CN101790600B - 用于从阴极板剥离金属的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于从阴极板剥离金属的设备，其中一部分金属已经从阴极板分离以在该部分金属和阴极板之间形成间隙，该设备包括至少一个用于定位在金属和阴极板之间的间隙中的辊和用于沿着阴极板或者金属驱动辊以使得金属从阴极板剥离的驱动装置。

Description

用于从阴极板剥离金属的设备

技术领域

本发明涉及用于从阴极板剥离金属的设备。本发明还涉及用于从阴极板剥离金属的方法。

背景技术

利用电化工艺的生产金属包括在阴极板上沉积金属。许多不同的金属可以通过利用这样的工艺获得，包括铜、镍、锌、钴等。例如，在铜的电积金属法和电解精炼中，铜金属沉积在不锈钢阴极板上。当沉积的铜金属已经生长到期望厚度时，阴极板从电解池中移除，沉积的金属从阴极板剥离。

从阴极板剥离沉积的金属期望地是利用大量的自动化工艺进行以为了在剥离厂中实现高的产出。例如，在美国专利No.4840710中，该专利的整个内容在此被引用作为参考，描述了一种用于从阴极剥离电沉积的铜的方法，在该方法中，阴极折曲超过沉积金属和阴极之间的粘着接合强度的量；但是不超过阴极的弹性极限。这使得至少一部分沉积金属从阴极分离，从而在一部分沉积金属和阴极之间留下间隙。沉积金属然后通过利用沿着沉积金属和阴极的表面滑动的楔而从阴极剥离。美国专利No.4840710还描述了一种利用吹气来从阴极剥离沉积金属的方法。

美国专利No.4840710的方法已经在全球范围内在许多铜厂中商业化实施，并且该方法形成可从本申请人处商购的ISAPROCESSTM技术的一部分。

当金属沉积在阴极板上时，边缘条典型地布置在阴极板的竖直边缘上以为了防止金属沿着阴极板的竖直或者侧边缘沉积。结果，金属片沉积在阴极板的每侧上。在阴极板的每侧上的这些金属片并不沿着它们的竖直边缘彼此结合。

在一些工厂中，阴极板的底部边缘在沉积金属于其上之前用蜡覆盖或者配置底部条。这防止金属沿着阴极板的底部边缘沉积，结果，沉积在阴极板每侧上的金属片保持彼此分离。

在其它工厂中，阴极板的底部边缘在沉积金属之前没有打蜡或者配置底部条，这导致金属同样沿着阴极板的底部边缘沉积。在这些工厂中，沉积在阴极板每侧上的金属片通过沿着底部边缘沉积的金属而彼此相连。在阴极剥离过程中，其中金属沿着阴极板的底部边缘以及两侧沉积，楔推动金属片从阴极板的侧面离开到夹持器，到大约15-20度的角度。夹持器然后将铜带到水平位置并拉动其以便分离。

但是，如果沉积在阴极板的底部边缘上的金属在初始的剥离操作中没有断裂，则必须向上折曲金属片然后向下折曲直到金属断裂。为了实现这，一些剥离工厂设置有在互连的金属没有断裂的情形下夹持金属片的夹持器。夹持器然后用于向上和向下折曲金属片直到片之间的互连金属确实断裂。

在整个说明书中，术语“包括”以及语法上的等同词应当视作包括但不限于的意思，除非上下文另有明确说明。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服或者至少改善现有技术的一个或多个缺点的设备和方法，或者至少提供一种商业上可接受的替代设备和方法。

在第一方面，本发明提供一种用于从阴极板剥离金属的设备，其中一部分金属已经从阴极板分离以在该部分金属和阴极板之间形成间隙，该设备包括用于定位在阴极板和金属之间的间隙中的至少一个辊和用于沿着阴极板或者金属驱动辊以使得金属从阴极板剥离的驱动装置。

从阴极板剥离的金属可以是没有以任何方式结合的两片，或者它们可以通过在板的底部的薄弱的结合而连接。

阴极板的取向通常是使得阴极底部面对底部，并且吊架杆处于顶部。但是，阴极可以通过吊架杆在底部并且阴极的底部朝向上方的方式剥离；或者，阴极可以在其间以任何角度剥离。

阴极在剥离操作中能够由吊架杆、阴极板底部或者其组合进行支撑。

至少一个辊可以包括独立的辊。或者，至少一个辊可以形成为更大结构的一部分。例如，至少一个辊可以安装在壳体或者主体的内部，一部分辊与阴极板或者金属接触，壳体或者主体与另一阴极板或者金属接触。至少一个辊可以是轮。

应当认识到，至少一个辊定位在阴极板和已经沉积在阴极板上的金属之间。结果，当驱动装置被促动以沿着阴极板或者金属(或者二者)驱动时，至少一个辊推动金属远离阴极板从而从阴极板剥离金属。

优选地，该设备包括在阴极板的一侧或者两侧上的至少一个辊用于定位在金属和阴极板之间的间隙中。

在一些实施例中，该设备可以包括至少两个辊，其定位在阴极板的一侧或者两侧上，至少两个辊的一个接触阴极板，至少两个辊的其它一个接触金属。在该实施例中，与阴极板接触的辊用以定位和导引辊，而与金属接触的辊用以随着驱动装置被操作以沿着阴极板驱动辊而迫使金属从阴极板离开。适当地，至少两个辊以彼此固定的关系安装。

辊可以包括任何适当的辊。例如，辊可以是金属辊，它们可以由人造橡胶或者聚合物材料制成，或者它们在其上可以具有人造橡胶或者聚合物涂层。

在本发明的实施例中，其中阴极板的底部边缘没有被处理以防止金属沉积在其上，可以提供位于沉积金属外部的一个或多个其它辊。在金属片之间的互连金属在剥离过程中没有断裂的情况下，外部辊可以接触金属片的外表面。外部辊然后可以用于向上折曲金属片以辅助断裂互连金属。

在一些情形下，外部辊可以安置为以使得它们与剥离辊一齐运动。例如，外部辊可以安装到托架，该托架也安装到剥离辊。在该实施例中，剥离辊可以被偏压，例如通过弹簧加载或者其它机构，以使得外部辊保持与正在剥离的金属的外表面接触。在该实施例中，在剥离操作过程中外部辊用以支撑正在从阴极板剥离的金属片。这能够允许改善剥离金属片的操纵。再者，如果金属片之间的任何互连金属在初始剥离过程中没有断裂，驱动机构能够被促动以升高辊组件。随着外部辊与金属片的外表面接触，这使得金属片向上折曲。因此，即使互连金属在初始剥离过程中没有断裂，金属片在向上和向下方向的折曲能够容易地实现。

在其它实施例中，外部辊可以独立于剥离辊而进行操作。

在第二方面，本发明提供一种用于从阴极板剥离金属的方法，包括以下步骤：使得至少一部分金属从阴极板分离并在阴极板和金属之间形成间隙，定位至少一个辊在金属和阴极板之间的间隙中，以及沿着阴极板或者金属移动所述至少一个辊从而从阴极板剥离金属。

在本发明的第二方面的方法中，该方法可以包括折曲阴极板以使得至少一部分金属从阴极板分离的步骤。

与用于从阴极板剥离沉积的金属的现有的设备和方法相比，本发明的第一和第二方面的发明提供许多明显的优势。特别地，资金成本更低，维护需求降低。随着维护需求的降低，阴极剥离工厂中的停机时间同样减少，从而允许阴极剥离工厂中更高的产能和更高的可靠性。而且，当辊用于从阴极板分离沉积的金属时，对正在从阴极板剥离的金属以及阴极板的损坏更少。

本发明还包括剥离设备，其中用于在本剥离工厂中夹持金属的夹持器被一个或多个辊替代，在初始剥离过程中在金属片之间的任何互连金属没有断裂的情形下，所述辊与金属的外表面接触。

相应地，在第三方面，本发明提供一种用于从阴极板剥离金属的设备，其中金属片沉积在阴极板的每侧上，并且形成在阴极板的每侧上的金属片之间的桥的互连金属沿着阴极板的底部边缘沉积，该设备包括用于从阴极板分离在阴极板每侧上的金属片的剥离装置和一个或多个辊，所述辊与金属片的外表面接触并推动金属片从而使得在互连金属在剥离过程中没有被断裂的情形下金属片围绕互连金属折曲。

在本发明的第三方面，如果互连金属在初始剥离过程中没有断裂，一个或多个辊可以移动来接触金属片的外表面。在另一实施例中，接触金属片的外表面的一个或多个辊在初始剥离过程中可以布置为接触金属片的外表面。

在第四方面，本发明提供一种用于从阴极板剥离金属的方法，其中金属片沉积在阴极板的每侧上，并且在阴极板每侧的金属片之间形成桥的互连金属沿着阴极板的底部边缘沉积，该方法包括步骤：使得至少一部分沉积金属片从阴极板分离，从阴极板剥离金属片，以及在互连金属在初始剥离过程中没有断裂的情形下，通过布置为接触金属片的外表面的一个或多个辊向着彼此推动金属片。

在本发明的第四方面的方法中，该方法可以包括折曲阴极板以使得至少一部分金属从阴极板分离的步骤。

在本发明的所有方面，将提供折曲工作站，其在从阴极剥离金属片之前折曲阴极。折曲工作站折曲阴极并破坏阴极和至少一部分金属之间的粘着接合。这可以例如根据在美国专利No.4840710中描述的方法或者通过利用在PCT/FI2004/000719(WO2005/054546A1)中描述的在阴极的竖直方向能够可转动地移动的剥离元件而实现。任何其它的为本领域技术人员已知或者描述在文献中的折曲操作都可以用于形成间隙。

为了保持阴极板和金属之间按的间隙，一个或多个楔可以插入在金属和阴极板之间。在这方面的例子在澳大利亚专利No.625243的附图12和13中给出。或者，一个或多个臂可以插入在金属和阴极板之间，并且臂从阴极板稍微拉开以保持金属和阴极板之间的间隙。

本发明可以用于电积金属法和电解精炼工厂中。已经发现，在阴极板的底部边缘没有被包括以免于金属电解因而金属的互连桥沉积在底部边缘上的工厂中，由于工艺差异，互连金属在电积金属法工厂中然后在电解精炼工厂中趋于更容易地断裂。

附图说明

图1示出根据本发明的剥离设备的示意性端视图；

图2示出类似于图1所示的示意性端视图，但是剥离辊沿着阴极板移动了部分路程；

图3示出类似于图2所示的示意性端视图，但是剥离辊沿着阴极板更进一步地移动；

图4示出类似于图3所述的示意性端视图，但是剥离辊沿着阴极板移动了其行程的最大程度；

图5示出剥离操作的示意性端视图，其中沉积在阴极板的底部边缘上的互连金属没有被初始剥离操作破坏；以及

图6示出类似于图5所示的示意性端视图，但是外部辊用于使得金属片围绕互连金属向上折曲。

具体实施方式

应当理解，本说明书中的附图是为了示出本发明的优选实施例而提供的。这样，应当理解，本发明不应被认为是限于如图所示的特征。

图1示出阴极板10，该阴极板10具有沉积在其每侧上的金属片12、14。阴极板10包括阴极吊架11，如本领域技术人员所非常理解的。

如图1所示，间隙已经形成在阴极板10和它们各自的金属片12、14之间。这些间隙用附图标记16、18表示。间隙16、18可以通过在折曲工作站中折曲阴极而形成。这可以例如根据美国专利No.4840710中描述的方法或者通过利用PCT/FI2004/000719(WO2005/054546A1)中描述的在阴极的竖直方向能够可转动地运动的剥离元件而实现。任何本领域技术人员已知或者文献中描述的其它折曲操作都可以用于形成间隙。该间隙可以在折曲工作站中通过利用定位在金属片和阴极板之间的楔或者臂而得以保持。这方面的例子在澳大利亚专利No.625243的附图12和13中给出。

为了从阴极板剥离金属，提供了剥离辊。如图1所示，剥离辊包括第一辊20和第二辊22，其定位在阴极板10和金属片12之间的间隙中。类似地，在阴极板的另一侧上，同样提供剥离辊。在阴极板的另一侧上的剥离辊包括第一辊24和第二辊26。第一辊20和24接触阴极板。第二辊22和26从第一辊20、24向外定位，结果，第二辊22、26接触各个金属片12、14的内表面。

尽管没有在附图1中示出，剥离设备还包括用于沿着阴极板驱动辊的驱动装置。该驱动装置可以包括气动驱动装置、液压驱动装置、机械驱动的驱动装置、电机驱动装置或者齿轮驱动的驱动装置。在一个实施例中，驱动装置包括一个或多个气动压头，其能够伸长以向下驱动辊和回退以向上移动辊。

在图2中，驱动装置已经操作以沿着阴极板10向下驱动辊。如能够从图2中看出的，当辊沿着阴极板向下驱动时，金属片12、14被逐渐地进一步推动远离阴极板10。

图3示出当辊已经沿着阴极板10移动到行程的几乎最大程度时金属片12、14的取向。如能够从图3中看出的，金属片12、14已经基本从阴极板10剥离。但是，金属片12、14通过由电沉积形成在阴极板的底部边缘上的互连金属桥28而彼此连接。有必要破坏该金属桥28。

在底部上的两沉积铜层之间的连接点有时非常强，需要很大的力来将铜翻卷(downend)。当用于当前可用的剥离设备中的夹持器连接到金属的大致金属侧面的一半以上时，金属沉积物有时在向下运动过程中在夹持器和底部之间弯曲。当迫使铜向外时，在本发明中的辊更靠近底部上的连接点。这意味着有更少的机会来折曲金属沉积层(因为支点更靠近连接处)，并且施加的力更指向到V形槽的假想断裂点，所述V形槽可以形成在沉积在阴极板的底部边缘上的金属中。

图4示出正移动到它们的最低取向的辊，该最低取向表示沿着阴极板10的行程的最大程度。如能够从图4中看出的，阴极板12、14已经被推出超过水平。这有助于破坏互连的金属桥28。

在互连的金属桥28在如图1-4所示的初始剥离步骤中没有断裂的情形下，则必须围绕互连桥28折曲金属片12、14以为了破坏互连桥28。为了实现该折曲，外部辊30和32可以接触金属片12、14的外表面(参见图5)。而且，支撑件34、36可以在阴极板10的底部附近接触金属片12、14的内表面以为了阻止金属片竖直向上运动并影响阴极板10。外部辊30、32可以然后向上移动，如图6所示，从而使得金属片12和14围绕互连桥28折曲。如果该操作不足以破坏互连桥中的金属，剥离辊可以再次使用以向下折曲金属片。金属片的向上和向下折曲将继续直到互连桥28实际断裂。

如图5和6所示的外部辊30、32可以安置为以使得它们与剥离辊20、22、24、26一齐运动。例如，外部辊30和32可以安装为与剥离辊进行共同的安装。外部辊可以是弹簧加载的以使得它们保持与金属片12、14的外表面接触。

在另一实施例中，外部辊30、32可以单独移动到剥离辊。

同样应当理解，外部辊可以与其它剥离设备一起使用，例如楔剥离器或者吹气剥离器。

本领域技术人员将理解，除了具体描述的那些，本发明可以进行各种变化和修改。应当理解，本发明包括这样的变化和修改，其落在本发明的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种用于从阴极板剥离金属的设备，其中一部分金属已经从所述阴极板分离以在该部分金属和所述阴极板之间形成间隙，该设备包括用于定位在所述金属和所述阴极板之间的间隙中的至少一个辊；驱动装置，该驱动装置用于驱动所述阴极板和所述金属之间至少一个辊与所述金属的外表面接触，以导致所述金属从所述阴极板剥离；以及适于接触所述金属的外表面的一个或多个外部辊。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个辊安装在壳体或者主体的内部。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括在所述阴极板的一侧或两侧上的至少一个辊，用于定位在所述金属和所述阴极板之间的间隙中。

4.如权利要求1所述的设备，其中，该设备包括定位在所述阴极板的一侧或者两侧上的至少两个辊，其中所述至少两个辊的一个接触所述阴极板，且所述至少两个辊的一个接触所述金属。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述至少两个辊以固定关系彼此安装。

6.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个外部辊适于与所述至少一个辊一齐运动。

7.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个外部辊适于独立于所述至少一个辊运动。

8.一种从阴极板剥离金属的方法，包括以下步骤：

使得至少一部分沉积金属从阴极板分离并在该阴极板和金属之间形成间隙；定位至少一个辊在沉积金属和阴极板之间的间隙中并移动所述阴极板和所述金属之间的间隙中的至少一个辊与所述金属的外表面接触，由此从所述阴极板剥离所述金属，并且将一个或多个外部辊定位成与所述金属的外表面接触。

9.如权利要求8所述的方法，包括折曲阴极板以使得至少一部分金属从阴极板剥离的额外步骤。

10.一种用于从阴极板剥离金属的设备，其中金属片沉积在阴极板的每侧上，在阴极板每侧上的金属片之间形成桥的互连金属沿着阴极板的底部边缘沉积，该设备包括用于从阴极板分离在阴极板每侧上的金属片的剥离装置，该剥离装置包括：一个或多个辊，所述一个或多个辊定位在金属和阴极板之间的间隙中；以及一个或多个外部辊，该外部辊接触金属片的外表面并推动金属片从而在互连金属在剥离过程中没有断裂的情形下使得金属片围绕互连金属折曲。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述设备包括在所述阴极板的两侧上的一个或多个辊，用于定位在所述金属和所述阴极板之间的间隙中。

12.如权利要求10或11所述的设备，其中，所述设备包括定位在所述阴极板的一侧或者两侧上的至少两个辊，其中所述至少两个辊的一个接触所述阴极板，所述至少两个辊的其它一个接触所述金属。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述至少两个辊以彼此固定的关系安装。

14.如权利要求10所述的设备，其中，如果所述连接金属在初始剥离过程中没有断裂，所述一个或多个辊移动到接触所述金属片的外表面。

15.如权利要求10所述的设备，其中，在初始剥离过程中所述一个或多个外部辊移动到接触所述金属片的外表面。

16.一种用于从阴极板剥离金属的方法，其中金属片沉积在阴极板每侧上并且在阴极板每侧的金属片之间形成桥的互连金属沿着阴极板的底部边缘沉积，该方法包括以下步骤：

通过驱动在阴极板和金属之间的至少一个辊接触金属的内表面而使得至少一部分沉积的金属片从阴极板分离，从阴极板剥离金属片，且在互连金属在初始剥离过程中没有断裂时，通过布置为接触金属片的外表面的一个或多个辊向着彼此折曲金属片。

17.如权利要求16所述的方法，其中，该方法包括折曲阴极板以使得至少一部分金属从阴极板分离的额外步骤。

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