CN220952163U - 一种阴极导电机构和水电镀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种阴极导电机构，包括若干压辊和若干第一导电辊，压辊和第一导电辊成对设置，同一对的压辊和第一导电辊分别位于薄膜的两侧并接触膜面，且第一导电辊连通阴极电以使薄膜带阴极电；压辊的一侧还设有可喷淋硫酸溶液的第一喷淋管，且第一喷淋管的管口对着所述压辊；还提供一种包含有该阴极导电机构的水电镀装置。本实用新型的阴极导电机构的第一喷淋管直接对压辊进行喷淋清洗液，实现对压辊进行降温，进而对薄膜和第一导电辊进行降温，可减少镀液在第一导电辊上形成金属铜结晶；而且第一喷淋管喷淋到压辊上的清洗液，会与薄膜接触，使薄膜保持湿润，并洗掉镀液，该清洗方式比较温和，不会直接喷洗膜面，有利于防止膜面变形。

Description

一种阴极导电机构和水电镀装置

技术领域

本实用新型涉及薄膜水电镀技术领域，具体的说，是涉及一种阴极导电机构和水电镀装置。

背景技术

薄膜水电镀工艺是一种电离子沉积过程，是利用电极通过电流，使金属附着在薄膜表面上，其目的为改变薄膜表面的特性，例如使薄膜具备导电能力，导电薄膜可作为集流体，应用于锂电池中。

现有水电镀装置在对薄膜电镀的过程中，薄膜的表面会沾附一定的镀液，当薄膜与导电辊接触的同时，镀液也会与导电辊接触；而作为阴极的导电辊由于通电，具有一定的温升，不可避免地会造成部分镀液蒸发，进而导致镀液里的溶质在导电辊上析出少量结晶，并附着在导电辊上。

因此，现有水电镀装置在实际镀膜操作过程中，我们发现导电辊表面有大面积的金属单质沉积，容易堆积出足以刺破薄膜的尖刺，对薄膜的生产造成较大影响。

实用新型内容

为了解决现有水电镀装置的阴极导电机构，在电镀过程中，因导电辊温升且镀液经由薄膜沾附于导电辊上，导致镀液在导电辊上形成足以刺破薄膜的尖刺的问题，本实用新型提供一种阴极导电机构和水电镀装置。

本实用新型技术方案如下所述：

一种阴极导电机构，包括若干压辊和若干第一导电辊，所述压辊和所述第一导电辊成对设置，同一对的所述压辊和所述第一导电辊分别位于薄膜的两侧并接触膜面，且所述第一导电辊连通阴极电以使薄膜带阴极电；所述压辊的一侧还设有可喷淋硫酸溶液的第一喷淋管，且所述第一喷淋管的管口对着所述压辊。

根据上述方案的本实用新型，所述第一喷淋管设置在所述压辊远离所述第一导电辊的一侧。

根据上述方案的本实用新型，包括两个上下错开设置的第一导电辊，位于上方的第一导电辊的上侧设有压辊，位于下方的第一导电辊的下侧设有压辊。

根据上述方案的本实用新型，第一个所述第一导电辊的前端还设有第二喷淋管，且所述第二喷淋管的管口正对薄膜的靠近第一导电辊一侧的膜面。

本实用新型还提供一种水电镀装置，包括放卷区、若干电镀区和收卷区，所述电镀区包括镀液槽和喷淋槽，所述镀液槽设有连通阳极电的不溶性阳极管，且所述不溶性阳极管用于喷淋镀液；所述喷淋槽设有上述方案的阴极导电机构。

根据上述方案的本实用新型，所述电镀区依次包括第一过渡槽、所述镀液槽、第二过渡槽和所述喷淋槽，所述第一过渡槽和所述第二过渡槽均设有第一挤压辊，所述镀液槽的前、后槽边均设有第二挤压辊，且所述第二挤压辊与所述第一挤压辊并排设置并用于挤除薄膜上的镀液。

根据上述方案的本实用新型，所述不溶性阳极管的材质为钛、铅、碳、铂、石墨、镍、不锈钢、镀铂的钛、铅合金或磁性氧化铁。

进一步的，所述镀液槽内设有导电铜牌，所述不溶性阳极管与所述导电铜牌连接，且所述导电铜牌通阳极电，以使所述不溶性阳极管连通阳极电。

更进一步的，所述水电镀装置还包括水洗槽，所述水洗槽设置在所述电镀区的后端，用于清洗完成水电镀的薄膜。

更进一步的，所述水电镀装置还包括分切槽，所述分切槽设置在所述水洗槽的后端，用于切除薄膜宽度方向上两侧的废边。

更进一步的，所述水电镀装置还包括抗氧化槽，所述抗氧化槽设置在所述分切槽的后端，用于在薄膜的膜面形成抗氧化层。

更进一步的，所述水电镀装置还包括烘干装置，所述烘干装置设置于所述抗氧化槽的后端，用于烘干薄膜。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：

本实用新型水电镀装置的阴极导电机构包括第一导电辊和压辊，在压辊的一侧设置有可喷淋硫酸溶液的第一喷淋管，且第一喷淋管的管口对着压辊，可直接对压辊进行喷淋清洗液，实现对压辊进行降温，进而对薄膜和第一导电辊进行降温，可减少镀液在第一导电辊上形成金属铜结晶；

而且第一喷淋管喷淋到压辊上的清洗液，会与薄膜接触，使薄膜保持湿润，并洗掉镀液，该清洗方式比较温和，不会直接喷洗膜面，有利于防止膜面变形；

另外，本实用新型的压辊和第一导电辊成对设置，两者配合，使得薄膜与第一导电辊充分接触，利于增强第一导电辊对薄膜的导电稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的水电镀装置的结构示意图；

图2为水电镀装置中一个电镀区单元的结构示意；

图3为水电镀装置中水洗槽、反镀槽和分切槽部分的示意图；

图4为采用薄膜竖直设置的水电镀装置的电镀区部分示意图。

在图中，

1、薄膜放卷辊；

2、电镀区；

201、第一过渡槽；202、镀液槽；203、第二过渡槽；204、喷淋槽；

21、第一挤压辊；22、第二挤压辊；23、不溶性阳极管；24、导电铜牌；25、夹边轮；26、第一导电辊；27、压辊；28、第一喷淋管；29、第二喷淋管；

3、水洗槽；

31、水洗喷淋管；

4、分切槽；

401、薄膜输出端；402、废边输出端；

41、切刀；42、喷水管；

5、反镀槽；

51、第二导电辊；52、铜粒；53、废边收卷辊；

6、抗氧化槽；

7、薄膜收卷辊。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

如图1至图3所示，一种水电镀装置，包括：

放卷区，设有薄膜放卷辊1，将未处理、待电镀的薄膜放出，输送至后端的电镀区2。

若干电镀区2，依次包括第一过渡槽201、镀液槽202、第二过渡槽203和喷淋槽204；可见，本实施例的水电镀生产线具备多次水电镀的功能，多个电镀区2形成循环设置的：第一过渡槽201、镀液槽202、第二镀液槽202、喷淋槽204、第一过渡槽201、镀液槽202、第二过渡槽203、喷淋槽204……使得薄膜上的镀层饱满、均匀，提升薄膜的质量。

收卷区，设有薄膜收卷辊7，接收来前端经过水电镀的薄膜，将附着有镀层的薄膜成品卷收。

如图2所示，在本实施例中，第一过渡槽201和第二过渡槽203均设有第一挤压辊21，第一挤压辊21包括第一上挤压辊和第一下挤压辊，薄膜经过第一挤压辊21时，能够挤掉薄膜上多余的镀液或者其他喷淋液，将多余的液体留在第一过渡槽201，防止流至下一个电镀区2，而第一过渡槽201中的液体可排出，也可以处理后循环利用。

镀液槽202的前端槽边和后端槽边均设有第二挤压辊22，第一挤压辊21和第二挤压辊22并排设置，同理，第二挤压辊22包括第二上挤压辊和第二下挤压辊，第二挤压辊22和第一挤压辊21组成二次挤液的结构，使得挤液更加彻底，确保前端区域的液体流至后端区域中，影响镀膜品质。

镀液槽202中设有水电镀阳极机构，用于为薄膜提供水电镀所需的阳极。具体地，水电镀阳极机构包括若干不溶性阳极管23，每两个不溶性阳极管23为一组，分别设置于薄膜的正、反两面；不溶性阳极管23的一侧设有孔洞，且孔洞正对薄膜，向不溶性阳极管23中通入镀液(例如硫酸铜溶液)，则镀液借助不溶性阳极管23可喷淋在薄膜的膜面上。可见，本实用新型将镀液直接喷洒于薄膜，相比于传统钛篮方式，更能保证铜离子浓度的稳定。

不溶性阳极管23的材质为钛、铅、碳、铂、石墨、镍、不锈钢、镀铂的钛、铅合金或磁性氧化铁，本实施例采用钛管作为不溶性阳极管23，在电流通过时，钛管自身不溶解，避免产生阳极泥或铜渣。

镀液槽202还设有导电铜牌24，不溶性阳极管23与导电铜牌24连接，且导电铜牌24通阳极电，从而实现不溶性阳极管23带阳极电，并为镀液附上阳极。另外，喷淋槽204内的第一导电辊26连通阴极电，从而使得薄膜带阴极电，从而实现对薄膜电镀。

在一个优选实施例中，同一组的两个不溶性阳极管23与薄膜膜面的垂直距离相等，即薄膜正面的不溶性阳极管23和对应的薄膜背面的不溶性阳极管23，两者到薄膜的距离相同，并且同一组的两个不溶性阳极管23的镀液流量相等，如此一来，薄膜两面的不溶性阳极管23对薄膜的镀液喷涂量及喷涂压力相等或相近，能够使得薄膜上下侧面的镀层厚度基本一致，进一步提升电镀薄膜质量。

在一个优选实施例中，不溶性阳极管23的表面涂覆有电催化层。具体地，在薄膜上方的不溶性阳极管23的下表面设置电催化层，在薄膜下方的不溶性阳极管23的上表面设置电催化层，从而使得不溶性阳极管23在纯氧的条件下，也不易形成氧化层。而当不溶性阳极管23的管口形成氧化层后，会阻碍电子流通，导致不溶性阳极管23对阴极薄膜放电不均匀，从而导致薄膜上镀层的均匀性和致密性欠佳。故，本优选实施例通过在不溶性阳极管23的表面涂覆电催化层之后，能够保证不溶性阳极管23放电均匀，进而保证薄膜镀层均匀。

在一个优选实施例中，镀液槽202中设置有夹边轮25，夹边轮25为电镀中常见设置，用于夹持在薄膜宽度方向的边缘处，以展平薄膜。由于从不溶性阳极管23喷出的镀液对薄膜有一定冲击，可能导致薄膜膜面发生褶皱，而设置夹边轮25能够使薄膜展平，保持平整。

在本实施例中，夹边轮25设置在镀液槽202的中间位置，夹边轮25前端和后端各设有两组不溶性阳极管23，且对称分布于夹边轮25两侧。

在一个优选实施例中，水电镀装置前端的电镀区2中的不溶性阳极管23数量可以少一些，越往后的电镀区2中的不溶性阳极管23数量可以设置多一些。因为随着电镀的进行，镀层越来越厚，电流密度可以大一些，以消耗更多的铜离子，从而可以提高电镀效率。

可见，本实用新型的镀液槽采用喷淋镀膜的方式，相比于钛篮的方式，电镀槽内不会有积液，因此不需要电镀槽具有较大的储存容量，成本较低。

如图2所示，电镀区2中的喷淋槽204除了设有第一导电辊26，还设有压辊27和喷淋管，压辊27和第一导电辊26组成了水电镀装置的阴极导电机构，为薄膜提供阴极电。具体地，压辊27和第一导电辊26成对设置，同一对的压辊27和第一导电辊26分别位于薄膜的两侧并且接触薄膜的膜面。第一导电辊26连通阴极电以实现为薄膜供阴极电。压辊27与第一导电辊26配合，使得薄膜与第一导电辊26充分接触，进一步增强第一导电辊26对薄膜的导电稳定性。

在一个具体实施例中，喷淋槽204内设有两个第一导电辊26和两个压辊27，两个第一导电辊26上下错开设置，位于上方的第一导电辊26的上侧设有一个压辊27，位于下方的第一导电辊26的下侧设有一个压辊27。优选地，前端的第一导电辊26高于后端的第一导电辊26，使得薄膜进入喷淋槽204后呈倒“V”型走膜，利于增加薄膜与第一导电辊26的包角，在一定程度上能增强导电稳定性。

经过镀液槽202进入喷淋槽204的薄膜，其表面会沾附一定的镀液，当薄膜与第一导电辊26接触的同时镀液也会与第一导电辊26接触；而作为阴极的第一导电辊26由于通电，具有一定的温升，不可避免地会造成部分镀液蒸发，进而导致镀液里的溶质在第一导电辊26上析出少量结晶，并附着在第一导电辊26上，因此需要清洗第一导电辊26处的薄膜上的镀液，以减少镀液附着于第一导电辊26。故压辊27的一侧设置有可喷淋硫酸溶液的第一喷淋管28，且第一喷淋管28的管口对着压辊。当第一喷淋管28工作时，直接对压辊27进行喷淋清洗液(硫酸溶液)，具有两个作用：其一是可以对压辊27降温，从而对薄膜和第一导电辊26降温，减少镀液在第一导电辊26上形成金属铜结晶；其二是喷淋到压辊27上的清洗液，会与薄膜接触，使薄膜保持湿润，可以洗掉镀液。而且该清洗方式比较温和，不会直接喷洗膜面，利于防止膜面变形。

在一个优选实施例中，第一喷淋管28设置在压辊远离第一导电辊26的一侧，能够使得第一喷淋管28远离薄膜，避免直接喷淋薄膜。

在一个优选实施例中，喷淋槽204除了设置有第一喷淋管28，在第一个第一导电辊26的前端还设有第二喷淋管29，且第二喷淋管29的管口正对薄膜的靠近第一导电辊26一侧的膜面(图中示例为薄膜的下表面)。第二喷淋管29配合第一喷淋管28，可以达到更好的效果，因为薄膜经过喷淋槽204的第一个第一导电辊26时，薄膜下表面可能有镀液，且该处镀液正好与第一导电辊26接触，在此处设置一个第二喷淋管29，能及时、有效地洗掉薄膜上的镀液。

若喷淋槽204的若干第一导电辊26的布置采用上述结构：前端的第一导电辊26高于后端的第一导电辊26，则薄膜从镀液槽202出来，进入喷淋槽204会向上走膜，喷淋槽204的清洗液会顺着薄膜往前流，而镀液槽202和喷淋槽204之间的第二过渡槽203，能够将喷淋槽204的清洗液截止在第二过渡槽203，不会流向镀液槽202，影响镀液槽202的镀液纯度。因此第二过渡槽203在镀液槽202和喷淋槽204之间还具有防止清洗液往前端流至镀液槽202的作用。

在本实用新型中，喷淋槽204可以设置有循环系统，清洗液从喷淋管(第一喷淋管28和第二喷淋管29)喷出，通过循环系统返回喷淋管，重复利用。清洗液为硫酸或者包含硫酸的液体。

如图3所示，在本实用新型中，水电镀装置还包括水洗槽3，薄膜经过若干电镀区2后，进入水洗槽3中进行最后阶段的清洗，用于洗掉薄膜上残留的多余镀液。水洗槽3设有均匀若干水洗喷淋管31，水洗喷淋管31位于水洗槽3顶部，与薄膜具有一定的距离，水洗喷淋管31可喷洒出清水以清洗薄膜。水洗槽3的液面高度不超过薄膜所在位置的高度。

众所周知，薄膜在电镀过程中，薄膜宽度方向的两侧边不易镀上金属层，属于废边，是要切除的，只有中间区域能够作为导电薄膜产品。因此，水电镀装置在收卷区之前都有分切槽4，在分切槽4处切除薄膜的两侧废边，将经过分切槽4的薄膜分成两部分，一路为中间的成品薄膜，输送至收卷区；另一路为两侧的废边，输送至废边回收区。而之前的废边分切是在抗氧化处理之后，经过抗氧化处理后，膜边缘表面就有铬，不便于进行回收。

如图3所示，为了解决现有装置不便回收薄膜废边的问题，本实用新型的水电镀装置将分切槽4设于抗氧化槽6的前端，且分切槽4设有薄膜输出端401和废边输出端402，薄膜经分切槽4的切刀41切除废边后，由薄膜输出端401输送至抗氧化槽6；废边输出端402则设有反镀槽5和废边收卷辊53，反镀槽5用于电解废边的镀层，废边收卷辊53用于卷收除去镀层后的废边。

在一个具体实施例中，废边收卷辊53为气涨轴。反镀槽5包括第二导电辊51和阴极部，阴极部采用铜粒52，第二导电辊51与电源正极连接，铜粒52与电源负极连接，当废边浸泡在反镀槽5中时，废边上的镀层金属离子电解后沉积于铜粒52上，废边上的金属镀层被清楚，废边收卷辊53卷收干净的废边，从而实现高效回收薄膜的废边。第二导电辊51可以选用被动辊，也可以选用主动辊。

可见，本实用新型的水电镀装置，实现薄膜分切后，将薄膜的废边折返进行反镀，避免反镀废膜(即废边)收卷与成品薄膜收卷重叠、相互干扰。

在一个可选实施例中，分切槽4内设有两把切刀41，且两把切刀41分别设置在薄膜宽度方向的两端边缘，距离薄膜的边缘为5厘米至10厘米，因此单个废边的宽度为5厘米至10厘米，例如5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm。

在一个优选实施例中，分切槽4的薄膜输出端401设有喷水管42，喷水管42用于对切除废边后的中间的薄膜进行喷水，防止薄膜在空气中氧化。再将中间的薄膜成品输入抗氧化槽6，作用是在薄膜的两个表面形成抗氧化层，抗氧化槽6的输出端可以设置烘干装置，加快干燥薄膜，最后进入收卷区，通过薄膜收卷辊7进行收卷。

如图4所示，除了上述实施例中水电镀装置采用的薄膜水平穿过的结构设计，还可以将水电镀装置设置为垂直穿过的结构设计。在一个可选实施例中，薄膜呈竖直布置，如此一来，镀液可以由其自身重力向下滴落，可以减小第一挤压辊和第二挤压辊的挤液压力，并且不用设置第一过渡槽和第二过渡槽，薄膜从镀液槽到其后端的喷淋槽，也不存在向上走膜的结构，因此不设置第二过渡槽，也无需担心喷淋槽的液体进入镀液槽。需要说明的是，图1中的视角是水电镀装置的主视图，而图4的视角是水电镀装置的俯视图。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种阴极导电机构，其特征在于，包括若干压辊和若干第一导电辊，所述压辊和所述第一导电辊成对设置，同一对的所述压辊和所述第一导电辊分别位于薄膜的两侧并接触膜面，且所述第一导电辊连通阴极电以使薄膜带阴极电；所述压辊的一侧还设有可喷淋硫酸溶液的第一喷淋管，且所述第一喷淋管的管口对着所述压辊。

2.根据权利要求1所述的阴极导电机构，其特征在于，所述第一喷淋管设置在所述压辊远离所述第一导电辊的一侧。

3.根据权利要求1所述的阴极导电机构，其特征在于，包括两个上下错开设置的第一导电辊，位于上方的第一导电辊的上侧设有压辊，位于下方的第一导电辊的下侧设有压辊。

4.根据权利要求1所述的阴极导电机构，其特征在于，第一个所述第一导电辊的前端还设有第二喷淋管，且所述第二喷淋管的管口正对薄膜的靠近第一导电辊一侧的膜面。

5.一种水电镀装置，包括放卷区、若干电镀区和收卷区，其特征在于，所述电镀区包括镀液槽和喷淋槽，所述镀液槽设有连通阳极电的不溶性阳极管，且所述不溶性阳极管用于喷淋镀液；所述喷淋槽设有如权利要求1至4任一项所述的阴极导电机构。

6.根据权利要求5所述的水电镀装置，其特征在于，所述电镀区依次包括第一过渡槽、所述镀液槽、第二过渡槽和所述喷淋槽，所述第一过渡槽和所述第二过渡槽均设有第一挤压辊，所述镀液槽的前、后槽边均设有第二挤压辊，且所述第二挤压辊与所述第一挤压辊用于挤除薄膜上的镀液。

7.根据权利要求5或6所述的水电镀装置，其特征在于，所述水电镀装置还包括水洗槽，所述水洗槽设置在所述电镀区的后端，用于清洗完成水电镀的薄膜。

8.根据权利要求7所述的水电镀装置，其特征在于，所述水电镀装置还包括分切槽，所述分切槽设置在所述水洗槽的后端，用于切除薄膜宽度方向上两侧的废边。

9.根据权利要求8所述的水电镀装置，其特征在于，所述水电镀装置还包括抗氧化槽，所述抗氧化槽设置在所述分切槽的后端，用于在薄膜的膜面形成抗氧化层。

10.根据权利要求9所述的水电镀装置，其特征在于，所述水电镀装置还包括烘干装置，所述烘干装置设置于所述抗氧化槽的后端，用于烘干薄膜。