[发明专利]电解铜箔制造工艺中快速溶铜的方法

说明书

本发明提供了电解铜箔制造工艺中快速溶铜的方法，用于制造电解铜箔。该方法优选采用钛电极作阳极，碳棒作阴极，用阴离子交换膜将阳极室和阴极室分开，通入空气进行搅拌，并保证溶铜罐的温度不低于50℃，对铜的溶解罐中的阳极和阴极间施加适当的电压，即可实现铜料的快速溶解，本发明的快速溶铜技术可完全满足电解铜箔的生产需求。

技术领域

本发明涉及一种快速溶铜技术，用于制备电解铜箔的铜电解液。该铜电解液的制备方法不仅适合于印制线路板的电解铜箔用铜电解液也适合于锂离子电池用电解铜箔用电解液。

背景技术

将电解铜或符合电解铜箔生产要求的金属铜料溶解，制备成电解液是生产电解铜箔的第一道工序。由于Cu²⁺/Cu的标淮电极电位为0.337V，在一般情况下，单质铜不可能置换溶液中硫酸的氢离子而溶解于硫酸的水溶液中，如果没有氧或其它氧化剂存在，则金属铜在任何pH值的水溶液中都是稳定的，这对于溶铜造液工序而言，意味着在没有氧或其他氧化剂存在的情况下，既不能用酸也不能用碱使铜转入溶液中。但是，如果有氧或其他氧化剂存在时，金属铜在任何pH值的水溶液中都变得不稳定。实际上，为了达到金属铜的溶解，生产上一般采用氧化溶解的方法：

2Cu+O₂+2H₂SO₄＝2Cu²⁺+2H₂O+2SO₄^2-

溶铜一般分为常压溶铜和高压溶铜。所谓高压溶铜就是向溶铜罐内通入氧气，随着氧的压力升高，使铜的氧化趋势增大，从而达到铜的快速溶解。高压溶铜的特点是铜的溶解速度快，效率高，但是设备复杂，投资较大。在电解铜箔生产工艺中，一般都采用在常压下溶铜的方法。常压溶铜又可分为高温溶铜和低温溶铜两种。根据溶铜罐内溶液加热方式的不同，溶铜分为内热式和外热式两种。所谓内热式溶铜罐就是将蒸汽换热器与溶铜罐体组合成一体。一般将列管式换热器直接安置在溶铜罐内的底部，或将盘管式换热器布置在溶铜罐的内壁。内热式溶铜罐优点是结构紧凑，占地面积小，操作方便。缺点是检修不容易，难度大。所谓外热式溶铜罐则是在溶铜罐外单独设置蒸汽换热器，通过泵和管道将溶铜罐中的溶液送入换热器，经过蒸汽加热后，再输送回溶铜罐中。外热式溶铜罐使用的换热器一般多为高效板式换热器或列管式换热器，外热式溶铜罐与内热式相比，结构简单，检修方便。但是无论是内热式还是外热式，由于都需要加入空气或氧气进行氧化，由于其溶铜速度较慢，为了加快溶铜速度，简化溶铜罐的结构，降低生产装置成本，本发明提供了一种具有电解槽功能的溶铜罐，该溶铜罐实现了铜的快速溶解，且设备简单。

发明内容

本发明的目的是为了解决电解铜箔生产工艺中，实现快速溶铜，制备铜电解液的技术。

为了实现这一目的，本发明提供一种具有电解功能的溶铜罐。

制备铜电解液时，将待溶解的铜料置于溶铜罐中的阳极室，由于铜料在阳级的氧化，实现铜料在硫酸溶液中的快速溶解。溶铜罐的结构如图1所示。溶铜罐具有阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间用阴离子交换膜隔开。溶铜罐中的阳极可使用比铜难于氧化的导电材料即可，如碳、钛、钛氧化物、银、铂和金等，从生产成本和材料强度的角度出发，溶铜罐阳极的最佳选择是钛金属材料。溶铜罐中的阴极只要能耐硫酸的腐蚀即可，同时要具有较大的析氢电位，基于此，可选用碳、钛、钛氧化物、银、铂和金等作阴极，溶铜罐阴极的最佳选择是碳材料。

在制备铜的电沉积液时，溶铜罐中的阳极室和阴极室分别加入浓度约为100g/L的硫酸。将铜料加入到阳极室内，进行溶液搅拌，可选择通入空气搅拌，通入空气的目的有二：其一是起到对溶液的搅拌作用，降低浓差极化；其二是通过空气中的氧气，起到对铜料的氧化作用，加速铜料的溶解。

在溶铜过程中不必刻意加温，因为铜在硫酸中溶解本身就是一个放热过程，在后续添加硫酸进行硫酸浓度调整时，也是个放热过程，但是溶铜罐温度过低时，需要对溶铜罐进行加热，为了保证溶铜的速度，溶铜罐的温度要高于50℃。