电解铜箔

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电解铜箔毛面毛刺产生原因

2021-03-16 18:31:10

   1.电解液中不溶性微粒杂质含量超标。纯净无杂质、成分均匀、稳定的电解液是生产高品质电解铜箔的前提条件。实际生产中不可避免地会有一些杂质通过原料铜、废箔、水、酸的加入以及设备自身磨损和腐蚀而进入电解液中,因此电解液中往往含有金属杂质离子、分子基团、有机物、不溶性微粒(如二氧化硅、硅酸盐、炭)等各种杂质,这些杂质大多数对铜箔品质有负面影响,应尽可能采用有效方法把杂质控制在合理的浓度范围内。金属杂质离子主要从原料方面进行控制,有机物主要采用活性炭吸附去除。本文所述电解液杂质主要指不溶性微粒,主要依靠硅藻土过滤器和精滤器过滤去除。

电解铜箔

   统计发现,电解液中不溶性微粒含量(检测方法是采用孔径为 0.45 μm 的微孔滤膜抽滤,根据抽滤前、后的质量差进行计算)超过 0.2 mg/L 时,无论其他参数如何调整,毛刺都无法消除,而且杂质含量越高, 毛刺越明显,可见杂质含量超标是产生毛刺的原因之一。这主要是因为电解液中悬浮的铜粉容易吸附在杂质团聚体周围,被输送到电解槽中时在电流的作用下吸附于阴极辊上,随着铜沉积层的增厚,铜粉夹杂在铜箔上而形成瘤状毛刺。

   2、溶铜罐中铜酸含量失调。溶铜罐中的铜酸含量是重要的溶铜参数,直接从源头影响溶液的稳定性,溶铜罐中的铜含量的变化一般与酸含量的变化呈反比,即铜含量升高伴随着酸含量降低,铜含量降低则伴随着酸含量升高。结合现场生产经验发现,溶铜罐中铜含量越高,酸含量越低,毛刺越明显。一般情况下,酸含量低于 20 g/L 时就容易出现毛刺缺陷。这主要是因为溶铜罐中铜料多而酸不足时,在罐内温度高(一般浸泡式溶铜温度在80 ~ 90 °C,喷淋式溶铜温度在 65 ~ 75 °C)的情况下,空气在溶铜罐内的溶解极微,溶液缺氧导致铜料氧化不充分,无法与硫酸充分反应,溶铜罐内容易生成大量铜粉和 Cu+ [4]。一方面,随着铜箔沉积层增厚, 附着于阴极表面的铜粉夹杂在铜层中形成铜刺;另一方面,Cu+与 Cl?结合生成的氯化亚铜沉淀也容易夹杂在铜箔中而形成毛刺。

   3、电解液中氯离子含量过高。统计结果表明,氯离子含量与毛刺有一定的相关性。氯离子含量越高,毛刺越明显。Cl?是生产电解铜箔的常用添加剂,微量的 Cl?能与其他添加剂协同作用,增强阴极极化,从而改善电解铜的表面光亮度,但电解液中 Cl?过多会减弱其他添加剂的作用,使整平作用减弱,发生去极化作用。另外,Cl?会与电解液中的 Cu+结合生成氯化亚铜沉淀并夹杂于镀层中而形成毛刺。氯化亚铜的生成还会降低阴极界面的铜离子浓度,引起阴极析氢,影响铜离子的迁移和沉积,使铜离子电沉积形成枝状晶,进而造成铜箔表面粗糙甚至形成毛刺。氯离子含量一般控制在 20 ~ 50 mg/L,含量过高不仅会产生毛刺,而且会腐蚀阴极辊和溶铜罐,含量过低则直接影响铜箔的内在结构和力学性能。

   4、铜箔厚度。生产实践中发现,铜箔越厚,毛刺越明显,这是由于铜沉积层越厚就越容易包覆吸附在阴极辊表面的铜粉。

   5、电流密度。在设备工况及其他工艺参数固定的情况下,电流密度直接影响生产效率。一般情况下,生产追求大电流密度,但电流密度过高会直接影响生产稳定性和产品质量。统计结果表明,电流密度越高,毛刺越明显。这是由于电流密度越高,阴极辊表面吸附的铜粉越多,阴极辊转速就越快(在同一机列上电流密度高意味着电流大,对相同厚度规格的铜箔而言,阴极辊转速就越快),就越容易包覆铜粉。


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