凹陷问题对铜箔产品质量的影响及处理措施_蒋少华.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 198 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 凹陷问题对铜箔产品质量的影响凹陷问题对铜箔产品质量的影响及处理措施及处理措施 蒋少华，刘 涛，吴 鹏，李 洋，李觉林（江铜集团江铜铜箔科技股份有限公司，江西 南昌 330096）摘摘 要要：江铜铜箔科技股份有限公司 34 月份凹陷缺陷导致铜箔产品的合格率显著降低，针对凹陷产生复合叠加的特性，采取了 8 项改进措施，应用效果表明凹陷缺陷已大幅度减少，铜箔产品的合格率显著提升。关键关键词词：铜箔；电解；凹陷；窄幅废箔；产品质量 前前 言言 江铜铜箔科技股份有限公司凹陷缺陷严重影响了铜箔产品的合格率。改进之后，通过收集凹陷各类数据形成资料库，为以后彻底解决凹陷提高理论依据和数据支撑，例如凹陷区域和正常区域基重对比和表面积比，凹陷外观表现形式照片等。为确保已制定措施执行效果，排查影响已执行措施效果的各项因素，进行延伸排查和处理，力求彻底解决凹陷缺陷。1 1 生产工艺概况生产工艺概况 铜箔表面处理是在表面处理机上进行的，表面处理机是铜箔表面处理工序的主要设备。表面处理机设计成多段串联式，包括开卷机、预洗槽、电镀槽、水洗槽、烘箱、操作控制柜和收卷机等装置。开卷机、电镀槽、预洗槽、水洗槽、烘箱、和收卷机等装置都与一个同步传动装置相连，以保证处理机运行时辊轴转动的同步性。其中开卷装置主要作用是将生箔卷重新打开，便于对铜箔表面进行处理；预洗槽主要作用是对氧化的铜箔表面进行酸洗处理，以达到去除氧化层的目的。电镀槽由电解槽（处理槽）、导电辊、液下辊、阳极板等组成；电解槽由 316L 不锈钢焊接制成内衬橡胶/二期由 CPVC 焊接用来盛装电解液；导电辊由导电环和辊轴组成，导电环由紫铜制成，用来传送电解反应所需的直流电；阳极板由钛镀氧化铱制成。铜箔经导电辊进入电解槽，在经过阳极前时发生电解反应，在铜箔表面（钝化处理时光面同时进行）形成特殊的处理层，这样经过一系列处理槽使铜箔获得各种特殊的性能。铜箔经过电镀后，在运行到下一处理工序时，会将前道工序的处理液带入下一道处理工序，污染处理液，为了避免产生上述污染，铜箔在经过电镀后，必须经过水洗槽进行水洗，并将箔面挤干后，才能进入到下一道工序处理。铜箔经过表面处理后，铜箔表面会残留一定的处理液。为了将残留的处理液去除，同时对铜箔进行退火处理，以改善铜箔晶粒结构，需要对处理后的铜箔在烘干装置中进行烘干处理。2 2 凹陷问题凹陷问题的出现的出现 3 月份，一期处理机运行薄规格熟箔边部出现凹陷问题。4 月份成品凹陷量急剧上升严重影响到产品合格率。4月份的生产数据如下：尾数降级成品量 45097.7kg，影响率5.65%，排查凹陷停机时长 109h，影响作业率 3.7%，排查凹陷导致的废箔 663kg，断电分卷 11 次。现状调查表明：1#TR凹陷主要在运行 12um 时，凹陷主要发生在两侧，但西侧较东边严重；2#TR 运行 12、15u 均有，凹陷主要发生在西侧。凹陷分布现场调查情况如表 1 所示。表表 1 1 凹陷分布现场调查凹陷分布现场调查表表 月份 规格 凹陷发现在东侧（kg）凹陷发现在西侧（kg）凹陷发生在两侧（kg）1#TR 2#TR 1#TR 2#TR 1#TR 2#TR 3 月 12u 533 0 1717.2 0 12381 0 15u 1000 0 0 4016.4 0 0 4 月 12u 3454 0 8541.1 2161 17526.4 2305.5 15u 0 0 0 10056.7 0 1053 3 3 原因分析原因分析 根据以上存在的问题，从人机料法环五个方面展开，排查出以下影响因素：可调式屏蔽板人员调整有差异、电缆铜鼻子未防护易腐蚀、阳极挂耳与铜排连接处位于槽内易腐蚀、铜排与电缆连接一字孔连接接触不良、屏蔽板边部未开引流口导致边部冲液、生箔边部轮廓偏低；更换压制辊未校准、放卷导向未固化导致箔运行走偏、亮面喷淋未覆盖边部、压制辊圆柱度和直线度不佳、收卷间隙辊跳动偏大、Cu 段阳极与箔面不平行、Cu 段阳极左右未居中。通过分析确定凹陷要因主要包括以下几个方面：可调式屏蔽板人员调整有差异、屏蔽板边部未开引流口导致边部冲液、更换压制辊未校准、压制辊圆柱度和直线度不佳、电缆DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.131 蒋少华：凹陷问题对铜箔产品质量的影响及处理措施 199 铜鼻子未防护易腐蚀、铜排与电缆连接一字孔连接接触不良、阳极挂耳与铜排连接处位于槽内易腐蚀、Cu 段阳极与箔面不平行、Cu 段阳极左右未居中、生箔轮廓度边部偏低。4 4 制定对策与实施制定对策与实施 （1）可调式屏蔽板更换为固定屏蔽板，如图 1 所示。效果：更换新式屏蔽板后，人员无需调整，边部屏蔽宽度固定，更换后边部松卷有明显好转。更换前：可调式屏蔽板 更换后：固定屏蔽板 图图 1 1 屏蔽板更换对比图屏蔽板更换对比图 （2）固定屏蔽板侧面开口引流。可调式屏蔽板未开引流口，边部冲液翻边；固定屏蔽板边部开引流口，边部无冲液翻液。效果：使用新式屏蔽板，边部无冲液翻边情况，保证边部电镀效果，边部松卷有明显改善。（3）校准胶辊水平、平行。检查 2#TRXP2A 和 XP2B 压制辊盘动偏心更换压制辊后凹陷发生明显改变，后续对压制辊进行校正及更换，期间一期压制辊合计更换 19 次，检测各辊轴水平平行情况，其中 23 根辊轴水平及平行度存在较大偏差。效果：压制辊水平平行校正后，凹陷有明显改变，且解决箔面细皱印迹问题，凹陷和胶辊水平平行有直接关系。（4）制作安装铜排防护罩。效果：未防护前铜排腐蚀严重；铜排安装防护罩；防护后铜排无腐蚀情况。设备电流分布正常后，2#TR 凹陷正常。（5）更换一体式挂耳。旧式钛包铜阳极挂耳与铜排接处位于在槽内，易腐蚀影响导电。更换一体式挂耳后槽内为一体式挂耳配件，不易腐蚀；一体式阳极挂耳与铜排接触面在槽外，减少酸雾腐蚀影响。效果：更换一体式挂耳延长挂耳使用寿命，确保电流分布均匀。（6）铜排与电缆固定连接件由一字孔更改为圆孔，如图 2 所示。一字孔连接件上下两个面接触，而圆孔连接件能保证全面接触。效果：铜排更换圆孔后，测量电流分布情况有改善，收卷凹陷有好转。更换前：一字孔上下两个面接触 更换后：圆孔能保证全面接触 图图 2 2 铜排与电缆固定连接件更换现场图铜排与电缆固定连接件更换现场图 （7）校正阳极与箔面平行度，以 1#TR 机台为例，其校正情况如表 2 所示。效果：校正一期阳极与箔面平行，现阳极上下偏差在 1mm 内，校正完成后边部凹陷有明显改善。200 蒋少华：凹陷问题对铜箔产品质量的影响及处理措施 表表 2 2 阳极与箔面平行度校正阳极与箔面平行度校正表表 阳极位置 阳极距离箔面距离（mm）位置 东侧 西侧 调整前 调整后 调整前 调整后 XP1A 入口 顶部 4.1 4.5 3.7 4.5 底部 4.4 4.0 4.3 4.0 XP2A 入口 顶部 4.5 4.0 4.2 4.0 底部 5.1 4.0 4.5 3.9 XP2A 出口 顶部 4.3 4.3 4.3 4.3 底部 4.2 4.2 4.2 4.2 XP1B 入口 顶部 4.3 4.2 4.2 4.2 底部 4.8 4.3 4.6 4.3 XP2B 入口 顶部 4.2 4.2 4.4 4.2 底部 4.2 4.2 4.2 4.2 XP2B 出口 顶部 4.4 4.2 4.2 4.2 底部 4.4 4.2 4.1 4.1 （8）生箔轮廓优化。改进前生箔轮廓（如图 3 a 所示）边部偏低导致收卷凹陷，改进后的生箔轮廓（如图 3 b 所示）良好且收卷无明显凹陷。效果：生箔工序结合薄规格特点，优化轮廓度调整要求。通过验证表明轮廓度合格率提高、收卷凹陷有明显下降。（a）改进前生箔轮廓线 （b）改进后生箔轮廓 图图 3 3 生箔轮廓生箔轮廓线线 5 5 效果检查及效益评价效果检查及效益评价 凹陷缺陷导致的铜箔产品质量的统计如表 3 所示，表明：（1）凹陷缺陷的导致 34 月份尾数降级量达到67112.7kg，尤其是 4 月份尾数降级量更是达到 45097.7kg；（2）窄幅废箔量达到 2111.1kg，其中 3 月份窄幅废箔量达到 1650.6kg，影响当月合格率 4.22%。该两项数据表明，凹陷缺陷严重影响了铜箔产品的合格率。江铜铜箔科技股份有限公司通过采取 8 项改进措施之后，56 月份尾数降级量大幅降低，仅为 14273.8kg，窄幅废箔量未再出现，产品合格率提高了 6.3%。表明凹陷改善措施实施工作完成凹陷缺陷导致的废箔量减少明显，铜箔产品的合格率显著提升。表表 3 3 废箔数据废箔数据和成品合格率统计表和成品合格率统计表 月份 3 月 4 月 5 月 6 月 尾数降级量（kg）22015 45097.7 8716 5557.8 窄幅废箔量（kg）1650.6 460.5 0 0 合格率（%）82.3 82.2 88.5 88.6 6 6 结结 论论 江铜铜箔科技股份有限公司 34 月份凹陷缺陷导致铜箔产品的合格率显著降低，针对凹陷产生复合叠加的特性，众多产生原因均为充分必要条件，现阶段对不同原因产生的凹陷类型无法明确缺乏，对后期排查根治无法提供确切依据。鉴于此，江铜铜箔科技股份有限公司采取了 8 项改进措施，应用效果表明凹陷缺陷已大幅度减少，铜箔产品的合格率显著提升。（下转第（下转第 2 20 05 5 页）页）明 惠：四丁基溴化铵定量检测技术研究进展 205 钠然后再用十六烷基三甲基溴化铵滴定，在滴定终点十六烷基三甲基溴化铵会与达胆黄形成粉色物质，该方法在四丁基溴化铵溶液质量分数在 0.1%以上时，该方法准确率在99.5%。1.4 溴离子选择电极法 在恒温条件下，由AgBr/Ag2S组成的固态多晶膜溴电极，选用硝酸钾为离子强度调节剂，电极管内装待测液，由于溶液内外的活度差，产生膜电位差，通过测量电极电位，得到溴离子活度，然后再求浓度，该方法在浓度为 110-2 g/L至 110-1g/L 具有线性关系，检出限为 410-4g/L。该方法简单，快速，而且灵敏度好。1.5 萃取分光光度法 在检测农药合成过程中四丁基溴化铵的残留量时，萃取分光光度法是一种较简单实用可操作性强的一种方法，其原理是四丁基溴化铵在弱酸性溶液中可与二甲酚橙络合，然后用氯仿萃取后在 405nm 处测定其吸光度。此方法简单便捷、无须大型贵重检测仪器，需要注意的是显色剂二甲酚橙的用量需大大过量，才能使四丁基溴化铵显色完全。此方法在0-110-4 g/L 的浓度范围内线性良好，服从朗伯比尔定律。2 2 结论结论与展望与展望 在对比了文中不同的定量检测方法，发现检出限最好的方法为液质联用法，其检出限可达到 10-14g，该方法具有高选择性、高灵敏度也在药物分析、食品分析等很多领域都得到广泛应用，但是该方法需要液质联用仪等专业的仪器和材料，对实验设备不够先进的实验室来说很难达到。其次就是离子色谱-电导检测法，它的检出限比液质联用法来说差一些，但最低检出限也可到 10-6g/L，同样也具有较高的灵敏度和选择性，也是需要大型贵重仪器。而离子选择电极法，检出限 10-4g/L，且该方法仪器比较简单、轻便、操作方便等优点。分光光度法其线性范围在 0-110-4 g/L，该方法操作便捷，实用性强，在实验室易于实现，但是灵敏度一般。对滴定法来说在四丁基溴化铵的质量分数超过 0.1%是结果准确，但低于 0.1%时，会因为终点显示的不够敏锐而造成测定误差的增加，主要是因为浓度过低而导致的反应滞后，最终使得终点颜色变化不敏锐。虽然四丁基溴化铵的检测方法有很多种，但大多都为色谱分析法，需要有专业的仪器，若能发现一些兼具简单便捷、易于操作、灵敏度和精确度高的方法，能够检测成分复杂溶液中痕量四丁基溴化铵的浓度，将会具有很大的意义。参考文献参考文献 1 刘继华,李慧义,冯芳,等.UPLC-MS/MS 法测定 F351中催化剂四丁基溴化铵