一步，沿所述运载带浸没在电解液中一侧前进的方向，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。
9.进一步，沿所述运载带浸没在电解液中一侧前进的方向，各个所述电解槽内的酸浓度和/或铜浓度和/或电解液温度和/或电解液流量依次增大，和/或主要添加剂的种类依次增加。
10.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。
11.进一步，各个所述电解槽内的所述酸浓度为90
‑
110g/l，铜浓度为80
‑
100g/l，电解液温度为50
‑
55℃，电解液进液流量为30
‑
50m3/h。
12.进一步，所述主要添加剂至少包括氯离子、胶原蛋白、光亮剂sps中的一种或多种。
13.进一步，将所述电解槽与所述阳极板一一对应设置，且同一所述电解槽内，将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设置为处处相等。
14.进一步，将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平板式平行设置。
15.根据本发明的另一方面提供一种铜箔产品，所述铜箔由如前所述的任意一种方法制备。
16.本发明的有益效果：
17.本发明根据电解铜箔生产过程中晶核形成和成长的特点分阶段调整电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂、极距等工艺参数，有利于连续生产表面越来越致密、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
18.图1为本发明采用的一种新型电解铜箔生箔装置结构示意图。
19.图2为本发明一实施例的运载带的a
‑
a截面示意图。
20.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
21.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。
22.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。
23.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。
24.以下结合实施例详细阐述本发明的内容。
25.根据本发明的一种实施方式提供一种新型电解铜箔生产方法，铜的电沉积发生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，其中，所述运载带1具有一穿过装置的路径，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1一侧连续横穿所述多个电解槽2并浸没在电解液中；各个所述电解槽1内对应设置可调节阳极板3并且填充电解溶液；沿着所述运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，在所述多个电解槽2内铜离子连续沉积生成表面越来越致密的铜箔。
26.进一步，控制所述多个电解槽2内铜离子沉积生成的铜箔的密度可以通过以下至少一个或多个参数的设置来实现：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、酸浓度、铜浓度、电解液温度、电解液流量、主要添加剂的种类。具体的，沿所述运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，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设置为依次减小。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表面分布的更均匀。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，极距范围为6
‑
55mm。进一步改进的，极距的范围为8
‑
12mm，配合其他工艺参数的设置，可以在节能减排的前提下连续生产表面越来越致密的铜箔，提升铜箔物理及机械性能。进一步，沿所述运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，各个所述电解槽2内的酸浓度和/或铜浓度和/或电解液温度和/或电解液流量依次增大，和/或主要添加剂的种类依次增加。各个所述电解槽2内的所述酸浓度为90
‑
110g/l，铜浓度为80
‑
100g/l，电解液温度为50
‑
55℃，电解液进液流量为30
‑
50m3/h。所述主要添加剂至少包括氯离子、胶原蛋白、光亮剂sps中的一种或多种。
27.根据本发明的另一方面提供一种铜箔产品，所述铜箔由如前所述的任意一种方法制备。
28.一种新型电解铜箔生箔装置，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所述多个电解槽2并浸没在电解液中。金属钛运载带1内侧表面及前后端面由绝缘层4密封。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。同一电解槽2内，金属钛运载带1下侧与阳极板3距离处处相等。具体的，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。金属钛运载带1浸没在电解液中一侧下方12
‑
80mm处的电解槽2相对两侧侧壁上设置电解液进液口及出液口。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。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。生成的铜箔从剥离辊503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。
29.实施例
30.一种新型电解铜箔生箔装置，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所述多个电解槽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。具体的，沿着金属钛运载带1浸没在电解液中一侧前进的方向，三个电解槽2内酸含量依次为：90
‑
100g/l,90
‑
100g/l,100
‑
110g/l；铜含量依次为：80
‑
90g/l，90
‑
95g/l，95
‑
100g/l；电解液温度依次为50℃，53℃，55℃；电解液进液流量/流速依次为30m3/h，40m3/h，50m3/h，添加剂依次为氯离子，氯离子、胶原蛋白，氯离子、胶原蛋白、光亮剂sps。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。以该方法分别生产厚度为6、8、9μm的铜箔，经过测试其理化性能参数如表1所示。
31.表1实施例生产铜箔的理化性能参数
[0032][0033]
对比例1
[0034]
以传统的阴极辊直流电解法进行对比试验，电解液酸含量为90
‑
100g/l，铜含量为80
‑
90g/l，电解液温度为50℃，电解液进液流量/流速为30m3/h，添加剂为氯离子，极距为12mm，分别生产厚度为6、8、9μm的铜箔，经过测试其理化性能参数如表2所示。
[0035]
表2对比例1生产铜箔的理化性能参数
[0036][0037][0038]
对比例2
[0039]
以传统的阴极辊直流电解法进行对比试验，电解液酸含量为90
‑
100g/l，铜含量为90
‑
95g/l，电解液温度为53℃，电解液进液流量/流速为40m3/h，添加剂为氯离子、胶原蛋白，极距为10mm，分别生产厚度为6、8、9μm的铜箔，经过测试其理化性能参数如表3所示。
[0040]
表3对比例2生产铜箔的理化性能参数
[0041][0042]
对比例3
[0043]
以传统的阴极辊直流电解法进行对比试验，电解液酸含量为100
‑
110g/l，铜含量为95
‑
100g/l，电解液温度为55℃，电解液进液流量/流速为50m3/h，添加剂为氯离子、胶原蛋白、光亮剂sps，极距为8mm，分别生产厚度为6、8、9μm的铜箔，经过测试其理化性能参数如表4所示。
[0044]
表4对比例3生产铜箔的理化性能参数
[0045]
[0046][0047]
对比上述表格可以看出，本发明根据电解铜箔生产过程中晶核形成和成长的特点分阶段调整电解溶液的浓度、温度、流量、添加剂、极距等工艺参数，有利于连续生产表面越来越致密、光滑、物理及机械性能均能满足应用需求的铜箔产品。
[0048]
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。