电解铜箔表面粗糙产生的原因
产生原因#分析
(1)过滤器的过滤压力达到工艺规定的上限值时,一定要停机刷洗过滤布。如果不停机继续生产,必然增大过滤压力,压力增大易使过滤布变形,造成过滤布的孔隙增大。一些泥沙透过过滤布,随电解液进入了净液池里,再到电解槽里造成铜箔粗糙。
过滤布是高分子化学纤维材料,有一定的弹性,压力大,变形大。温度高会变软,过滤孔隙会变大。而且随着压力和温度的增大,孔隙也增大。事实证明当过滤压力过大时,过滤布上没有滤上物,是非常干净的。因为压力过大等于用高压冲洗过滤布了,过滤布上不可能有滤饼或滤上物。很多工厂的过滤压力过大把过滤片的不锈钢骨架都扭变形了,化纤的过滤布能不变形吗!所以化纤材料已不适合这种电解铜箔生产的过滤要求。如果采用化纤材料过滤电解液,最好采用低温、低压的电解液过滤工艺,高温高压是不符合道理的。
(2)过滤布的品种和过滤精度在选择中不正确。例如,选择的过滤布太薄,或太软,及过滤精度太粗了。在液温高时更软了,在压力大的情况下过滤布膨胀变形大,使孔隙更大了。一些微小颗粒在过滤压力的作用下会透过过滤布,增加电解液里的杂质,使铜箔结晶粗大,造成铜箔粗糙。
(3)过滤布缝合的不严密,有的该打折的没打折,该用细针缝制的没有用细针,针孔有缝隙。造成泥沙漏滤,过滤布最好不用缝纫机缝制,用胶黏结压制,这样没有针眼,没有缝隙。如有经济实力用不锈钢细丝编织的过滤布是最好的,在较高的液温和压力下不产生微变,利于精细过滤,过滤效果稳定,是防止铜箔粗糙和针孔的最好的过滤机,但过滤压力也不能超过0.34Mpa,过滤片里面的骨架是实心的,不存在变形问题,表面也是挂硅藻土的。这说明过滤压力大是不好的,或根本就不对,这种过滤机刷洗十分方便,非常省水。
(4)过滤机里面的过滤片进液和出液小管的接头,如果连接不严密,有缝隙,会使液中的泥沙从缝隙进入净液里,引起铜箔结晶粗糙和针孔。因为过滤布上有滤上物,所以有阻力,而缝隙没有阻力,所以电解液带着赃物极易从缝隙进入净液槽里,这种问题一般不宜被人发现,铜箔粗糙、出针孔也没有人怀疑这里出问题,使没有经验的人不知所措。
(5)过滤电解液的泵的扬程不能选得太大,挂硅藻土的不宜超过35米,不挂硅藻土不宜20米(先挂滤饼再用于生产)。因为扬程太大会造成过滤压力过大,穿透力太强了,相当高压冲洗。使一些杂质穿透过滤布进入净液槽里,造成电解液里的杂质含量偏大,不利于铜箔的细化结晶,时间长了导致铜箔粗糙。
(6)新过滤布在使用之前,必须经过弱酸、弱碱水溶液的浸泡,同时最好用尼龙刷子刷一刷,把一些不结实的容易脱离的纤维刷掉,否则,会造成铜箔粗糙。新过滤布上有高分子和低分子可溶物,如不先把这些高分子可溶物去除,在生产使用时,一些高分子可溶物经50—60度的硫酸铜水溶液长时间浸泡、腐蚀,有些高分子可溶物溶解进入电解液里,会严重影响铜箔结晶质量,造成铜箔结晶粗大疏松,铜箔出针孔和粗糙。
(7)电解铜箔生产配制电解液用的水,必须是纯水。水中如有油、漆、脂、动植物腐殖脂、细泥等杂质进入电解液中都能引起铜箔粗糙。这些杂质在水里去出比较困难,极易进入电解液里。纯水蓄水池表面如果是糊玻璃钢的,必须待玻璃钢彻底固化干了之后,先用弱酸水刷洗,再用弱碱水刷洗,把玻璃钢里的高分子可溶物彻底去除后,再蓄水用于生产,否则会造成铜箔粗糙。环氧玻璃钢在有一定温度的纯水浸泡时,一些高分子可溶物会溶入水里,用这种水配制电解液会造成铜箔粗糙和针孔,用这种水洗箔会造成铜箔表面出现黄色污点,是一些黄色小道道和小点点。铜箔生产用水的蓄水池最好用聚氯乙烯等朔料制作,因为水温较低,朔料不变型。不能用铁的,也不能用混凝土作蓄水池。因为铜箔生产用水都是经过特殊处理,搞不好有时呈弱酸性,有时呈弱碱性,铁和水泥都会被腐蚀。被腐蚀下来的铁和水泥成为水中的杂质,进入电解液容易导致铜箔粗糙。
(8)阳极电流分布不均,在电流密度高的地方,与此相对应的阴极铜箔上会出现从头到尾的一条粗糙和偏厚,因为阳极的位置是固定的。造成相对应的阴极面积区域内铜离子缺乏,导致阴极析氢,铜箔出现粗糙,粗糙时铜箔普遍偏厚。阳极电流密度小的地方,铜箔偏薄。一般情况阳极电流密度高的地方正是极距偏小的地方,使电解液循环量偏小,铜离子不足,造成阴极析氢铜箔粗糙,有时极距相差二毫米,铜箔厚度就相差三微米,从铜箔卷上明显看到毛面的小疙瘩把光面反压露出来的小包包。
(9)采用浸泡式溶铜时,不能采用过高温度和小供风量的溶铜方法。液温过高会降低空气在溶液里的溶解度,这样会造成溶液里缺氧,影响铜的正常溶解,液温度过高(90度以上)电解液里缺乏空气,溶铜罐里原料少压不住风时,会引起铜溶解成原子铜粉漂浮在液里。这种铜粉进入电解槽里必然使铜箔粗糙,在电解铜箔生产过程中铜粉极易吸附于阴极表面长大,被铜晶粒包起来,铜箔较厚可以把铜粉包在里面,铜箔较薄则把铜粉包上一部分,另一半突出在外面,形成铜疙瘩。当遇到某个硬物刮碰时,铜疙瘩被从铜箔上刮碰掉了,此处则成了针孔。电解液里有铜粉,在阴极上附着长大,但它是铜箔晶格包上的一个瘤儿,不与铜箔晶格结晶在一起。在溶铜制液方面任何时候不要靠大大的提高温度来提高溶铜速度,有人在原料不足压不住风时靠提高液温度来提高溶铜速度,这样做容易产生铜粉,因压不住风,把溶铜罐底儿沉积的赃物都搅拨起来了,造成电解液脏。液温度高和液脏都极易造成铜箔粗糙,如果两方面都同时出现,对铜箔生产极为不利。
(10)电解铜箔生产采用单槽加胶,要防止加胶管路倒流进入硫酸铜电解液,如果硫酸铜溶液倒流进加胶管里,必然在加胶管路里结晶,堵死加胶管路,造成加不进胶水引起铜箔粗糙。加胶管路比较细小,胶水温度低,要经常用热水疏通加胶管路,防止长时间使用因明胶黏附在管壁上,形成栓塞把管路堵死,或使管路窄小,加不进去胶水。电解槽里加不进明胶,使铜箔失去整平剂,导致铜箔粗糙,所以明胶浓度小一些好,保持胶水的温度在50度为好。胶水不用时一定要把管路放空,防止明胶凝结在管壁上,最好用热水冲洗干净。
(11)电解槽供液管路末端应安一个排污阀,最好与回液管路相连,当电解液从高位槽流出之后,顺着工艺管路向前直冲,把管路里的泥沙等污物一直冲到末端,如果没有排污管路,这些污物就会在此处涡着,旋转,之后逐渐地进入末端的电解槽里。造成这个电解槽产出的铜箔粗糙、长疙瘩和出针孔,这就是有些铜箔厂工艺管路末端的电解槽始终出针孔和粗糙的原因。刚开槽的时候可以把排污阀开大一些,利于排污,正常生产时再把阀门关小,但不能关死,一定保持有液流,保持电解液不结晶就可以了。
(12)如果生产系统设计的电解液循环量不够,但用户急着要产量,必须保持高电流生产,造成铜箔粗糙。遇到这种情况可以适当的增大一点胶量,同时要增大活性炭过滤量,必须把多余的残胶吸附出去。最好是适当降低电流,从根本上解决问题还是增大电解液的循环量。一定要记住,增大胶量的同时必须加强电解液的活性炭过滤,增大明胶的添加量时电解液必须十分洁净的。明胶表面会粘附上杂质,当明胶在阴极上吸附时把杂质也带到阴极表面,使起整平作用的明胶反而成了有害的杂质,极易造成铜箔粗糙。
(13)电解槽极距太小,电流较大,使电解液循环量不足,在电流密度不调小的情况下,铜箔会粗糙。因为液量不足,使阴极表面铜离子供给不足,不能满足阴极析出对铜离子的需求,阴极表面瞬间没有铜离子供其析出。阴极在电能的作用下不可避免地要进行反应,氢离子在阴极附近的浓度比在溶液中的含量高,在阴极表面没有铜离子必然造成氢离子的析出。铜箔中有氢离子存在,使铜箔粗糙,即氢脆,析氢严重时从极间不停的冒气泡。铜箔从阴极辊上剥离困难,甚至剥离不下来,因为阴极辊表面被氢烧得粗糙了,铜箔自然也是粗糙的。解决这个问题的方法,短时间可以降低电流密度,长远之计是解决极距太小问题,极距小就利于长瘤,粗糙。最好适当的增大极距,经验说明不是极距越小越好,适度最好。
(14)电解铜箔生产的高位槽高度不够,高位槽液面与电解槽液面的位差太小,势能小,使电解液在电解槽极间流动的无力,达不到激烈搅拌的效果,达不到电解液流动的目的。电解槽极间的浓差极化得不到改善,同时对阴极、阳极表面析出的气泡无冲击力,不能把这些气泡及时冲走,影响了电极表面反应的均匀一致性、稳定性,造成铜箔位错、孔穴增多粗糙。流速增大使扩散层减小,过电位下降,相当于氢离子浓度下降,明胶浓度提高,铜箔平整性增强。目前铜箔粗糙的问题在很多生产厂家已经不存在了。