一种铜箔电镀锡生产系统论文和设计-钟发平

全文摘要

本实用新型的铜箔电镀锡生产系统，沿铜箔行进路线依次设置有放卷轴、除油槽、清洗槽Ⅰ、活化槽、镀锡槽、清洗槽Ⅱ和烘干箱，其中镀锡槽上方设置有至少2个主传动辊，内部设置有至少2个液下辊，每根主传动辊与其下方的液下辊使得铜箔的位置为竖直放置，其余槽体上方各设置有2个主传动辊、槽体内部设置有1个液下辊，主传动辊和液下辊呈倒三角形分布；镀锡槽中的主传动辊连接有导电装置，既承担阴极导电功能又承担传动功能，可降低给电电压、提高给电电流，改善产品镀层质量，降低生产成本；通过收放卷恒张力和主传动辊的设计，使铜箔厚度可达0.006mm，对应宽度可达1100mm。

主设计要求

1.一种铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，沿铜箔行进路线依次设置有放卷轴(1)、除油槽(2)、清洗槽Ⅰ(3)、活化槽(4)、镀锡槽(5)、清洗槽Ⅱ(6)和烘干箱(7)，其中除油槽(2)、清洗槽Ⅰ(3)、活化槽(4)和清洗槽Ⅱ(6)的上方各设置有2个主传动辊(9)、槽体内部设置有液下辊(10)，主传动辊(9)和液下辊(10)呈倒三角形分布；镀锡槽(5)上方设置有至少2个主传动辊(9)，内部设置有至少2个液下辊(10)，每根主传动辊(9)与其下方的液下辊(10)使得铜箔的位置为竖直放置；镀锡槽(5)中的主传动辊(9)连接有导电装置；除油槽(2)包括电解除油槽(22)，电解除油槽(22)中从液下辊行进至主传动辊之间的铜箔段的两面设置有电解除油阳极(221)；清洗槽Ⅰ(3)和清洗槽Ⅱ(6)包括水洗槽，所述水洗槽上方设置有喷淋管，水洗槽底部固定有溢流隔板(31)，溢流隔板(31)和水洗槽壁构成溢流槽(32)，溢流槽(32)底部设置有出水口。

设计方案

2.如权利要求1所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，所述放卷轴(1)有2个。

3.如权利要求1所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，除油槽(2)沿铜箔行进路线依次包括化学除油槽(21)和电解除油槽(22)。

4.如权利要求1-3任意一项所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，清洗槽Ⅰ(3)沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、酸洗中和槽和水洗槽。

5.如权利要求4所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，活化槽(4)中的液下辊为张力调节辊(41)。

6.如权利要求5所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，镀锡槽(5)底部设置有溢流隔板，镀锡槽壁上固定有镀锡阳极(51)。

7.如权利要求5或6所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，所述导电装置为水冷式水银导电环。

8.如权利要求7所述的铜箔电镀锡生产系统，其特征在于，清洗槽Ⅱ(6)沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、锡保护槽、水洗槽和热水洗槽。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电镀技术领域，具体是涉及一种铜箔电镀锡生产系统。

背景技术

现有铜带镀锡技术采用的是立式电镀或水平电镀的方式进行。其中立式电镀的方式是将铜箔竖向放置在电镀区，通过系统中部和收卷的拉力带动铜箔连续移动，在每个镀区的外部进行给电操作；水平电镀是将铜箔水平放置在镀区内，在镀区外进行给电，使用收卷端及生产线中间传动装置使铜箔连续移动，从而获得所需镀层。

然而，铜箔采用水平、立式电镀面临几个问题，一是随着厚度的降低，其所能电镀的铜箔宽度会随之下降，0.1mm厚度铜箔的最大可镀宽度一般在150mm以下，0.01mm铜箔的最大可镀宽度100mm以下。二是给电距离比较大，单次给电的电流较小，同等镀层厚度情况下，给电极数增加，成本增加。三是阳极布置水平，给电极数增加的情况下，生产线的长度增加，导致产品张力控制难度大，产品品质和外观较差。

如申请号为201720882383.9的实用新型专利公开了一种铜带连续镀锡生产线，镀锡部分上端安装有废气吸风管，与废气处理塔连接并进行净化处理；沿铜带行进路线从左往右依次设置有放线架、镀锡部分以及收线机，镀锡部分包括有从左往右依次连接的脱脂清洗单元、三级水洗单元Ⅰ、酸洗预处理单元、三级水洗单元Ⅱ、至少一个镀锡单元、三级水洗单元Ⅲ、热清洗槽以及热风吹干箱。但是很明显，这种生产线长度很长，不仅占用空间大，浪费资源，能耗高，而且产品张力控制难度大，导致最终产品的品质和外观较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种清洗、除油效果好，节约能源，设备长度短，同时适用于较低厚度、较大宽度铜箔的铜箔电镀锡生产系统。

本实用新型的铜箔电镀锡生产系统，沿铜箔行进路线依次设置有放卷轴、除油槽、清洗槽Ⅰ、活化槽、镀锡槽、清洗槽Ⅱ和烘干箱，其中除油槽、清洗槽Ⅰ、活化槽和清洗槽Ⅱ的上方各设置有2个主传动辊、槽体内部设置有液下辊，主传动辊和液下辊呈倒三角形分布；镀锡槽上方设置有至少2个主传动辊，内部设置有至少2个液下辊，每根主传动辊与其下方的液下辊使得铜箔的位置为竖直放置；镀锡槽中的主传动辊连接有导电装置，除油槽包括电解除油槽，电解除油槽中从液下辊行进至主传动辊之间的铜箔段的两面设置有电解除油阳极；清洗槽Ⅰ和清洗槽Ⅱ包括水洗槽，所述水洗槽上方设置有喷淋管，水洗槽底部固定有溢流隔板，溢流隔板和水洗槽壁构成溢流槽，溢流槽底部设置有出水口。

所述主传动辊通过支架固定在槽体上方，所述液下辊固定在槽体内。因此，对于除油槽、清洗槽Ⅰ、活化槽和清洗槽Ⅱ，位于槽体上方的2个主传动辊和位于槽体内部的液下辊相当于一个三角形的三个顶点，工作过程中，铜箔放卷后，依次通过第一根主传动辊→液下辊→第二根主传动辊，从而实现铜箔的传动，因此铜箔在槽体内一直呈V型传输。

优选的，所述放卷轴有2个，即双放卷轴，目的是确保恒张力放卷。放卷轴连接有放卷机，收卷轴连接有收卷机。

优选的，除油段沿铜箔行进路线依次包括化学除油槽和电解除油槽，所述化学除油槽采用热碱液除油，电解除油槽中设置有电解除油阳极，电解除油阳极为不锈钢板，经计算只需要对铜箔的一段进行电解除油即可满足除油要求，所以只在铜箔上走的一段，即从液下辊行进至主传动辊的铜箔段进行电解除油，不仅除油效果好，而且节约能源。

优选的，清洗槽Ⅰ沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、酸洗中和槽和水洗槽。所述水洗槽上方设置有喷淋管，所述水洗槽底部固定有溢流隔板，溢流隔板和水洗槽壁构成溢流槽，溢流槽底部设置有出水口。水洗时，水从喷淋管直接喷到铜箔的表面，随着清洗的进行，水洗槽中的水累积，液面逐渐上升，当液面达到溢流隔板的高度时，水进入溢流槽，从溢流槽底部的出水口流出，保证了水洗槽中的水的清洁性，实现更好的清洗效果。

优选的，活化槽中的液下辊为张力调节辊，所述张力调节辊既可以上下摆动又可以自由转动，其主要作用是补偿在铜箔生产过程中因传动辊间误差或铜箔本身的张力不均而导致的铜箔在各槽体间的松驰现象，通过张力调节辊在自重的作用下的上下移动保持铜箔在各槽体中的张力均衡。

优选的，镀锡槽底部设置有溢流隔板，作用与水洗槽中的溢流隔板一样。镀锡槽壁上固定有镀锡阳极，镀锡阳极为钛篮装载的锡珠或锡块，钛篮固定在镀锡槽壁上，且钛篮的底面不低于液下辊的底部，钛篮的宽度大于铜箔的宽度。进一步优选的，镀锡槽中主传动辊与液下辊在同一个竖直平面内，使得铜箔和镀锡阳极的位置平行，以便在铜箔表面得到厚度均匀的锡镀层，此时铜箔在传输过程中呈u型、n型交替排布。

优选的，镀锡槽中的导电装置为旋转导电装置，主传动辊的两端连接有旋转导电装置。所述旋转导电装置为水冷式水银导电环，其优点是给电电流大，温升小，寿命长，内阻小(小于0.1毫欧)，给电连续不打火。主传动辊既承担阴极导电功能又承担传动功能，可降低给电电压、提高给电电流，改善产品镀层质量，降低生产成本。

清洗槽Ⅱ沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、锡保护槽、水洗槽和热水洗槽。所述水洗槽与清洗槽Ⅰ中的水洗槽的结构相同；锡保护槽里面装载有锡保护剂，通过锡保护剂对镀锡层进行表面处理实现对镀锡层的保护，延长其氧化时间；最后对镀锡铜箔进行一次热水清洗。

现有铜带镀锡技术采用的是立式电镀或水平电镀的方式进行。其中立式电镀仅适用于厚度为0.2mm以上的铜材，比如铜带，而不适用于厚度较小的铜箔，因为在宽度增加或厚度降低后，铜箔在重力作用下会产生打折现象；要保证铜箔在电镀槽内的位置，需给予铜箔较大的张力，较低的厚度会导致铜箔产生变形，这也限制了铜箔厚度的降低。水平电镀因在镀区外进行给电，因此铜箔阴极给电位置到镀区液面之间的距离，即给电距离较大，通常在300mm左右，在铜箔厚度降低的情况下，因铜箔截面积上单位载流量的限制，给电电流会下降，在保证电流密度的前提下，电镀极数增加，进而生产线长度增加，相应的，铜箔的张力控制难度也会随之增加。

本实用新型镀锡槽中，主传动辊和液下辊的设置使得铜箔在镀锡槽中呈u型、n型交替排布；其余每个槽体的上方设置有2个主传动辊，槽体内设置有液下辊，主传动辊和液下辊构成倒三角形排布，传输时铜箔呈V型。此外，采用主传动辊和阴极给电结合的方式，将给电距离降低至100mm以内。较小的给电距离，以及u型、n型和V型结构，有效的保证了给电电流和生产线的长度，很好的解决了上述立式和水平电镀产生的问题，铜箔厚度可薄至0.006mm，对应宽度可达1100mm；通过较短的主传动辊间距、水平走带以及张力调节辊的设置，可使铜箔的张力保持恒定和可控。

此外，镀锡槽外设置有电源，阴极为铜箔，阳极为装有锡块或锡珠的钛篮，主传动辊的两端安装有旋转导电装置，且主传动辊和铜箔一起连接电源的负极，装有锡块或锡珠的钛篮连接电源的正极。所述电源为整流器，所述旋转导电装置为水冷式水银导电环。由于主传动辊两端安装有旋转导电装置，因此主传动辊也是导电辊，既承担阴极导电功能又承担传动功能，可大大缩短铜箔阴极给电位置到镀区液面之间的距离，即给电距离，至100mm以内，从而降低给电电压，提高给电电流，提高铜箔走速，不仅能改善产品镀层质量，而且能大幅度减少设备占地面积，从而降低生产成本，提高效率。

本实用新型的工作流程为：铜箔放卷→除油→清洗→活化→镀锡→清洗→烘干→收卷。采用水平V型镀的方式，使用双放卷轴恒张力放卷，铜箔经过放卷过渡辊进入除油槽，除油槽一直至烘干箱上部均安装有主传动辊，除油槽第一根主传动辊带动铜箔从放卷机上拉出，经过第二根除油主传动辊及液下辊卷绕后进入清洗槽Ⅰ，经过二次水洗主传动辊及液下辊后进入活化槽，经过活化槽张力调节辊和主传动辊后进入镀锡槽，在镀锡槽中，主传动辊既承担阴极导电功能又承担传动功能，铜箔经过镀锡槽主传动辊及液下辊后，获得要求的镀层，再进入清洗槽Ⅱ，在经过清洗槽Ⅱ的主传动辊及液下辊后进入烘干箱，在清洗槽Ⅱ中附带有锡保护槽，对清洗完毕后的镀锡铜箔进行表面镀层防护。烘干箱采用热风烘干，经过烘干箱前后的主传动辊后产品进入收卷机，收卷机采用电机带动磁粉离合器进行恒张力主动收卷。

需要指出的是，在镀锡槽中，铜箔在传输过程中呈u型、n型交替排布，也可以认为是广义上的V型排布。

本实用新型的有益效果有：

1.本实用新型在电解除油槽中从液下辊行进至主传动辊之间的铜箔段的两面设置有电解除油阳极，不仅除油效果好，而且节约能源，降低能耗。

2.本实用新型在水洗槽内设置有溢流槽，且底部设置有出水口，利用持续流动的水，清洗效果好。

3.本实用新型采用V型电镀的方式，在同等镀层厚度及走速的情况下，大大缩短设备长度。

4.本实用新型采用主传动辊和阴极给电结合的方式，给电距离在100mm以内，可降低给电电压及提高给电电流，从而改善产品镀层质量，降低生产成本。

5.本实用新型通过收放卷恒张力和中间主传动辊的设计，铜箔厚度可达0.006mm，宽度可达1100mm。

6.本实用新型的活化槽内设计有张力调节辊，消除了所有主传动辊间的传动误差，保证了张力的均匀、可控。

附图说明

图1为本实用新型的铜箔电镀锡生产系统的结构示意图。

其中，1-放卷轴，2-除油槽，21-化学除油槽，22-电解除油槽，221-电解除油阳极，3-清洗槽Ⅰ，31-溢流隔板，32-溢流槽，4-活化槽，41-张力调节辊，5-镀锡槽，51-镀锡阳极，6-清洗槽Ⅱ，7-烘干箱，8-收卷轴，9-主传动辊，10-液下辊。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的铜箔电镀锡生产系统，沿铜箔行进路线依次设置有放卷轴1、除油槽2、清洗槽Ⅰ3、活化槽4、镀锡槽5、清洗槽Ⅱ6和烘干箱7，其中除油槽2、清洗槽Ⅰ3、活化槽4和清洗槽Ⅱ6的上方各设置有2个主传动辊9、槽体内部设置有液下辊10，主传动辊9和液下辊10呈倒三角形分布；镀锡槽5上方设置有至少2个主传动辊9，内部设置有至少2个液下辊10，每根主传动辊9与其下方的液下辊10使得铜箔的位置为竖直放置，镀锡槽5中的主传动辊9的两端安装有导电装置；除油槽包括电解除油槽22，电解除油槽22中从液下辊行进至主传动辊之间的铜箔段的两面设置有电解除油阳极221；清洗槽Ⅰ3和清洗槽Ⅱ6包括水洗槽，所述水洗槽上方设置有喷淋管，水洗槽底部固定有溢流隔板31，溢流隔板31和水洗槽壁构成溢流槽32，溢流槽32底部设置有出水口。

所述主传动辊9通过支架固定在槽体上方，所述液下辊10位于槽体内。因此，对于除油槽2、清洗槽Ⅰ3、活化槽4和清洗槽Ⅱ6，位于槽体上方的2个主传动辊9和位于槽体内部的液下辊10相当于一个三角形的三个顶点，呈倒三角形排布。对于镀锡槽5，位于镀锡槽上方的主传动辊9与位于槽体内的液下辊10使得铜箔在竖直平面内与镀锡阳极平行，铜箔传输过程中呈u型、n型交替分布，广义上也可称为V型分布。铜箔放卷后，依次通过第一根主传动辊→液下辊→第二根主传动辊，从而实现铜箔的传动。因此在整个电镀锡生产系统中，铜箔在槽体内一直呈V型分布，相对于目前的水平电镀和立式电镀生产线而言，可以大大缩短生产线长度，节约空间资源。

优选的，所述放卷轴1有2个，即双放卷轴，目的是确保恒张力放卷。放卷轴1连接有放卷机，收卷轴8连接有收卷机。

优选的，除油槽2沿铜箔行进路线依次包括化学除油槽21和电解除油槽22，所述化学除油槽21采用热碱液除油，电解除油槽22中设置有电解除油阳极221，电解除油阳极221为不锈钢板，经计算只需要对铜箔的一段进行电解除油即可满足除油要求，所以在最后铜箔上走的一段，即从液下辊行进至主传动辊的铜箔段，进行电解除油，不仅除油效果好，而且节约能源。

优选的，清洗槽Ⅰ3沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、酸洗中和槽和水洗槽。所述水洗槽上方设置有喷淋管，所述水洗槽底部固定有溢流隔板31，溢流隔板31和水洗槽壁构成溢流槽32，溢流槽32底部设置有出水口。水洗时，水从喷淋管直接喷到铜箔的表面，随着清洗的进行，水洗槽中的水累积，液面逐渐上升，当液面达到溢流隔板31的高度时，水进入溢流槽32，从溢流槽32底部的出水口流出，通过使用持续流动的水，保证了水洗槽中的水的清洁性，实现更好的清洗效果。

优选的，活化槽4中的液下辊为张力调节辊41，所述张力调节辊41既可以上下摆动又可以自由转动，其主要作用是补偿在铜箔生产过程中因传动辊间误差或铜箔本身的张力不均而导致的铜箔在各槽体间的松驰现象，通过张力调节辊41在自重的作用下的上下移动保持铜箔在各槽体中的张力均衡。

优选的，镀锡槽5底部设置有溢流隔板，作用与水洗槽中的溢流隔板一样。

镀锡槽中，镀锡阳极51为钛篮装载的锡珠或锡块，钛篮通过固定在镀锡槽侧壁上的固定件竖直悬挂在镀锡槽中，且钛篮的底面不低于液下辊的底部，钛篮的宽度大于铜箔的宽度。进一步优选的，镀锡槽5的上方设置有多个主传动辊，优选为4-12个，更优选为6个。每两根主传动辊之间设置有镀锡阳极51，镀锡阳极51之间平行布置，每根主传动辊的下方对应设置有液下辊，主传动辊与液下辊错位排布，通过主传动辊与液下辊使铜箔保持竖直，与镀锡阳极51的位置平行。工作过程中，铜箔经过第一根主传动辊垂直进入镀液，再经过镀锡阳极下方连续的两个同等高度的液下辊进一步传输至第二根主传动辊，依次传输，始终保持铜箔和镀锡阳极51的位置平行，即铜箔呈u型、n型交替排布，不仅节省空间资源，而且提高镀锡效率，在铜箔表面得到厚度均匀的锡镀层。

所述导电装置优选为旋转导电装置，进一步优选为水冷式水银导电环，其优点是给电电流大，温升小，寿命长，内阻小(小于0.1毫欧)，给电连续不打火。

优选的，镀锡槽5中的液下辊的位置低于镀锡阳极51的底面，除油槽2中液下辊的位置低于电解除油阳极221的底面。

清洗槽Ⅱ6沿铜箔行进路线依次设置有水洗槽、锡保护槽、水洗槽和热水洗槽。所述水洗槽与清洗槽Ⅰ3中的水洗槽的结构相同；锡保护槽里面装载有锡保护剂，通过锡保护剂对镀锡层进行表面处理实现对镀锡层的保护，延长其氧化时间；最后对镀锡铜箔进行一次热水清洗，不仅实现更好的清洗效果，而且可以使铜箔保有一定的温度，便于后续烘干。

优选的，电解除油阳极221、镀锡阳极51都是通过安装座固定在槽体壁上的，安装座可以为塑料安装座，且电解除油阳极221和镀锡阳极51的布置为与铜箔的表面平行。

本实用新型中，所有主传动辊9和液下辊10的宽度略大于铜箔的宽度。通过主传动辊9和液下辊10使得铜箔在整个行进过程中匀速、平稳的行进，通过活化槽4中的张力调节辊41消除传动误差，保持张力均匀、可控。

本实用新型中，除油槽2、清洗槽Ⅰ3、活化槽4和清洗槽Ⅱ6相邻槽体的上方设置有主传动辊9，槽体内设置有液下辊10，主传动辊9和液下辊10构成V型排布；镀锡槽5内主传动辊和液下辊的错位排布设置使得铜箔在传输过程中呈u型、n型交替排布(在广义上也可以称为V型)，不仅保证了铜箔与各槽体内的处理液的接触面积，而且可以大大缩短生产线长度，节约空间资源，更重要的是，成功解决了目前水平电镀和立式电镀两种铜带镀锡方式的宽度与厚度不能兼顾的问题，铜箔厚度可薄至0.006mm，对应宽度可达1100mm。

此外，镀锡槽5外设置有电源，阴极为铜箔，阳极为装有锡块或锡珠的钛篮，主传动辊9的两端安装有旋转导电装置，且主传动辊9和铜箔一起连接电源的负极，装有锡块或锡珠的钛篮连接电源的正极。所述电源为整流器，所述旋转导电装置为水冷式水银导电环。由于主传动辊9两端安装有旋转导电装置，因此主传动辊9也是导电辊，既承担阴极导电功能又承担传动功能，可大大缩短给电距离为100mm以内，从而降低给电电压，提高给电电流，从而使同等镀层厚度的情况下对应走速得到提高，不仅能改善产品镀层质量，而且能大幅度减少设备占地面积，从而降低生产成本，提高效率。

本实用新型的铜箔的工作流程为：铜箔放卷→除油→清洗→活化→镀锡→清洗→烘干→收卷。采用水平V型镀的方式，使用双放卷轴恒张力放卷，铜箔经过放卷过渡辊进入除油槽2，除油槽2一直至烘干箱7上部均安装有主传动辊9，除油槽2第一根主传动辊9带动铜箔从放卷机上拉出，经过二级除油主传动辊及液下辊卷绕后进入清洗槽Ⅰ3，经过二次水洗主传动辊及液下辊后进入活化槽4，经过活化槽4的张力调节辊41和主传动辊后进入镀锡槽5，在镀锡槽5中，主传动辊9既承担阴极导电功能又承担传动功能，铜箔经过镀锡槽5主传动辊及液下辊后，获得要求的镀层，再进入清洗槽Ⅱ6，在经过清洗槽Ⅱ6的主传动辊及液下辊后进入烘干箱7，在清洗槽Ⅱ6中附带有锡保护槽，对清洗完毕后的镀锡铜箔进行表面镀层防护。烘干箱7采用热风烘干，经过烘干箱7前后的主传动辊后产品进入收卷机，收卷机采用电机带动磁粉离合器进行恒张力主动收卷。

本实用新型设备可根据客户要求，铜箔厚度可达0.006mm，宽度可达1100mm，因采用V型电镀的方式，在同等镀层厚度及走速的情况下，设备长度大大缩短。因采用主传动辊和阴极给电结合的方式，给电距离在100mm以内，可降低给电电压及提高给电电流，从而改善产品镀层质量，降低生产成本。

设计图

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