CN202440559U - 带材电镀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带材电镀装置，其包括用于容纳电镀液的电镀槽(5)、用于与电源正极相连的阳极结构以及用于将要被电镀的带材(2)与电源负极相连的导电结构。在电镀槽(5)中设置用于对要被电镀的带材(2)的两侧进行屏蔽的绝缘的屏蔽件(6)。通过本实用新型的带材电镀装置显著改善带材的镀层厚度的均匀性。

Description

带材电镀装置

技术领域

本实用新型涉及一种带材电镀装置，特别是用于钢带镀铜。

背景技术

在电镀工艺中，以待镀物体作为阴极，以目标镀层金属或不溶性材料作为阳极。阴极和阳极保持相对位置和距离，共同浸在含有目标镀层离子的电镀液中，并且分别连接电源的负极和正极。在接通电源时，电流就会通过电源正极——阳极——电镀液——阴极——电源负极形成回路，并完成电化学过程。在这个电化学过程中，电镀液中的金属离子在阴极表面获得电子后成为金属原子沉积在阴极表面，并因此形成目标镀层。在带材的电镀工艺中，镀层的均匀性、致密性和附着力是非常重要的。

对于带材的镀层的均匀性，边缘效应是主要的影响因素。在本实用新型的范围内，“边缘效应”是表示这样一种效应：在电镀过程中，由于在带材的边缘区域内有较大的电流密度，导致在带材的边缘区域中比在带材的中间区域中产生明显较厚的镀层。边缘效应在带材的电镀领域是普遍存在的现象，这是电场中电力线分布规律所导致的。

在传统的电镀工艺中，也可采用电镀液循环装置，用来将新配制的电镀液输入到电镀槽内，同时使电镀槽内的电镀液回流，以便保持电镀槽内的电镀液的离子浓度，并驱动电镀液在电镀槽内流动。这种传统电镀工艺的缺陷在于，在作为阴极的带材的表面附近，电镀液中的离子的移动不够活跃，因此导致镀层的致密性和附着力的缺陷。

此外在电镀工艺中广泛使用含有氰化物的电镀液。氰化物属于剧毒物质，是重要的污染源。减少氰化物的使用量，不仅能够降低生产成本，而且有利于环境保护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，实现一种带材电镀装置，借此降低甚至消除带材的镀层的边缘效应。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种带材电镀装置，其包括用于容纳电镀液的电镀槽、用于与电源正极相连的阳极结构以及用于将要被电镀的带材与电源负极相连的导电结构，在电镀槽中设置用于对要被电镀的带材的两侧进行屏蔽的绝缘的屏蔽件。

本实用新型的有益效果在于，带材的镀层的均匀性得到改善。

本实用新型的带材电镀装置尤其是适合于对钢带进行电镀，但也可适用于其它带材，例如经过导电处理的塑料带材。在本实用新型的带材电镀装置中，既可以使用含有氰化物的电镀液，也可以使用不含氰化物的电镀液。镀层材料特别是铜，但也可以是其它金属材料，例如锌、铬或镍。带材电镀装置的阳极既可以由镀层金属制成，又可以由不溶性材料制成。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述阳极结构包括至少一个阳极部件，所述阳极部件包括框架以及容纳在框架中的阳极球或阳极板，或者所述阳极部件仅包括阳极板。所述框架例如是钛制的框架，例如由铜制成的阳极球能够在电镀操作期间根据需要补充添加到框架中，从而允许连续的电镀操作。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述屏蔽件是由绝缘材料制成的U形槽或L形槽。U形槽适用于带材的双面电镀，使得带材双面镀层均变得较为均匀。不仅U形槽而且L形槽均适用于带材的单面电镀，此时在L形槽的情况下，L形槽的唯一的侧表面应当与带材的要被电镀的那一面彼此相对。当然，其它形状的屏蔽件也是可以考虑的，例如可以使用C形槽。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述屏蔽件的空间位置是可调的。这种调节性特别是可以借助丝杆精细地实现。例如在对不同宽度的带材进行电镀时，需要调整屏蔽件与带材之间的相对位置，这种调节性允许实现最佳的屏蔽效果。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述屏蔽件可调地安装在电镀槽内的绝缘支架上。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述带材电镀装置包括上下两排引导辊，上排引导辊作为所述导电结构构成为导电辊，而下排引导辊构成为非导电辊，这两排引导辊用于引导带材蛇行地行进。通过这种构造，在电镀槽有限的长度上，带材多次进入和离开电镀槽中的电镀液，显著加大了带材与电镀液发生接触的行程长度。上排引导辊即可以设置在电镀槽上方，也可以设置在电镀槽中，但是电镀槽中的电镀液的液面应当处在上排引导辊下方。上排引导辊可以全部构成为导电辊，也可以仅部分引导辊构成为导电辊。较多数量的导电辊是有利的，因此电镀速度是较快的，并从而总体上生产效率是较高的。下排引导辊例如由绝缘材料制成，或者由绝缘材料覆盖，例如是衬胶底辊。

按本实用新型的一种优选的实施形式，在每个上排引导辊下方以及在每个下排引导辊上方分别设置一个阳极部件。通过这种构造得到较多的阳极部件，有利于提高电镀速度，并从而提高生产效率。

按本实用新型的一种优选的实施形式，在彼此相继的一个导电辊和一个非导电辊之间，在电镀槽中沿着带材的行进路线在带材的两侧分别设置屏蔽件。通过这项措施，在电镀操作中对带材两侧提供尽可能充分的屏蔽作用。

按本实用新型的一种优选的实施形式，上排引导辊与下排引导辊交错布置，用于使得要被电镀的带材基本上垂直地从上排引导辊进入电镀槽以及基本上垂直地从下排引导辊离开电镀槽。在这种布置中能够实现特别紧凑的结构，不仅阳极部件而且屏蔽件均可基本上垂直地定位。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述带材电镀装置包括配药交换槽，该配药交换槽中的电镀液能与电镀槽中的电镀液形成循环回路。配药交换槽主要用于配制新的电镀液，并且与电镀槽中的电镀液能够根据需要形成循环，以使得电镀槽中的电镀液的成分和浓度始终保持在对生产有利的预定范围内。

按本实用新型的一种优选的实施形式，所述电镀槽是矩形的，在该电镀槽的两个相对较长的内壁上设置绝缘支架，绝缘的屏蔽件安装在所述绝缘支架上并且能借助于丝杆机构调整空间位置，所述屏蔽件构成为U形槽，在U形槽的槽底部中设置一列通孔，在这些通孔中分别插入喷液管，在喷液管与通孔之间存在间隙或者喷液管本身具有柔性，喷液管的开口端朝向要被电镀的带材，并且喷液管在电镀操作时被连续地或间歇地供给电镀液以用于向要被电镀的带材喷射电镀液，要被电镀的带材为钢带，所述阳极结构包括多个阳极部件，这些阳极部件分别包括框架以及容纳在框架中的由铜制成的阳极球或阳极板，所述带材电镀装置还包括上下两排交错设置的引导辊，上排引导辊作为所述导电结构构成为导电辊，而下排引导辊构成为非导电辊，这两排引导辊用于引导要被电镀的带材蛇行地行进，而且用于使得要被电镀的带材基本上垂直地从上排引导辊进入电镀槽以及基本上垂直地从下排引导辊离开电镀槽，在每个上排引导辊下方以及在每个下排引导辊上方分别设置一个基本上垂直定位的阳极部件，在彼此相继的一个导电辊和一个非导电辊之间，在电镀槽中沿着带材的行进路线在带材的两侧分别设置一个屏蔽件，所述带材电镀装置还包括配药交换槽，该配药交换槽能通过循环泵和电镀液输送管道向各喷液管输送电镀液，并且在电镀槽中过量的电镀液能通过设置在电镀槽中的溢流部和连接在溢流部上的电镀液回流管道返回到配药交换槽中。

在使用含有氰化物的电镀液的情况下，本实用新型的发明人发现电镀中的氰化物的损耗主要包括以下三种类型：

在空气中二氧化碳的作用下分解：

2NaCN+H₂O+CO₂→Na₂CO₃+2HCN

因电镀液加热而导致分解，生成各种化合物如氨、甲酸钠等：

NaCN+2H₂O→NaCOOH+NH₃

因阳极氧化反应而分解，分解速度与阳极上的氧气的生成速度成正比：

4NaCN+4H₂O+O₂→2Na₂CO₃+2NH₃+2HCN

本实用新型在上述认识的基础上，采取对应的优选措施。

针对氰化物的第一种损耗类型，有利的是，将喷液管安装在电镀液的液面以下。因此在液面以下的电镀液的高速规律性运动的同时，又保证电镀液的表层呈相对静止的稳定状态，减少电镀液与空气中二氧化碳的接触，进而减少氰化物的损耗。

针对氰化物的第二种损耗类型，按本实用新型的喷液管使得电镀液中的离子在电镀槽内加速运动，使得在电镀液中的热源周围的离子运动速度加快，降低氰化物在热源附近的停留时间，进而减少氰化物的消耗。

针对氰化物的第三种损耗类型，按本实用新型的喷液管搅动阳极表面的电镀液，加快了离子在阳极表面的运动速度，提高阳极电流效率和氧的脱离速率，减少氰化物在阳极表面与氧反应的消耗，进而减少氰化物的消耗。

附图说明

以下参照附图借助于实施例进一步说明本实用新型。附图如下：

图1是在去除屏蔽件的情况下电镀的带材的横截面示意图；

图2是在安装屏蔽件的情况下电镀的带材的横截面示意图；

图3是在去除屏蔽件的情况下在电镀槽中的电场的电力线分布的示意图；

图4是在安装屏蔽件的情况下在电镀槽中的电场的电力线分布的示意图；

图5是按本实用新型的带材电镀装置的透视图；

图6是喷液管和屏蔽件的布置示意图。

具体实施方式

图1是在去除屏蔽件6的情况下电镀的带材2的横截面示意图。由图1可见，电镀的带材2具有明显的边缘效应，即在带材的两侧比在带材的中间区域，镀层1的厚度明显较大，整个横截面外形看上去类似一根骨头。作为对比，图2是在安装屏蔽件6的情况下电镀的带材2的横截面示意图。由图2可见，电镀的带材的边缘效应被显著改善。

图3是在去除屏蔽件6的情况下在电镀槽5中的电场的电力线分布4的示意图，图4是在安装屏蔽件6的情况下在电镀槽5中的电场的电力线分布4的示意图。图3和图4分别为剖视图形式的局部放大的俯视图。通过对比图3和4可见，在带材两侧的电场被屏蔽件6干预。带材2例如是钢带。阳极结构包括多个阳极部件3，在图3和4中仅能看到其中的三个阳极部件3。如图3和4所示，各个阳极部件3包括框架，该框架例如由钛制成，在框架中容纳阳极球或阳极板，这些阳极球或阳极板例如由铜制成。阳极部件3的这种构造是特别有利的，因为在电镀操作中能够根据阳极球或阳极板的消耗随时在框架中补充加入阳极球或阳极板。当然取代阳极部件3的这种构造，也可以仅使用阳极板作为阳极部件，该阳极板例如固定在电镀槽中。另外，图3和4中也可看到示意性画出的喷液管7，它们的出口端分别在带材2的宽度方向上对准带材2的一侧，用于在电镀操作期间向带材喷射电镀液，并因此搅动电镀槽5中的电镀液，加快电镀槽5中的电镀液的流动。

图5是按本实用新型的带材电镀装置的透视图，其中，电镀槽5被局部省略，以便能够观察到电镀槽内部的结构。此外，容纳在电镀槽5中的电镀液也被省略。图6是喷液管7和屏蔽件6的布置示意图，在此为了清楚起见，省略了上、下两排引导辊和带材2。

如图5所示，带材电镀装置包括电镀槽5，该电镀槽优选构成为矩形的电镀槽。在电镀槽5中设置阳极结构，该阳极结构与电源的正极相连。阳极结构包括多个阳极部件3，这些阳极部件优选包括框架和容纳于框架中的阳极球或阳极板。该带材电镀装置还包括上下两排引导辊，上排引导辊作为导电结构构成为导电辊8，而下排引导辊构成为非导电辊9，这两排引导辊用于引导带材2蛇行地行进。导电辊8与电源负极相连，因此带材2通过与导电辊8接触而与电源负极相连，并因此构成电镀操作中的阴极。其他形式的导电结构也是可以考虑的，它们能实现带材2与电源负极的导电连接。上排引导辊与下排引导辊交错布置，用于使得要被电镀的带材2基本上垂直地从上排引导辊进入电镀槽5以及基本上垂直地从下排引导辊离开电镀槽5。通过这种构造，阳极部件3和屏蔽件6可以基本上垂直地定位，这使得带材电镀装置结构非常紧凑，而且便于调节屏蔽件6的空间位置。在本实用新型中，“空间位置”既可以指地点位置，又可以指角度位置。带材2自电镀槽5的沿长度方向的一端引入到上排引导辊中的第一个引导辊上，在上、下两排引导辊之间蛇行行进，总体上沿带材行进方向A前进，并最终经由上排引导辊中的最后一个引导辊离开电镀槽。在图5中可见五个导电辊8以及可见四个非导电辊9辊之一。在图5所示的实施例中，在彼此相继的一个导电辊8和一个非导电辊9之间，例如在第一个导电辊8和第一个非导电辊9之间、第一个非导电辊9和第二个导电辊8之间以及依次类推，在电镀槽中沿着带材2的行进路线在带材的两侧分别设置屏蔽件6，因此如图6所示，在电镀槽5的长度方向上总共设置八行屏蔽件，每行包括一对屏蔽件。如图5所示，在彼此相继的一对引导辊即彼此相继的一个导电辊8和一个非导电辊9之间，在带材的每一侧仅设置一个屏蔽件6。取而代之，在彼此相继的一对引导辊之间，在带材的每一侧也可以设置多个屏蔽件6。此外有利的是，在每个上排引导辊下方以及在每个下排引导辊上方分别设置一个阳极部件3，因此如图6所示总共布置九个阳极部件3。

如图5和6所示，带材电镀装置还包括配药交换槽13，其主要用于配制新的电镀液，并能够根据需要用于与电镀槽5中的电镀液进行循环交换，以便使得电镀槽5中的电镀液保持基本上恒定。配药交换槽5中的电镀液经由循环泵10泵出，经过电镀液输送管道11流向各个喷液管7，如图5中箭头B所示。电镀液输送管道11在其下游分支成两根分管，每根分管与电镀槽一侧上的所有喷液管连通。在电镀槽5中的过量的电镀液通过溢流部和连接在溢流部上的电镀液回流管道12返回到配药交换槽13中，如图5中箭头C所示。喷液管7的开口端穿过屏蔽件6中的通孔，分别对准带材2的一侧。最好所有喷液管7的开口端均处在电镀槽5中的电镀液的液面以下。从喷液管7喷向带材2的电镀液加快带材表面附近的电镀液的流动速度，因此不仅提高镀层的致密性，也提到镀层在带材表面上的附着力。同时通过喷射的电镀液搅动电镀槽中的电镀液，也能加快在阳极部件表面附近的离子的运动速度，特别是在使用含有氰化物的电镀液的情况下，能够减少氰化物的氧化分解，从而降低在电镀中氰化物的消耗量。

Claims (11)

1.带材电镀装置，其包括用于容纳电镀液的电镀槽(5)、用于与电源正极相连的阳极结构以及用于将要被电镀的带材(2)与电源负极相连的导电结构，其特征在于：在电镀槽(5)中设置用于对要被电镀的带材(2)的两侧进行屏蔽的绝缘的屏蔽件(6)。

2.根据权利要求1所述的带材电镀装置，其特征在于：所述阳极结构包括至少一个阳极部件(3)，所述阳极部件包括框架以及容纳在框架中的阳极球或阳极板，或者所述阳极部件仅包括阳极板。

3.根据权利要求1或2所述的带材电镀装置，其特征在于：所述屏蔽件(6)是由绝缘材料制成的U形槽、L形槽或C形槽。

4.根据权利要求1或2所述的带材电镀装置，其特征在于：所述屏蔽件(6)的空间位置是可调的。

5.根据权利要求1或2所述的带材电镀装置，其特征在于：所述屏蔽件(6)可调地安装在电镀槽(5)内的绝缘支架上。

6.根据权利要求1或2所述的带材电镀装置，其特征在于：所述带材电镀装置包括上下两排引导辊，上排引导辊作为所述导电结构构成为导电辊(8)，而下排引导辊构成为非导电辊(9)，这两排引导辊用于引导带材(2)蛇行地行进。

7.根据权利要求6所述的带材电镀装置，其特征在于：在每个上排引导辊下方以及在每个下排引导辊上方分别设置一个阳极部件(3)。

8.根据权利要求6所述的带材电镀装置，其特征在于：在彼此相继的一个导电辊(8)和一个非导电辊(9)之间，在电镀槽(5)中沿着带材(2)的行进路线在带材(2)的两侧分别设置屏蔽件(6)。

9.根据权利要求6所述的带材电镀装置，其特征在于：上排引导辊与下排引导辊交错布置，用于使得要被电镀的带材(2)基本上垂直地从上排引导辊进入电镀槽(5)以及基本上垂直地从下排引导辊离开电镀槽(5)。

10.根据权利要求1或2所述的带材电镀装置，其特征在于：所述带材电镀装置包括配药交换槽(13)，该配药交换槽(13)中的电镀液能与电镀槽(5)中的电镀液形成循环回路。

11.根据权利要求1所述的带材电镀装置，其特征在于：所述电镀槽(5)是矩形的，在该电镀槽的两个相对较长的内壁上设置绝缘支架，绝缘的屏蔽件(6)安装在所述绝缘支架上并且能借助于丝杆机构调整空间位置，所述屏蔽件(6)构成为U形槽，在U形槽的槽底部中设置一列通孔，在这些通孔中分别插入喷液管(7)，在喷液管(7)与通孔之间存在间隙或者喷液管(7)本身具有柔性，喷液管(7)的开口端朝向要被电镀的带材(2)，并且喷液管(7)在电镀操作时被连续地或间歇地供给电镀液以用于向要被电镀的带材(2)喷射电镀液，要被电镀的带材(2)为钢带，所述阳极结构包括多个阳极部件(3)，这些阳极部件分别包括框架以及容纳在框架中的由铜制成的阳极球或阳极板，所述带材电镀装置还包括上下两排交错设置的引导辊，上排引导辊作为所述导电结构构成为导电辊(8)，而下排引导辊构成为非导电辊(9)，这两排引导辊用于引导要被电镀的带材(2)蛇行地行进，而且用于使得要被电镀的带材(2)基本上垂直地从上排引导辊进入电镀槽(5)以及基本上垂直地从下排引导辊离开电镀槽(5)，在每个上排引导辊下方以及在每个下排引导辊上方分别设置一个基本上垂直定位的阳极部件(3)，在彼此相继的一个导电辊(8)和一个非导电辊(9)之间，在电镀槽(5)中沿着带材(2)的行进路线在带材(2)的两侧分别设置一个屏蔽件(6)，所述带材电镀装置还包括配药交换槽(13)，该配药交换槽能通过循环泵(10)和电镀液输送管道(11)向各喷液管(7)输送电镀液，并且在电镀槽(5)中过量的电镀液能通过设置在电镀槽(5)中的溢流部和连接在溢流部上的电镀液回流管道(12)返回到配药交换槽(13)中。

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