專利名稱：制造金屬箔的工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造金屬箔的工藝及裝置，其中金屬箔是電解沉積在無頭運載帶，最好是無頭金屬帶上的。
在公知的制造金屬箔的工藝中，這種箔，特別是銅箔是電解沉積在鼓輪上的。這些鼓輪是做為陰極相連的。陽極設置在離鼓輪圓周大約10毫米的距離處。通過電流的作用，金屬沉積在鼓輪上。鼓輪迴轉的速度和所定電流決定了所要求的箔的厚度。每個鼓輪一般使用大約20，000至25，000安培的電流。這樣生產的金屬箔從鼓輪上揭下，纏繞起來，隨后在另一單獨設備上接受進一步處理。
在后處理過程中，單張金屬箔連成無頭帶狀，經過一些電解槽，鍍上所需金屬或合金鍍層。
上述工藝雖有種種缺點，但目前仍在世界范圍內被采納。例如，它所生產的箔的結構不能通過不同的電流密度來影響，因為對于所給定的鼓輪，僅僅能夠施加給定的電流密度。此外，后處理必須在另一單獨設備上進行，這需要麻煩而費時的操作。最后，上述工藝的一個重要缺點在于這樣的事實10微米以下厚度的特別薄的金屬箔不能生產，因為這種箔無法卷取。
一種由US-PS4108737公開的Ehrhardt等人的工藝是利用電解沉積在無頭鋼帶上來制造超導箔、帶或導線。然而在原理上，這種沉積是以上述同樣的方式進行的。運載帶容納在一個而且是唯一的沉積電解槽內，該槽包著浸入液體之中的鼓輪，正如US-PS4108737的附圖特別明顯地表示的那樣。
僅僅一種特定強度的電流能施加在這個鼓輪上，而運載帶僅起促使箔通過鈍化和清洗浴池的作用。這種清洗處理在鼓輪自身上進行也是可能的，僅僅是開支大。這種工藝，就沉積而論，也有前面所提到的方法同樣的缺點。
因此，本發明的目的是提供一種引言中所述類型的工藝，它能克服上述缺點，并且以廉價的成本制造金屬箔。
根據本發明，上述目的是用序言中所規定的類型的工藝來完成的。該工藝中金屬箔是在一個或多個電解槽中沉積出來的，電流密度沿運載帶通過單個電解槽或多個電解槽的路徑設定為不同的等級。
根據本發明進一步的最佳特征，在一個單獨電解槽中，電流密度等級沿運載帶路徑也是變化的，這種情況存在于例如每個單獨電解槽中。
因此，由于在沉積設備中最好用多個電解槽時設定了不同的電流密度，除影響箔的組織結構外，甚至在每個單個的電解槽內都可能改變沉積特性。這個特征在應用于各個電解槽中沉積不同金屬或金屬合金，或使用不同的電解液時，特別重要。在一個設備僅具有一個單個沉積電解槽的情況下，為能影響箔的結構，這種方法甚至是必不可少的。
在實施這種工藝的裝置中，無頭運載帶通過一個或多個立式電解槽，每個電解槽包括兩個上轉向輥和至少一個下轉向輥，其中在無頭運載帶的一個側面上生成箔。單個電解槽設計成由無頭運載帶、陽極和橫向設置的密封帶構成的一個密封筒，電解液從中流過。
可以理解，電解槽的精確的垂直度對其功能并不重要。
根據本發明，沉積電解槽在至少一個電解槽范圍內包括多個至少三個導電輥。帶的接觸圓弧至少為2°，并且陽極沿運載帶的路徑延伸。
根據本發明工藝的重要的最佳特征，電解液流經電解槽，而且流速在0.1～6.0米/秒范圍內，最好是1～4米/秒。通過基本上是在陽極最低部位處設置一個可變橫截面的排放裝置，該流速可在上述范圍內任意調整。
陽極可由例如鉛，鉛合金或具有復蓋層的鈦制成。換成可溶性陽極也可使用。
根據本發明的進一步特征，導電輥與陽極通過整流器單獨相連或以任意組合的方式相連。
本發明的進一步特征以下將參照附圖解釋并作詳細說明。
圖1是根據本發明的電解制造金屬箔的設備的示意圖;
圖2是其中所用的沉積電解槽的最佳實施例剖面圖。
如圖1所示，一條無頭運載帶最好通過多個立式電解槽2，在所示實施例中是由兩組電解槽組成的，每組有3個電解槽。對中控制器3使帶1精確地對準通道。在進入電解槽2之前，帶1通過與刷子5相接觸的垂直可動的補償輥4。通過電解槽2之后，已有金屬箔鍍層的帶，至少通過一個清洗設備6和干燥設備7。之后，金屬箔8從無頭運載帶1上揭下，最好經過切邊，然后繞在卷取裝置9上。然而在卷取之前，還可增加例如在干燥機11之后的后處理設備10中的電解或純化學的后處理。根據本發明的工藝的一種改進，金屬箔的上述后處理也可以，至少部分可以在揭下金屬箔之前，在運載帶上進行。使得僅有面朝無頭運載帶的那一側在金屬箔與運載帶分離之后需要后處理。
標號12表示一個電解槽2中電解液的循環容器。顯然，也可以設置多個容器12，這在單個電解槽2或電解槽組中所用的電解液不同的情況下，任何時候都是不可少的。分別恢復純凈之后合用的電解液用循環泵(圖上未示)從這個容器12送回沉積電解槽2。在每個循環完成之后，無頭運載帶1在普通設備(圖上未示)上進行機械、化學或電化清理。根據本發明，電解制造金屬箔所用的電解槽的設計將進一步參照附圖2來說明。
無頭運載帶1經上轉向輥21到下轉向輥22，從該下轉向輥22再向上到第二個上轉向輥21′。若連續設置多個電解槽，每個電解槽的上轉向輥21，21′由兩鄰近的電解槽公用。在上轉向輥21，21′和下轉向輥22之間，運載帶1被引導至沿不垂直的但最好大致垂直的方向。根據本發明，陽極23也可以由多個部分陽極組成，它相對無頭運載帶1的設置使陽極23和帶1之間的間隙完全被流動的電解液充滿。陽極沿著運載帶1的路徑并在帶1的與下轉向輥22相反的一側，與帶本身和設置在運載帶和陽極23之間的密封帶24，共同形成一個流過電解液的通道。這個通道在可調橫截面的排液孔25附近大體終止在其最低點處。后者可以采用例如帶有節流門的管接頭而且允許調整電解液的流速。后者通過穩流容器26、26′和溢流27、27′進入帶1和陽極23之間的通道，被引導至陽極23的上部區域;而任何過量液體則進入溢流容器28、28′，并從那里直接導入循環容器12中。
流過電解槽2的電解液通過類似的途徑由排液裝置25流入循環容器12。
根據本發明的裝置的特征是，每個電解槽2包括多個導電輥。為此，電解槽2的垂直部分，最好在彼此相對側，設置有至少兩個和陽極23相對的導電輥30，30′。下轉向輥22也起另一個導電輥的作用。
最好采用圖2所示的改進結構，每個電解槽2設置3個恰當的導電輥，兩個輥30，30′設置在電解液通道的上部區域，第三個導電輥同時作為下轉向輥22。導電輥30，30′和22以及可能設置的任何其它導電輥均可連接在陽極23上，既可單獨連接，也可組合成任意組進行連接，但每種連接方式中至少包括一個整流器31。
由于對導電輥、各導電輥組施加不同的電流強度，使金屬箔的沉積，沿電解槽2區域中帶1，或更精確地說是沿陽極23，有可能在不同的電流密度的條件下沉積在無頭運載帶1上。因此，以低電流密度沉積產生均勻的顆粒分布，而高電流密度在顆粒大小上帶來變化。由所提到的組織結構變化的作用，沉積的金屬箔的機械性能也可能例如加以改變。
按照本發明，可進一步提供在多個電解槽設備中，不同的電解槽可用不同的電解液，使得不同的金屬或金屬合金能夠在不同的電解槽中沉積在運載帶上。在這種情況下，運載帶1和已沉積在它上面的箔在進入下一個盛有不同電解液的電解槽之前要用水清洗。
根據本發明的工藝也可以便利地用來制造復合材料，特別是制造復合金屬箔。為此，一個或多個制造箔的設備與合成樹脂帶進給輥裝置可以組合起來，制成箔-塑料復合材料。
根據本發明工藝的下列附加細節和優點將進一步由加工實例說明。
為實施根據本發明的工藝而設計的箔制造設備，包括兩個電解槽，一條1200毫米寬的鈦運載帶，1000毫米寬的陽極。在硫酸銅電解液中加入各種添加劑，生產17.5微米厚的銅箔。所用的電流密度是80安/分米2，電解液流速是3.45米/秒。生產出的銅箔仍然在運載帶上時就被清洗、干燥，然后容易地卸下。
在另一個實驗中，銅箔經過干燥在卸下之前就與一面涂有粘合劑的塑料帶重合，與其壓在一起后才卸下運載帶。
通過運載帶與第一例相比增加3～5倍的運動速度，可生產5微米厚的銅箔，在后一工藝中，銅箔仍可同樣容易地卸下運載帶。
在同樣設備中，用高穩定的精煉鈮鋼帶替代鈦運載帶，使用硫酸鋅電解液，在排成串的多個電解槽中，可制出厚度為20微米的鋅箔。并且在清洗之后，在隨后的電解槽中鋅箔又鍍上一層5微米厚的鋅-鈮鍍層。在該實驗中，制造鋅鍍層的電流密度是120安/分米2，而制造鋅鈮鍍層的電流密度是65安/分米2。
此后，該實驗設備接有另外兩個電解槽，并插入一條新的用銅制成的、全部側面鍍鈦的運載帶。在中間的兩個電解槽中，用燒結鐵球填滿的鈦籃替代不可溶的陽極，而在第一和第四電解槽中，保留了不可溶的陽極。第一和第四電解槽每個使用鋅電解液，而第二和第三電解槽使用鐵電解液，以這樣的方式可以生產兩面鍍鋅的鐵箔。
下述權利要求應看作是公開本發明的組成部分。權利要求中所注有關附圖的標號是用來有助于對照權利要求的整體和最佳實施例所述特征的相互關系，但無論如何不意味著把權利要求的語言限制成附圖所表示的含義，除非明顯地與上下文出現了矛盾。
權利要求
1.一種制造金屬箔的工藝，其中金屬箔電解沉積在一條金屬或其它合適的撓性材料運載帶上，且金屬箔是在一個或多個電解槽中沉積的，沿該帶通過電解槽或電解槽組的傳送路徑，電流密度設定至不同等級。
2.根據權利要求1所述的工藝，其中電解液是以0.1～6.0米/秒的流速范圍內流過電解槽的。
3.根據權利要求2所述的工藝，其中流速是在1～4米/秒的范圍內。
4.根據權利要求1所述的工藝，其中金屬箔在卸下之前，在運載帶上進行了全部或部分后處理。
5.根據權利要求1所述的工藝，其中無頭運載帶通過每一完整的通道后進行機械，化學或電-化清理。
6.根據權利要求1所述的工藝，是在多個電解槽中進行的，并且在不同的電解槽中使用不同的電解液。
7.根據權利要求6所述的工藝，其中在不同的電解槽中分別沉積不同的金屬、金屬合金。
8.根據權利要求1所述的工藝，其中沿運載帶通過的路徑的不同部分，甚至在所述的一個或多個電解槽的每一個電解槽內或多個單獨電解槽內，電流密度是設定于不同等級的。
9.一種電解制造金屬箔的裝置，其中金屬箔沉積在無頭金屬帶或其它合適的撓性無頭運載帶上，該帶具有穿過裝置的路徑，該裝置包括一個或多個垂直沉積電解槽，每個電解槽具有兩個上轉向輥(21，21′)和至少一個下轉向輥(22)，至少一個這樣的電解槽包括一密封筒，電解液從中流過，并且該密封筒是由無頭運載帶(1)、陽極(23)和橫向密封帶(24)構成的，多個至少三個導電輥(30，30′，22)，該導電輥至少與一個電解槽相聯，接觸圓弧等于至少2°，并且陽極沿運載帶(1)傳送的路徑延伸。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中兩個導電輥(30，30′)設置在電解槽(2)的垂直部分，并且其中一個導電輥構成一個下轉向輥(22)。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中所述的導電輥(30，30′)在電解槽的彼此相對的兩側。
12.根據權利要求9所述的裝置，其中至少一個電解槽的陽極(23)是由多個至少兩部分陽極組成的。
13.根據權利要求9所述的裝置，其中陽極(23)基本上在其最低部位上裝有一個電解液的排液裝置(25)，其橫截面是可調的，用以調節所需流速。
14.根據權利要求9所述的裝置，其中導電輥(30，30′，22)是通過整流器裝置單獨或以任意組合的方式與陽極(23)相連的，這也適于多個部分陽極的場合。
15.根據權利要求9所述的裝置，其中陽極是由鉛、鉛合金或具有貴金屬復蓋層的鈦制成的。
16.根據權利要求9所述的裝置，其中使用可溶陽極。
全文摘要
在制造金屬箔的工藝中，金屬箔是電解沉積在無頭運載帶，最好是無頭金屬帶上的。在一個或多個電解槽中，電流密度在多數電解槽和/或每個電解槽中處于不同等級。實施該工藝的裝置包括多個，至少是兩個立式沉積電解槽，該電解槽具有二個上轉向輥21、21′和至少一個下轉向輥22。無頭運載帶1，可由任意多個部分陽極組成的陽極23，和橫向密封帶24，構成一個密封筒，電解液從中流過。多個至少三個導電輥30、30′、22與每個電解槽結合，而且至少有2°的接觸圓弧。
文檔編號C25C7/00GK1044306SQ8910955
公開日1990年8月1日 申請日期1989年11月15日 優先權日1988年11月15日
發明者杰拉爾德·馬列什 申請人:安德烈茨機械制造股份公司