CN102443831A - 太阳能电池片焊带的电镀工艺及流水线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池片焊带的电镀工艺，由上料-校直较平-铜带抛光软化-电解除油-铜离子再生-高速电镀预处理-高速电镀锡-中和-纯水清洗-锡层修护-超声波清洗-烘干-焊带去应力处理-探伤检测-伺服收料等工步顺序串联组成，及其电镀流水线，由上料部分，电镀及前后处理部分，收料部分顺序连接。本发明采用了高端的电化学法得到高性能的可焊性涂覆层，克服了热浸锡工艺的高耗能、低产量等缺点，实现了高效生产，采用多通道共用相同工艺，环保节能；采用电镀工艺生产出的焊带锡层厚度可调，均匀性非常好，外观光洁无暇疵，解决了传统热浸锡涂层在外观和性能上的缺陷，从而可以生产出质量优异的焊带。

Description

太阳能电池片焊带的电镀工艺及流水线

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其是太阳能电池片焊带的电镀工艺及流水线。

背景技术

传统的太阳能电池片的焊带生产采用热浸锡工艺，焊带基材铜带经过熔融的锡炉，锡料附着在基材表面，冷凝后形成锡层，这种工艺生产的锡层厚度一般在20～25微米，不仅用锡量大，外观不好，均匀度难以控制，导电性能一般，而且极容易产生锡渣、锡瘤、锡缝、针孔和异物等不良。因此给太阳能电池片的焊接增加一些不良的因素，特别是在产量特别大的太阳能电池片的生产通常采用自动焊接设备进行生产，而不良的焊带不仅会造成焊接质量不稳定，更会造成自动焊接设备的故障，产生较大的损失。

发明内容

本申请人针对上述现有太阳能电池片焊带采用热浸锡工艺进行生产，质量差，影响后续焊接产品与焊接设备等缺点，提供一种太阳能电池片焊带的电镀工艺及流水线，从而可以高效优质的进行生产，焊带的均匀度及外观都得到改善，同时节省了锡的消耗量，降低了单位能耗，提高了产量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种太阳能电池片焊带的电镀工艺，由上料---校直较平---铜带抛光软化---电解除油---铜离子再生---高速电镀预处理---高速电镀锡---中和---纯水清洗---锡层修护---超声波清洗---烘干---焊带去应力处理---探伤检测---伺服收料等工步顺序串联组成。

其进一步特征在于：电镀基材为薄窄铜带，电镀层材料为纯Sn或Sn系复合焊锡，所述Sn系复合焊锡为Sn与Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd、Pb中的一种或多种元素组成，且每种元素含1～40wt%；电镀层厚度为4～20微米。

一种根据上述工艺进行生产的电镀流水线，由上料部分，电镀及前后处理部分，收料部分顺序连接组成， 

---所述上料部分由放卷机构，焊接台，校直较平机构，缓冲储料机构，铜带抛光软化处理装置，铜带导向机构顺序串联而成；

---所述电镀及前后处理部分由电解除油箱，铜离子再生箱，高速电镀预处理箱，高速电镀锡箱，中和箱，纯水清洗箱，锡层修护箱，超声波清洗箱，烘干箱顺序串联而成，以及包括内部的水洗风刀、电镀导电机构部分；

---所述收料部分由焊带去应力处理装置，探伤检测装置，缓冲储料架，张力控制装置与伺服收料驱动装置顺序串联组成。

其进一步特征在于：电镀工艺槽底部设置有电镀液输液通道，在电镀液输液通道上，以铜带输送轨迹为中心，对称设置有若干左右两列竖管，在左右竖管的相对侧的管壁上开设有若干喷射孔。

电镀液储液槽内设置有回流消泡装置，在回流管底部设置调节闸阀，在储液槽上部设置有杠杆，杠杆一端设置重锤，另一端通过提索系结在底部封闭的调节闸阀，在调节闸阀靠下方管壁上开设有小孔；调节闸阀外周设置有回流罩，在回流管、调节闸阀与回流罩之间形成回流管道。

所述伺服收料驱动装置的减速机设置在滑移平台上，绕线电机通过减速机驱动工字轮旋转，滑移平台安装在底部单轴驱动器上，单轴驱动器通过伺服电机驱动，在主轴上安装编码器。

本发明的有益效果如下：

本发明采用了高端的电化学法得到高性能的可焊性涂覆层，克服了热浸锡工艺的高耗能、低产量等缺点，电镀流水线可设置为2～8个通道，同时生产4～50条各种规格的焊带，生产速度2～25米/分，镀锡层厚度可控制在4～20微米，流水线总长为30～80米（视生产速度而定）。本发明实现了高效生产，采用多通道共用相同工艺，环保节能；采用电镀工艺生产出的焊带锡层厚度可调，均匀性非常好，外观光洁无暇疵，解决了传统热浸锡涂层在外观和性能上的缺陷，从而可以生产出质量优异的焊带。

附图说明

图1为本发明的主视图，第一部分。

图2为本发明的主视图，第二部分。

图3为本发明的主视图，第三部分。

图4为本发明的主视图，第四部分。

图5为本发明的电镀及前后处理部分II中的剖视图。

图6为本发明的电镀工艺槽内上水结构的示意图。

图7为图6的左视图。

图8为本发明的电镀储液槽内回流消泡装置示意图。

图9为本发明的收卷机示意图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

本发明改变了传统的热浸锡工艺，而采用电镀工艺在基材铜带表面进行锡层的电镀，从而生产出连续的太阳能电池片焊带，由于电镀工艺本身具有镀层厚度均匀，附着性能优异等优点，因此焊带质量优异，完全可以胜任自动焊接流水线进行太阳能电池片的自动焊接生产，保证了焊接质量，提高了焊接效率。本发明电镀层组成可以是纯Sn、或从Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd、Pb中的一种或二种或多种元素组成Sn系复合焊锡，且是每种元素含1～40wt%的Sn系复合焊锡。

本发明所述的太阳能电池片焊带的电镀工艺包括上料---校直较平---铜带抛光软化---电解除油---铜离子再生---高速电镀预处理---高速电镀锡---中和---纯水清洗---锡层修护---超声波清洗---烘干---焊带去应力处理---探伤检测---伺服收料等工步顺序串联组成。

对应的，如图1至图4所示，本发明所述的太阳能电池片焊带的电镀流水线由上料部分I，电镀及前后处理部分II，收料部分III顺序连接组成。为了实现高产能采用了高速电镀工艺，利用特殊的电镀预处理和电镀药水，以及电流控制工艺，可实现4～25米/分的生产速度，更增加了锡层修护工艺，以保证锡层外观。

上料部分I由放卷机构101，焊接台102，校直较平机构103，缓冲储料机构104，铜带抛光软化处理装置105，铜带导向机构106顺序串联而成，可同时控制4～50条铜带。其中校直较平机构103的作用是使出现弯曲的铜带以较高的直线度（不超过2mm/m）进入设备,避免在驱动轮处跑偏造成的损伤。在校直较平机构103后安装了铜带抛光软化处理装置105，利用抛光刷去除铜带表面的残渣和大面积的氧化层，然后利用物理原理进一步降低铜带硬度，这样的处理可保证获得较好的镀层和降低焊带屈服强度。

电镀及前后处理部分II包含电解除油箱201，铜离子再生箱202，高速电镀预处理箱203，高速电镀锡箱204，中和箱205，纯水清洗箱206，锡层修护箱207，超声波清洗箱208，烘干箱209以及内部的水洗风刀，电镀导电机构等部分，有2～8个相同工艺的通道。

收料部分III则由焊带去应力处理装置301，探伤检测装置302，缓冲储料架303，张力控制装置304与伺服收料驱动装置305几个部分组成，可同时将4～50条焊带按客户的要求收到卷盘或卷轴上。去应力处理装置301采用低温回火的原理消除电镀后的镀层应力，使镀层更稳定，保证了导电效率。X射线探伤检测装置302检测锡层的损伤，如果出现镀层瑕疵会报警，收料人员可以及时处理。张力控制装置304保证收卷过程中带料不变形。

如图5所示为电镀及前后处理部分II中的典型剖面，其中通过排风管214抽取废气并处理，通过风管211实现对电镀槽内的风刀提供风流；而泵212、加热器213则负责对4个并行的通道215内的电镀液进行循环与加热。

本发明采用的基材为极为细窄的薄铜带，其横截面只有0.13mm x 1.5mm，而且整个截面的四周都需要均匀的电镀；同时本发明的流水线非常长，有38m～50m，因此在整条流水线中安装2～8处驱动和缓冲装置，在收卷，放卷的关键部位平稳驱动，使整条线的产品受力基本一致，减少了带料的应力，有助于保持带料不变形，包括拉伸变形和侧弯，扭曲变形。

现有的电镀工艺槽普遍采用底部上水的方式，电镀带料浸泡在电镀液中，匀速通过电镀槽并完成电镀，但是对于本发明的细窄铜带，因为接触面很小，仅通过浸泡的方式效果不理想，无法得到均匀致密的锡镀层，因而需要减慢铜带的输送速度以保证电镀的效果，这极大的降低了工作效率。

本发明的电镀工艺槽，包括高速电镀锡箱204、中和箱205、纯水清洗箱206、锡层修护箱207等工艺槽内采用垂直上水，侧面喷出的方式，如图6、图7所示，在电镀工艺槽401底部设置有电镀液输液通道404，在电镀液输液通道404上，以铜带输送轨迹为中心，对称设置有若干左右两列竖管402，在左右竖管402的相对侧，在竖管壁上开设有若干喷射孔403。

实际工作时，一条或多条带料在电镀液工艺槽401内输送，通过左右竖管402之间的通道，电镀液工艺槽401内电镀液液面高于带料，带料浸泡在电镀液中输送。同时电镀液405从电镀液工艺槽401底部的管路接口406输入，依次经过输液管道404，左右竖管402，并从喷射孔403内喷射出，对通道中间经过的带料进行喷淋冲刷，同时，喷射出来的水流搅动了带料周围的水流，从而能充分的交换电镀药水，使锡离子的浓度更均匀，沉积到铜带上的晶格结构更合理，有助于提高焊带的导电率。

循环的电镀液返回流水线下部的电镀液储液槽内。现有的电镀液直接通过回流管冲入储液槽内，会与空气接触冲击出大量的泡沫。电镀液与空气的接触不仅会造成药水加速氧化，而且药水以泡沫的形式溢出储槽也造成损耗与污染。本发明在电镀液储液槽内设置有新式的回流消泡装置，如图8所示，在回流管501底部设置有调节闸阀506，在储液槽上部设置有杠杆502，杠杆502一端设置重锤503，另一端通过提索504系结在底部封闭的调节闸阀506上，在调节闸阀506靠下方管壁上开设有数个小孔；调节闸阀506外周设置有回流罩505，在回流管501、调节闸阀506与回流罩505之间形成回流管道。

在不工作状态，调节闸阀506内部没有回流液507而较轻，被重锤503翘起并封闭住回流管501。实际工作时，流速较快的回流液507从回流管501冲入出口处的调节闸阀506内，调节闸阀506承重后克服杠杆502另一端的重锤503作用，缓速向下沉，而回流液507冲击桶底后折返向上，通过回流管501、调节闸阀506与回流罩505之间的回流管道流入储液槽内。上述结构形成一个自动调节闸阀装置，根据回流液507压力的大小，调节闸阀506下降特定距离然后维持一个平衡，而回流液507在回流管道内经过多次折返后，速度也大大减速，从而平缓的流入储液槽内，避免了急剧冲入导致的空气溶融与反应产生泡沫的问题，从而使电镀液的化学成分更加稳定，避免了损耗与污染，也提高了电镀质量。

目前普通的收卷机不能满足焊带的收料要求，由于精度不够，常常使带料重叠，导致收卷鼓包，不仅外观受影响，还会造成弯曲变形。本发明对收卷机构进行改进，如图9所示，减速机603设置在滑移平台606上，绕线电机604通过减速机603驱动工字轮602旋转，滑移平台606安装在底部单轴驱动器605上，单轴驱动器605通过伺服电机601驱动。本收卷机在主轴安装了编码器，可精确校正排线位置，伺服电机和高精度的滑移平台满足了焊带的精确收卷要求，专门设计的绕卷排线程序确保避免收卷鼓包与带料重叠现象的发生。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。 

Claims (6)

1.一种太阳能电池片焊带的电镀工艺，其特征在于：由上料---校直较平---铜带抛光软化---电解除油---铜离子再生---高速电镀预处理---高速电镀锡---中和---纯水清洗---锡层修护---超声波清洗---烘干---焊带去应力处理---探伤检测---伺服收料等工步顺序串联组成。

2.按照权利要求1所述的太阳能电池片焊带的电镀工艺，其特征在于：电镀基材为薄窄铜带，电镀层材料为纯Sn或Sn系复合焊锡，所述Sn系复合焊锡为Sn与Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd、Pb中的一种或多种元素组成，且每种元素含1～40wt%；电镀层厚度为4～20微米。

3.一种根据权利要求1所述的太阳能电池片焊带的电镀工艺进行生产的电镀流水线，由上料部分（I），电镀及前后处理部分（II），收料部分（III）顺序连接组成，其特征在于：

---所述上料部分（I）由放卷机构（101），焊接台（102），校直较平机构（103），缓冲储料机构（104），铜带抛光软化处理装置（105），铜带导向机构（106）顺序串联而成；

---所述电镀及前后处理部分（II）由电解除油箱（201），铜离子再生箱（202），高速电镀预处理箱（203），高速电镀锡箱（204），中和箱（205），纯水清洗箱（206），锡层修护箱（207），超声波清洗箱（208），烘干箱（209）顺序串联而成，以及包括内部的水洗风刀、电镀导电机构部分；

---所述收料部分（III）由焊带去应力处理装置（301），探伤检测装置（302），缓冲储料架（303），张力控制装置（304）与伺服收料驱动装置（305）顺序串联组成。

4.按照权利要求3所述的太阳能电池片焊带的电镀流水线，其特征在于：电镀工艺槽（401）底部设置有电镀液输液通道（404），在电镀液输液通道（404）上，以铜带输送轨迹为中心，对称设置有若干左右两列竖管（402），在左右竖管（402）的相对侧的管壁上开设有若干喷射孔（403）。

5.按照权利要求3所述的太阳能电池片焊带的电镀流水线，其特征在于：电镀液储液槽内设置有回流消泡装置，在回流管（501）底部设置调节闸阀（506），在储液槽上部设置有杠杆（502），杠杆（502）一端设置重锤（503），另一端通过提索（504）系结在底部封闭的调节闸阀（506），在调节闸阀（506）靠下方管壁上开设有小孔；调节闸阀（506）外周设置有回流罩（505），在回流管（501）、调节闸阀（506）与回流罩（505）之间形成回流管道。

6.按照权利要求3所述的太阳能电池片焊带的电镀流水线，其特征在于：所述伺服收料驱动装置（305）的减速机（603）设置在滑移平台（606）上，绕线电机（604）通过减速机（603）驱动工字轮（602）旋转，滑移平台（606）安装在底部单轴驱动器（605）上，单轴驱动器（605）通过伺服电机（601）驱动，在主轴上安装编码器。

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