一种电解压延铜箔制备方法及加工设备

技术领域

本发明涉及铜箔加工制备技术领域，特别涉及一种电解压延铜箔制备方法及加工设备。

背景技术

铜箔是制作印制电路板(PCB)、覆铜板(CCL)和锂离子电池不可缺少的主要原材料。工业用铜箔，根据其制造工艺可分为压延铜箔和电解铜箔两大类。电解铜箔是利用电化学原理通过铜电解而制成的，制成生箔的内部组织结构为垂直针状结晶构造，其生产成本相对较低。压延铜箔是利用塑性加工原理，通过对铜锭的反复轧制-退火工艺而成的，其内部组织结构为片状结晶组织，压延铜箔产品的延展性较好。现阶段，在刚性电路板的生产中主要采用电解铜箔，而压延铜箔主要用于挠性和高频电路板中。电解铜箔自20世纪30年末开始生产后，被用于电子工业，随着电子工业的发展，电解铜箔的品质在不断提高，其制造技术也在快速发展。

现有技术当中，由于电解铜箔生产成本相较于压延铜箔要低很多，但是通过现有手段制备出来的电解铜箔强度韧性、弹性系数、致密度、表面光滑度以及外观的一致性均较差，无法适用低轮廓度、高挠性以及高频高速的场合。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种电解压延铜箔制备方法及加工设备，以至少解决上述现有技术当中的不足。

本发明提供以下技术方案，一种电解压延铜箔制备方法，所述方法包括：

制备电解液，所述电解液为铜、硫酸以及水混合制成，并对所述电解液进行过滤，得到处理后的电解液；

将所述处理后的电解液置于电解槽中，所述电解槽中分别以不溶性材料为阳极、阴极辊为阴极，所述不溶性材料浸于所述处理后的电解液的底部；

预设恒速旋转所述阴极辊，使所述处理后的电解液中铜沉积至所述阴极辊上，并形成铜箔；

将所述阴极辊转出所述处理后的电解液的液面，并从所述阴极辊上连续的剥离所述铜箔，得到剥离后铜箔，对所述剥离后铜箔进行第一道处理，以得到原箔；

对所述原箔进行表面处理，得到处理后的原箔，对所述处理后的原箔进行压延，得到电解压延铜箔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将制备出的电解液中的铜沉积在恒速旋转的阴极辊的表面，并将铜剥离出来，得到剥离后铜箔，并对剥离后铜箔进行第一道处理，得到原箔，对原箔的表面进行处理，得到处理后的原箔，最后对处理后的原箔压延得到电解压延铜箔，通过先将原箔生成后，在进行压延工艺，无需进行高温压延与原材压延，从而使得电解压延铜箔的组织结构发生改变，提升电解压延铜箔的强度韧性、弹性系数、致密度、表面光滑度以及外观，以使电解压延铜箔能够适用低轮廓度、高挠性以及高频高速的场合。

进一步的，所述制备电解液，所述电解液为铜、硫酸以及水混合制成的步骤包括：

对水进行去离子处理得到去离子水，将铜、硫酸以及去离子水加入至具有溶解能力的溶铜罐中，并向所述溶铜罐中鼓入压缩空气；

对所述溶铜罐进行加热使所述铜氧化得到氧化铜，并使所述氧化铜与所述硫酸反应，得到硫酸铜水溶液；

将所述硫酸铜水溶液与贫铜电解液混合，以得到所述电解液。

进一步的，所述硫酸铜水溶液中的铜离子浓度为120mol/L-150mol/L，所述贫铜电解液中的铜离子浓度为70mol/L-100mol/L。

进一步的，所述并对所述电解液进行过滤，得到处理后的电解液的步骤包括：

采用活性炭对所述电解液进行过滤，以机械过滤的方式对所述电解液进行再次过滤，得到过滤后的电解液；

将所述过滤后的电解液置入换热器中进行温度调整，得到所述处理后的电解液。

进一步的，所述对所述剥离后铜箔进行第一道处理，以得到原箔的步骤包括：

对所述剥离后铜箔依次进行水洗以及干燥；

对水洗以及干燥后的所述剥离后铜箔进行卷曲，以得到所述原箔。

进一步的，所述对所述处理后的原箔进行压延，得到电解压延铜箔的步骤包括：

对所述处理后的原箔进行预精轧，得到预精轧后的原箔；

对所述预精轧后的原箔依次进行热处理及清洗，并对清洗后的所述预精轧后的原箔进行轧制，以得到所述电解压延铜箔。

进一步的，所述对所述预精轧后的原箔依次进行热处理及清洗的步骤包括：

对所述预精轧后的原箔进行铜带脱脂，得到脱脂后的原箔；

通过电加热的方式对所述脱脂后的原箔进行退火，并对退火完成后的所述脱脂后的原箔进行酸洗，得到退火后的原箔；

对所述退火后的原箔进行研磨清洗，并对研磨清洗后的所述退火后的原箔进行钝化，得到钝化后的原箔；

通过酸碱雾对所述钝化后的原箔进行清洗。

进一步的，所述并对清洗后的所述预精轧后的原箔进行轧制的步骤之后，所述方法还包括：

采用油雾经集气罩收集轧制过程中挥发的油雾；

基于油雾分离器采用机械分离法去除油雾。

本发明还提供一种电解压延铜箔加工设备，应用于上述的电解压延铜箔制备方法，所述加工设备包括：

电解区，所述电解区包括电解槽以及阴极辊，所述阴极辊设置在所述电解槽内；

压延区，设于所述电解区的一侧，所述压延区包括液压缸，所述液压缸的输出端连接有第一压延辊，所述第一压延辊上方设有第二压延辊；

导向区，包括若干导向辊；

其中，所述压延区上的电解压延铜箔通过若干所述导向辊连接所述电解区，所述液压缸驱动所述第一压延辊，以使所述第一压延辊与所述第二压延辊配合对所述电解压延铜箔进行压延。

进一步的，所述压延区上还设有厚度计及形状传感器辊。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的电解压延铜箔制备方法的流程图；

图2(a)为通过现有技术制备出的电解铜箔的表型外观示意图，图2(b)中为电解压延铜箔的表型外观示意图；

图3为本发明第二实施例中的电解压延铜箔加工设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

10、电解区；11、电解槽；12、阴极辊；

20、压延区；21、液压缸；22、第一压延辊；23、第二压延辊；24、厚度计；25、形状传感器辊；

30、导向区；31、导向辊。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的电解压延铜箔制备方法，所述方法包括步骤S1至步骤S5：

S1，制备电解液，所述电解液为铜、硫酸以及水混合制成，并对所述电解液进行过滤，得到处理后的电解液；

具体的，所述步骤S1包括步骤S11至步骤S15：

S11，对水进行去离子处理得到去离子水，将铜、硫酸以及去离子水加入至具有溶解能力的溶铜罐中，并向所述溶铜罐中鼓入压缩空气；

需要解释的是，在本实施例中，铜可以采用电解铜、裸铜线、铜元杆或铜米中的一种，硫酸的纯度≥95％，压缩空气可以起到供给氧气，以促使溶铜罐中有充足的氧气，另外压缩空气还能够起到搅拌的作用，促进溶铜罐内液体流动，提高溶洞速度，在本实施例中，提供压缩空气可采用空气压缩机，在本实施例中，水采用纯水，水加热可以得到蒸汽，提供蒸汽是为了给溶铜罐内加温。

S12，对所述溶铜罐进行加热使所述铜氧化得到氧化铜，并使所述氧化铜与所述硫酸反应，得到硫酸铜水溶液；

需要解释的是，在对溶铜罐进行加热时，加热时的温度控制在50t-90t，在本实施例中，加热时的温度控制在50t，从而能够使得铜氧化，以得到氧化铜，氧化铜与硫酸发生反应之后，生成硫酸铜水溶液。

S13，将所述硫酸铜水溶液与贫铜电解液混合，以得到所述电解液；

需要解释的是，在本实施例中，硫酸铜水溶液中的铜离子浓度为120mol/L-150mol/L，当硫酸铜水溶液中的铜离子浓度为120mol/L-150mol/L的区间之后，将硫酸铜水溶液与铜离子浓度为70mol/L-100mol/L的贫铜电解液进行混合，以使电解液符合工艺要求。

S14，采用活性炭对所述电解液进行过滤，以机械过滤的方式对所述电解液进行再次过滤，得到过滤后的电解液；

S15，将所述过滤后的电解液置入换热器中进行温度调整，得到所述处理后的电解液。

值得说明的是，对电解液依次进行活性炭过滤、机械过滤以及温度调整之后，得到处理后的电解液。

需要解释的是，在实际生产的过程中，处理后的电解液都是循环使用的，不断的从制循机中生产原筒，消耗处理后的电解液中的铜，而由溶铜罐不断溶铜，再经一系列过滤、温度调整、成分调整后，不断送人制筒机。这其中，利用活性炭吸附掉处理后的电解液中的有机物，机械过滤滤掉处理后的电解液中的固体颗粒物。

S2，将所述处理后的电解液置于电解槽中，所述电解槽中分别以不溶性材料为阳极、阴极辊为阴极，所述不溶性材料浸于所述处理后的电解液的底部；

需要解释的是，阴极辊为铁材制成的铁质表面辐桶，不溶性材料为含银1％优质铅银合金。

S3，预设恒速旋转所述阴极辊，使所述处理后的电解液中铜沉积至所述阴极辊上，并形成铜箔；

可以理解的是，将阴极辊与不溶性材料的阳极放入处理后的电解液中，此时通上直流电，在直流电的作用下，阴极辊上便有金属铜析出。随着阴极辊的不断转动，铜不断地在阴极辊表面上析出，而不断地将析出的金属铜从阴极辊表面上剥离，再经水洗、烘干，缠绕成卷，这就形成了铜箔。调节不同的阴极辐转速，就生产出不同厚度的铜箔。

S4，将所述阴极辊转出所述处理后的电解液的液面，并从所述阴极辊上连续的剥离所述铜箔，得到剥离后铜箔，对所述剥离后铜箔进行第一道处理，以得到原箔；

具体的，所述步骤S4包括步骤S41至步骤S42：

S41，对所述剥离后铜箔依次进行水洗以及干燥；

S42，对水洗以及干燥后的所述剥离后铜箔进行卷曲，以得到所述原箔。

S5，对所述原箔进行表面处理，得到处理后的原箔，对所述处理后的原箔进行压延，得到电解压延铜箔；

请参阅图2，图2(a)中为通过现有技术制备出的电解铜箔的表型外观，图2(b)中为电解压延铜箔的表型外观，从图中可知，电解压延铜箔的表型外观更为出色。

S51，对所述处理后的原箔进行预精轧，得到预精轧后的原箔；

需要解释的是，对处理后的原箔进行预精轧，预精轧是指原料铜带在专用轧机进行往复性压延，从而使厚度物理性减薄的过程，在本实施例中，预精轧采用冷轧的方式。

S52，对所述预精轧后的原箔依次进行热处理及清洗，并对清洗后的所述预精轧后的原箔进行轧制，以得到所述电解压延铜箔；

具体的，所述步骤S52包括步骤S521至步骤S526：

S521，对所述预精轧后的原箔进行铜带脱脂，得到脱脂后的原箔；

需要解释的是，铜带脱脂是将铜带表面的油污除掉,采用碱液脱脂。脱脂剂主要由苛性钠、碳酸钠、焦磷酸钠、偏硅酸钠和系列表面活性剂组成，易溶于水、清洗泡沫低，具有良好的水软化特性。脱脂槽内脱脂剂浓度控制在17g/L～43g/L左右，槽液温度不能超过50℃，为了维持槽内脱脂剂的纯度，需定期补加脱脂剂，还需要采用油水分离装置定期对槽内的脱脂液进行过滤维护。

S522，通过电加热的方式对所述脱脂后的原箔进行退火，并对退火完成后的所述脱脂后的原箔进行酸洗，得到退火后的原箔；

需要解释的是，采用电加热的方式进行退火，依据原箔厚度的不同，调节退火速度，实现高温快速退火。

S523，对所述退火后的原箔进行研磨清洗，并对研磨清洗后的所述退火后的原箔进行钝化，得到钝化后的原箔；

需要解释的是，研磨清洗作用是磨光退火后的原箔表面。高速旋转的研磨刷辊在反向压辊支撑及大量清水冲洗下，均匀、稳定地磨光退火后的原箔表面，可以达到相当高的表面质量。

值得说明的是，为防止退火后的原箔表面变色，需要对退火后的原箔进行钝化处理，钝化处理采用钝化剂，并以喷淋式，且停留在退火后的原箔上的时间为30s。钝化剂采用有机钝化剂苯丙三氮锉。

S524，通过酸碱雾对所述钝化后的原箔进行清洗；

S525，采用油雾经集气罩收集所述轧制过程中挥发的油雾；

S526，基于油雾分离器采用机械分离法去除油雾；

需要解释的是，在轧制的过程中会产生轧制油雾，产生的油雾经集气罩进行收集，再通过油雾处理器净化。油雾处理器采用机械分离法去除油雾，它分别由两级填料过滤室和一级不锈钢丝网过滤室构成。含油的废气经进风室进入一级填料过滤器，可将油烟中的大颗粒油雾分离下来，再进入二级填料、三级丝网精过滤室。废气中的细小雾滴在惯性的作用下与不锈钢丝网碰撞和填料收集，将雾滴捕集下来，净化后的尾气最终经分别经过排气筒排入大气中。

综上，本发明上述实施例当中的电解压延铜箔制备方法及设备，通过将制备出的电解液中的铜沉积在恒速旋转的阴极辊的表面，并将铜剥离出来，得到剥离后铜箔，并对剥离后铜箔进行第一道处理，得到原箔，对原箔的表面进行处理，得到处理后的原箔，最后对处理后的原箔压延得到电解压延铜箔，通过先将原箔生成后，在进行压延工艺，无需进行高温压延与原材压延，从而使得电解压延铜箔的组织结构发生改变，提升电解压延铜箔的强度韧性、弹性系数、致密度、表面光滑度以及外观，以使电解压延铜箔能够适用低轮廓度、高挠性以及高频高速的场合。

实施例二

请参阅图3，所示为本发明第二实施例中的电解压延铜箔加工设备，应用于上述电解压延铜箔制备方法，所述加工设备包括：

电解区，所述电解区包括电解槽以及阴极辊，所述阴极辊设置在所述电解槽内；

压延区，设于所述电解区的一侧，所述压延区包括液压缸，所述液压缸的输出端连接有第一压延辊，所述第一压延辊上方设有第二压延辊；

导向区，包括若干导向辊；

其中，所述压延区上的电解压延铜箔通过若干所述导向辊连接所述电解区，所述液压缸驱动所述第一压延辊，以使所述第一压延辊与所述第二压延辊配合对所述电解压延铜箔进行压延。

具体的，所述压延区上还设有厚度计及形状传感器辊。厚度计可以实时检测电解压延铜箔的厚度，形状传感器辊可以实时检测电解压延铜箔的外表形状。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。