CN1263897C - 阴极板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在阴极上电沉积金属包层的方法。金属包层(120)包括沉积在阴极板(100)每侧上的金属板片(122、124)。沿阴极板的一个边沿设置一个凹槽(150)，这样，位于和靠近所述凹槽沉积的金属形成一脆弱部分(140)。该凹槽被制成的形状使得在凹槽中的沉积金属中形成一条薄弱线(A)，从而使沉积金属包层的两个板片的分离沿着这条薄弱线开始。

Description

阴极板

技术领域

本发明涉及一种用于电沉积金属的阴极板。

背景技术

有多种电解精炼或电解提取的方法和装置。

例如所谓的ISA工艺(PROCESS)就是一种电沉积铜的特别成功的方法，在该方法中，铜沉积在不锈钢阴极母板上。而后通过如下步骤从阴极板上剥离电解沉积的铜：先弯曲阴极板使至少一部分沉积的铜与阴极板分离，接着用楔入剥离(wedge stripping)气喷(gasb1asting)的方法使其余的铜与阴极板分离。

在ISA工艺中，阴极母板的底部边沿通常覆盖着一层类似蜡这样的隔离化合物(release compound)或者一个塑料的边沿衬条，以防止铜在其上沉积。这有助于从阴极板的两个面上剥离电沉积的铜，使其成为分开的基本相同的板。但是，像这样在阴极板上涂蜡，既浪费时间又增加费用，所增加的费用包括用于涂蜡以及用于回收在剥离工序中产生的蜡以及保存蜡所花的费用。

为了避免这些问题，有些电解精炼/电解提取工艺采取一种所谓的包层式阴极板方法(enveloped cathode  process)。在该方法中，不需要在阴极板的下边沿上涂蜡，并且在板的两个面上和阴极母板的底部边沿周围都能形成电沉积金属。

然后，弯曲阴极板并从板片的两个面上向后拉拽电沉积金属而使之形成V形，如此就完成了电解沉积金属包层(metal envelope)的清除工作。接着从电解沉积金属包层之间移走阴极母板，再闭合包层并使其从垂直位置旋转到水平位置，然后把包层运送到码放/包装位置。

这种清除方法不但在闭合包层并使其从垂直位置旋转到水平位置以便存放之前需要复杂的装置来分开金属包层并移走阴极母板，而且这样一种方案浪费时间且通常又没有ISA工艺的剥离工序那么快。

与其它各方一起，本申请人最近开发出了一种新方法，在该方法中，金属包层成型于不锈钢阴极母板上然后被剥离形成两个单独的板片。这种方法是本申请的共同未决(co-pending)国际专利申请No.PCT/FI99/00979的发明主题。下面参照附图1A-1D和2A-2D以简要的方式对这种新方法进行讨论。

从阴极母板上剥离电解沉积金属包层的起始步骤是至少从阴极板上部分地分离任何一个面上沉积金属包层。现在参照附图1A-1D对此进行描述。包层式阴极包括沉积在阴极母板10上的阴极板片20和30，这两个阴极板片沿其下边沿由脆弱部分(frangible portion)40接合。首先弯曲阴极母板以便至少使板片20、30的上端部50分离。

接着，对图1D所示的部分分离的包层实施如图2A和2B所示的剥离操作。部分分离的板片20和30放置在位于辊子或运送带50上的剥离装置中。该装置包括一个楔入式剥离器(wedge stripper)或气体喷流器(gas blaster)130。这些楔入式剥离器130插入板片20、30与阴极母板10之间的缝隙。楔入式剥离器130把电沉积包层的板片20和30从阴极母板10上剥离下来。但是，如图2B所示，板片20和30还是由沿阴极板10的底部边沿延伸的脆弱部分40连接在一起。为了使电沉积金属包层完全分开成为两个独立的基本相同的板片，板片20和30由夹具25、35夹持着从如图2B所示的基本垂直的位置围绕脆弱部分40翻转到如图2C所示的基本水平的位置。这个翻转动作使沉积金属包层分成两个基本相同的板片。在多数情况下，板片20、30从垂直位置到水平位置转动一次就能被分开。如下所述板片20和30彼此分离以及板片与阴极母板的分离可由夹具25、35来证实。仍然夹持着处于图2C所示的水平位置的板片20、30的夹具如图2D所示适于向外轻轻拉拽各个板片。如果板片20、30与夹具一起向外移动，则证实板片20、30已经分离。但是，如果向外拉动夹具的力非常大或者夹具根本不动，则表明脆弱部分40实际上还没有分开板片20、30，因此可能还需要继续转动板片(如图2C所示)。

如果需要继续操纵/转动板片20、30，应用夹具25和35的装置上下转动板片20和30直到如前所述那样板片的分离得到证实。

一旦阴极板20和30分离成为两个基本相同的单独板片，那么把板片从装置中运出以便码放以及后序处理就只是简单的问题了。

有些情况下很难把沉积金属包层分离成两个单独的板片。正如可理解到的那样，板片部分的重复转动或拍动会很浪费时间并且也降低了该方法的整体效率。

现在参照图3，图3表示在阴极母板10上有一凹槽15，而沉积金属包围着阴极母板10的末端。该凹槽15成型于阴极母板的底部边沿，作为如同时待审的国际专利申请No.PCT/FI99/00979中所述的“增长效果装置(growth effecting means)”。但是，申请人已经发现，即使设有凹槽15，沉积金属也可能不会整齐地从阴极板上剥离下来或分成两个基本相同的板片20、30。为了解释该问题，如图3所示，有时候，金属包层分成两个板片，而一个伸出部分(Lip)25却连在一个板片上。这个伸出部几乎包围着母板10的整个末端。金属板片20和30之间的裂痕35主要在阴极母板10的一侧，而不是位于母板底部的优选的脆弱部分40处。

本发明的目的是克服或至少改进背景技术中的一个缺点，或者提供一种代替背景技术的有效方案。

发明内容

第一方面，本发明提供一种在阴极上电沉积金属包层的方法，所述金属包层包括沉积在所述阴极的每面并沿至少一个边沿由一脆弱部分接合的沉积金属，并且通过使沉积金属包层各个侧面围绕脆弱部分转动可以使金属包层从所述的阴极脱落，从而使沉积的金属脱离所述阴极分成两个基本相同的板片，

该方法包括在所述阴极板上设置一个凹槽，这样，在所述的凹槽上以及靠近所述凹槽沉积的金属就形成了所述的脆弱部分，

并且其中所述凹槽被制成这样的形状使得在凹槽中沉积的金属上形成一条薄弱线(aline of weakness)，从而使沉积金属的两个板片的分离沿着所述薄弱线开始。

在第一实施方案中，凹槽呈V形，薄弱线在V形的拱弧内形成。

在另一实施方案中，V形槽的弧度在75-105度之间，而最优选地V形槽的弧度大致为90度。

本申请人已经确定，阴极母板上的凹槽的大小及形状对于沉积金属包层从阴极上分离成两个基本相同板片的性能具有一定影响。

当凹槽具有合适的大小及形状时，在电沉积包层的两个侧面之间能可靠地产生一条薄弱线，从而沉积金属包层的两个分离的面的板片的分离在凹槽中的薄弱线上开始。

如果薄弱线没有形成在凹槽之中，那么裂痕可能会在凹槽的外部开始，并且，如图3所示，裂痕有时会继续绕板的端部延伸到阴极母板金属包层的外侧。然后板片可能会在脆弱区域外侧的一个位置断裂。在脆弱区域外侧有了这样一条裂痕后，在剥离工序中就产生了困难。首先，它会使两个板片之间的分裂变得非常困难。在有些情况下，可能需要几次转动或拍动板片才能使之分离。显然这并不是所希望的，并且这增加了板在剥离机器中的停留时间，因而降低了生产速度。

另外，在脆弱区域外侧有了一条裂口后，会使两个板片不是基本对称的或尺寸相同的。如图3所示，一个板片基本是个平面，而另一个则具有一个小的伸出部分或弯钩状的边沿。所得到的边沿不规则的板片不仅外观不好看，而且特别在高速自动化机器中难以处理。

本申请人已经发现可以设计凹槽的大小及形状，从而使在两板片之间延伸的薄弱线保持在凹槽的内部。在使沉积金属形成于凹槽中以及还要使两个板片容易分离这两者之间，凹槽的形状起到均衡的作用。

实际上，在另一个实施方案中，凹槽的形状可以被做成使沉积金属基本充满整个凹槽。还有另外的实施方案中，凹槽的形状可以被做成使得金属的沉积直接临近凹槽的顶端。

另一方面，本发明提供一种电沉积金属的阴极板，所述阴极板至少沿一个边沿设有一个凹槽，并且凹槽被制成一定形状，从而使在使用过程中，凹槽的形状能使在凹槽内部的沉积金属中形成一条薄弱线，

这样，在从所述阴极板上剥离金属时，金属包层的分离成为两个基本相同的板片沿着所述薄弱线开始。

除非文章中有明确表示，否则全篇说明书及权利要求书中，词语“包括”、“包含”及类似词语应当解释为与排它性含义或穷举性含义相对的非遍举的包括性含义；也就是说，其意思是“包括，但不限于”。

附图说明

现在仅以实施例的方式参照附图对本发明进行描述，这些附图中：

图1A-2D是由本申请人开发的剥离沉积金属包层的工艺的侧视图，这几个图仅用于解释发明目的。

图3是带有部分地剥离成为两个独立板片的沉积金属包层的阴极母板的侧视图。

图4是本发明一个实施方案的侧视图。

图5和6是表示阴极板的不同形状底部边沿的侧视图。

具体实施方式

图1A-2D和图3都是有关背景技术的，在前面已经讨论过。

申请人已经发现可以在母板下端开设一个凹槽，使得薄弱线形成于凹槽之中，从而能使沉积金属包层可靠地分裂成为两个基本相同且最好对称的板片。

参照图4，它表示阴极母板100，沿阴极母板的下端边沿有一个V形槽150。简明起见，图4中所示的凹槽150的弧度为90度，不过，从前文可以理解到，凹槽并不限于V形，并且凹槽的弧度也不一定必须等于90度。

设定V形槽150的形状和大小以使之具有若干作用。其主要作用是使沉积金属包层120从母板100上脱离下来分成两个基本相同的板片122和124。

现在将解释V形槽是如何实现这些作用的。本领域普通技术人员知道，例如，当为了电解精炼铜，把母板100放置在电解槽中时，它被间置在铜阳极之间且基本都浸在电解液中。阳极的铜进入电解液并再沉积到阴极板上。通常，为了达到“全期(“full term”)”的沉积，阴极板要在电解槽中浸泡5-14天之久。

当铜晶体在金属阴极上沉积时，基本是与沉积表面成直角沉积的，如图4中的箭头所示。通常，铜会选择阻力最小的路径并尽可能快地沉积到阴极上。因此，可以理解到，铜更容易沉积在阴极板100的外侧表面102、104上，而不是V形槽150中。但是，铜沉积在V形槽中这一点很重要，因为从母板100上清除铜包层时，要如上所述那样垃拽金属包层的相对侧，从而使裂缝或断裂起点从母板100底端的脆弱区域140开始。并希望该裂缝的起点始于V形槽150的顶端。因此，理想的是，V形槽150被制成一定形状以使V形槽中铜的沉积接近顶端并且薄弱线在V形槽150的拱弧之间延伸。

申请人已经发现，某种特定凹槽尺寸及形状能实现沉积金属的“对称的”分裂，而其它的凹槽尺寸及形状就不行。例如，一个具有90°士15°拱弧的V形槽能使铜在V形槽中生成，而且在V形槽的拱弧之间能产生由虚线A表示的薄弱线。然后在清除沉积金属包层时，V形槽中薄弱线A的位置使沉积金属的分裂以形成两个基本相同的板片沿着脆弱区域140中的薄弱线或裂痕开始。

可以把图4所示的凹槽150与图5和6所示的V形凹槽加以比较。

在图5中表示一个浅的V形槽60。该V形槽60的形状对沉积铜所产生的阻力没有图4所示的凹槽150的那么大。因此，铜很容易在V形槽60中沉积。这正是所希望的。但是，申请人已经发现，由于V形槽60的这种形状，所以减小了薄弱线的长度乃至薄弱线的作用效果。因而，在金属包层两个面之间的结合变得更坚固，使金属包层分裂成两个基本相同的板片变得更加困难。实际上，已经有实验表明，为了分开这种板片，需要在剥离机器中作几次的转动或拍动，有些情况下，板片有可能会以类似图3中所示的方式分开。

在图6中，凹槽70更窄而且更深。这增大了对进入图4所示V形槽150或图5所示V形槽60的铜离子的沉积的阻力。有时，铜不会沉积得遍布整个V形槽70，尤其不会沉积在V形槽的顶端处。这形成了横跨V形槽的金属桥键80。该横跨V形槽的金属桥键阻止在V形槽拱弧中形成薄弱线。桥键80起作用牢固地固接金属包层的两侧，这可能会再次导致需要多次转动或拍动沉积金属才能使之分离成两个板片，并且这两个板片的大小很可能会不同。

在本发明另一个实施方案中该方案特别适用于电解提取工艺，可以设计V形槽的大小及形状使其可以封闭一部分气态物质，其能进一步发挥作用以构成凹槽拱弧中的薄弱线。

应当理解到，在不超出本发明主旨及范围的前题下，可以对所述的方法及装置作出改变。

Claims (4)

1.一种在阴极上电沉积金属包层的方法，所述包层包括沉积在所述阴极板每侧并沿至少一个边沿通过一脆弱部分相接合的沉积金属，并且围绕脆弱部分转动各侧的沉积金属包层可以使金属包层脱离所述的阴极，从而金属包层与所述阴极分离以分成两个相同的板片，

该方法包括在所述阴极板上设置一个凹槽，这样，在所述凹槽上和靠近所述凹槽沉积的金属就形成了所述的脆弱部分，

并且所述凹槽被制成的形状使得在凹槽中沉积的金属内形成一条薄弱线，从而沉积金属的两个板片的分离沿着所述薄弱线开始，

其中所述凹槽被制成V形，薄弱线形成于该V形的拱弧内，其中所述凹槽两个侧面分开形成的夹角在75-105度之间。

2.一种如权利要求1所述的方法，其中所述凹槽两个侧面分开形成的夹角为90度。

3.一种电沉积金属包层的阴极板，所述阴极板至少沿一个边沿设有一个凹槽，并且凹槽被制成的形状能致使在工作时位于凹槽内部的沉积金属中形成一条薄弱线，

这样，在从所述阴极上剥离金属时，金属包层的分离构成两个相同的板片沿着所述薄弱线开始，

其中所述凹槽被制成V形，薄弱线形成于V形的拱弧内，其中所述凹槽两个侧面分开形成的角度在75-105度之间。

4.一种如权利要求3所述的阴极板，其中凹槽两个侧面分开90度。

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