电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势_陈浩.pdf

第 58 卷0引言电解铜箔主要用于制作印刷电路板（PCB）的导电材料覆铜板（CCL）、锂电池的电极材料，广泛应用于家电、通讯、计算机、汽车等产业1。工业电解铜箔生产采用辊式连续电解法，其基本工艺流程如图 1 所示。生产设备为生箔机组，主要包括生箔机、阴极辊和表面处理机三个关键设备2。电解铜箔生产品质与生箔机组设计制造水平密切相关。生箔机主要分为标准箔生箔机和锂电箔生箔一体机。如图 2 所示，锂电箔生箔一体机是近些年出现的专门用于锂电池铜箔生箔和防氧化处理的主要设备。生箔机主要由阳极槽、阴极辊主驱动装置、阴极辊导电装置、在线抛光装置、在线切边及切边自动收卷装置、收卷装置、机架、供液装置、烘干装置、电控系统等组成。锂电箔生箔一体机还包括防氧化处理的生箔酸洗及水洗装置、钝化装置等。1生箔机市场现状目前，生产电解铜箔装备生箔机的国家主要有日本、美国、韩国等，如日本 NIPPON、三船株式会社、韩国人与科技有限公司（PNT）和美国耶兹公司等。国外企业研制铜箔装备较早，在设备研发设计及生产制造工艺上均已非常成熟。经过多年的优化革新均已具备优异的性能，在电解铜箔装备市场上占有很大的市场份额,但这些厂家的生箔机价格比较昂贵。国内生产生箔机的主要企业有西安航天源动力工程有限公司、上海洪田机电科技有限公司、西安泰金工业电化学技术有限公司、上海昭晟机电设备有限公司、上海洪田机电科技有限公司及西安航天动力机械有限公司。国内的生箔机技术是从仿制日美产品开始发展起来的，借鉴吸收国外技术的基础上，收稿日期：2022-12-23；修订日期：2023-01-20作者简介：陈浩（1990），男，工程师，从事材料成形技术研究电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势陈浩，尚勇，徐浩天，宋泽彬（西安航天动力机械有限公司，陕西 西安 710025）摘要：电解铜箔主要用于制作印刷电路板（PCB）的导电材料覆铜板（CCL）、锂电池的电极材料。生箔机是生产电解铜箔的主要设备。本文主要介绍了国内生箔机市场现状、技术现状及其发展趋势。关键词：电解铜箔；生箔机；技术；发展；趋势中图分类号：O646文献标识码：BDOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.022文章编号：1672-0121（2023）03-0090-02第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.2023铜、硫酸、水溶铜造液电解液净化过滤电解生箔（标准箔）表面处理分切、包装成品电解生箔（锂电箔）图 1生箔工艺流程图 2锂电箔生箔一体机90-第 3 期经过改进创新，灵活的市场营销能力，不断的打开国内市场，并形成一定优势，国内厂家设计制造的生箔机在设计水平、设备稳定性及制造质量上均略逊于国外设备，但未来必将迎头赶上，完成超越。2生箔机技术现状阳极槽是生箔机的一大关键部件，槽体主要采用全钛材质焊接而成，之前的塑料+钛复合槽体正逐步淘汰。阳极主要分为整体式阳极和拆分式阳极，整体式阳极一般适用于实验室的小型生箔机，工业上大量采用拆分式阳极。根据拆分式阳极板安装形式，阳极槽主要分为分为 FIP 条式阳极槽和背拉式阳极槽。其中 FIP 条式阳极槽结构相对简单，由于阳极母板上的孔为盲孔，不易泄露，但是长期使用过程中，生成的铜箔表面可能会有花纹产生；螺钉可能脱落，造成阴极辊表面电离、形成凹坑，需修复阴极辊；严重的话，可能使阴极辊报废。目前锂电铜箔用背拉式阳极槽生产的较多，但加工难度较大，阳极母板开有通孔，阳极板的背拉螺栓由此穿过安装、固定阳极板，很好的保证了阴极辊与阳极板间阴阳极极距均匀性,但背拉螺栓的密封处易产生泄露3。阳极槽阳极一般采用不溶性阳极，主要包括铅阳极和钛阳极两种。由于铅阳极在硫酸铜电解液中易于腐蚀，使得阴阳极间距不断变大，且产生大量的PbSO4沉渣，难以保证电解铜箔的质量，已逐步淘汰。为了克服铅阳极存在的上述缺陷，人们探索研究，开始采用钛阳极，目前已大量使用。钛阳极采用钛材作为支撑体，在阳极板内弧面热涂一层特殊涂层，一般由贵金属或贵金属氧化物组成，常用的由铂层或钽铱氧化物的混合层，涂层定期更换。该阳极尺寸稳定，生箔厚度均匀性好，但费用较高4。在铜箔生产中,生箔机传动控制是极其重要的一环,张力控制更是生箔机控制系统的关键，良好的生箔机控制系统可以保证铜箔产品的质量,提高生产效率。张力控制系统是现代工业中广泛应用的控制系统之一。早期的张力控制系统，一般是以模拟器件为主,系统复杂，调试困难，可设置选项少，系统的可靠性较差，实时运算精度很低，使系统的控制精度低，动态补偿效果差，系统的控制精度不高。随着科学技术的发展，张力控制系统逐渐由模拟控制转向数字化控制,并从单纯的单机单路控制转向一机多路控制,全面采用单板机、可编程序控制器控制，目前以大规模集成电路,彩色液晶显示,多层菜单操作为主5，6。目前，国外高速、高精度的张力控制系统在实时性、可靠性方面，己经达到产品化阶段。但公开发表的资料对涉及核心技术的问题所谈甚少。许多涉及机电系统张力控制的技术细节，例如控制算法、建模技术、滤波技术、补偿技术、扰动控制技术等方面内容，均作为核心技术保密。国外张力控制系统设备不仅对于卷取过程中张力有严格精确的控制，而且对于初始建立张力、抛尾过程张力都有较好的控制，并且有友好的人机界面，完善的功能，如缓冲启动、防松卷功能、手动自动控制、模式选取、控制参数的保存和调用、自诊断模式、多种通讯接口等，但是价格相对昂贵。国内的张力控制系统基本停留在手动随机、随时控制的水平上，有部分采用模拟检测、模拟放大控制输出的产品，可控性和人机界面差，控制精度不高，迫切需要更新换代6。3结论铜箔不断朝着厚度更薄、性能更好的方向发展，生箔机的设计制造一直在朝着连续化、自动化、整体化、精密化的方向发展。虽然目前我国的铜箔设备的设计制造水平与日、韩、美还有一定差距，但铜箔生产的重心正在逐步向中国转移的趋势是不会改变的。充分借鉴国外先进技术，自主创新，不断提升我国生箔机设计制造水平刻不容缓。中国与日、韩、美等国的生箔机设计制造差距终将逐步缩小。参考文献：1郭峰，张波.电解铜箔生产工艺及发展A.中国铜加工产业技术创新交流大会暨中国铜基新材料产业发展论坛 C.铜陵，2014.2张永清，吉毅松，孙丽红.国内外电解生箔机铜箔发展情况的介绍J.河北建筑工程学院学报，2013，31（4）:80-82.3金荣涛.电解铜箔生产M.长沙：中南大学出版社，2010.4胡耀红，陈力格.DSA 涂层阳极及其应用 J.电镀与涂饰，2003，22（5）:58-59.5衣 磊.生箔机控制系统的设计与研究D.武汉：武汉理工大学，2009.6刘相杰，罗经津，肖麟芬.生箔机控制系统的设计与实现J.机械制造，2013，51（3）:38-40.陈浩，等：电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势91-第 58 卷Current technology status and development trend ofelectrolytic copper foil production equipmentCHEN Hao,SHANG Yong,XU Haotian,SONG Zebin（Xian Aerospace Power Machinery Co.,Ltd.,Xian 710025,Shaanxi China）Abstract:Electrolytic copper foil is mainly used to produce conductive materials for printed circuit boards（PCBs）-copper clad laminate(CCL),electrode materials for lithium batteries.The foil production machine isthe main equipment for producing electrolytic copper foil.The current market situation,technical status,anddevelopment trend of the domestic foil production machine have been mainly introduced in the text.Key words:Electrolytic copper;Foil production machine;Current status1数控技术在模具制造中存在的问题1.1模具加工装备部分外覆盖模具的加工技术在探索创新过程中，对于加工工具如数控球头铣刀的价值认知存在不足，缺乏对刀具种类和型号特征的关注，未能对整形模和拉延模进行合理构建，难以提高数控球头铣刀的应用精准性。一些外覆盖模具的应用策略在构建过程中，对于成形零件的制备需求缺乏足够重视，未能根据合金铸铁的使用特征，制定提高数控球头铣刀硬度的方案，很难凭借耐磨度高的优势，更好地满足新时期模具制造需要。一些数控球头铣刀的应用方案在构建过程中，对于模具的热稳定性和化学稳定性考察不够充分，缺乏对铣刀现有摩擦系数的调整，无法结合外覆盖模具的制备需要，制定精加工技术方案，最终导致刀具磨损现象很难得到规避控制，无法满足在此使用需求。部分数控球头铣刀的应用方案在构建过程中，对于模具精加工效率的考察不够充分，缺乏对刀具进给速度的研究，无法在机床的上限值得到合理设定的情况下，提高模具表面的光洁度。一些数控球头铣刀的换刀操作方案创新存在不足，缺乏对换刀时间和换刀误差的考察，难以借此提升模具制造质量。1.2数控优化软件未能得到有效应用目前，一些数控加工技术的应用方案在设置过程中，对于数控优化软件的优势总结不够充分，缺乏对切削力和加工残留程度的关注，导致数控加工稳定性很难得到切实提升，难以在数控优化软件得到合理应用的基础上，实现对碰撞问题的有效应对，无法实现对刀具折断等问题的有效控制。一些数控优化软件在具体应用的过程中，缺乏对加工仿真手段的关注，未能对程序验证举措进行相应的调收稿日期：2023-01-19；修订日期：2023-02-15数控技术在模具制造中的应用研究于航（湖南潇湘技师学院，湖南 永州 425000）摘要：不断提高数控技术的应用水平，可以促进模具的制造质量得到大幅度提升，满足新时期加工制造业快速发展需求。本文对数控技术在模具制造中的应用情况进行分析研究，结合模具制造业发展特点，提出提升数控技术应用的有效策略。关键词：数控技术；模具；制造；应用中图分类号：TG385文献标识码：BDOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.023文章编号：1672-0121（2023）03-0092-04第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.2023!92-