电解铜箔花斑缺陷问题的研究

王建智 樊斌锋 李应恩

摘 要：花斑缺陷在一定程度上制约着电解铜箔的品质，结合笔者所在公司现有生产条件，从微观形貌、流量因素、溶液温度及极化因素等方面简要分析了花斑产生的原因，不断完善相关技术积累，降低生产异常，该研究具有极大的现实生产意义。

关键词：电解铜箔 花斑 流量 溶液温度

中图分类号：TF146.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0045-02

随着电解铜箔市场的不断扩大，国内厚度小于12 μm的高性能电解铜箔也在逐年扩大[1]。但是，目前所有铜箔企业均受制技术所限，在极为苛刻的设备及工艺环境下，铜箔产品易形成花斑、针孔、水波纹等缺陷[2-3]，给企业及行业的发展造成很大的困难。其中，花斑就是在铜箔毛面表面上出现花型的小白斑，其一般是连续出现的。

该文是在笔者所在公司现有生產条件下，简要分析研究了花斑缺陷所产生的原因，力争在现有工艺及设备条件下，不断完善及扩充技术资料的积累，从而对解决花斑影响铜箔性能的问题有着重要意义，具有良好的前景和应用价值。

1 工艺流程

在该公司现有生产条件下，保持Cu2+ 浓度70～95 g/L、H2SO4浓度90～120 g/L，加入一定量的明胶、聚乙二醇等添加剂制备不同厚度的电解生箔。电镀结束后，取出样品。用纯水清洗，吹风机吹干后采用日立S-3000H型扫描电子显微镜进行表面形貌测试。

2 结果与讨论

2.1 微观形貌

选取相同的整流柜，电流密度大小相同，均为35～65 A/dm2，保证了机列对比的前提。首先取花斑的南侧边部样品和正常下卷的样品，进行电镜分析，看二者在电镜下的表观状况有何不同。图1为采用该工艺制备的有花斑的电解铜箔M面×500 SEM照片。

从图1中可以看出，铜沉积形成大的铜颗粒后，在铜颗粒上有较多的小颗粒沉积在上面，几乎每个铜颗粒上都有较多的小颗粒沉积在上面，导致铜颗粒较大，而且疏松；再看正常下卷的样品的电镜照片，如图2所示。

从图2中可以看出，铜箔表面上不仅有大颗粒，而且有小颗粒，在大颗粒表面上几乎没有小颗粒沉积在上面，小颗粒基本上都在谷底位置生长，大颗粒和小颗粒交错生长，颗粒较花斑上的铜颗粒小，而且致密。根据电镜下的照片分析，可以轻松得出答案，花斑是极化较大造成的，具体是电化学极化还是浓差极化，还有待于进一步讨论。流量低和温度低都会导致浓差极化的产生。

2.2 流量因素

取发现花斑时的数据为第一组数据，跟踪两天后的数据为第二组数据。两组数据对比图如图3所示。

从图3可以看出，第一组数据时，发生花斑的3#的流量确实是1sys所有机列中最低的，与第二组数据相比，1#、2#、4#、5#、6#、9#、10#的流量明显高于第二组数据，3#的流量数据相同，但是前后两次观察铜箔表面状况，只有3#有花斑，而且第二次时的花斑小于第一次。首先看一下前后两次数据时的1sys铜箔规格。

从图4可以对上述的问题进行解释，那就是不同规格的铜箔所能承受的最低流量不同，如同第二次数据时，2#和3#流量相同，没有产生花斑，但是6#和9#的流量也低于3#，规格相同，却没有产生花斑，流量可能不是导致花斑产生的主要原因。

2.3 溶液温度因素

溶液温度有上液温度和回液温度两种，对电解槽中溶液温度无法测量，电解槽在电解的过程中会发热，所以回液温度一定大于上液温度，可以根据上液温度和回液温度之间的差值，大致对电解槽中的溶液温度进行评价，其两组数据对比如图5所示。从图5可以看出，上液温度1和上液温度2进行对比，3#和4#的上液温度较低，同时第二次数据的8#温度较3#低，但是第二次数据时，8#的规格为12 μm铜箔，可能不同规格的铜箔对温度的下限不同。再看回液温度，3#和4#在第一组数据时的回液温度较低，但是4#回液温度较3#回液温度略高一点，这不仅可以解释第二次的花斑明显较第一次轻的原因，而且可以解释第二次数据时，6#和9#流量低于3#流量，规格相同，为什么没有产生花斑的原因。

分析认为，溶液的温度低导致溶液中的离子扩散速度变慢，但是电化学极化却很小，即铜离子在阴极辊表面沉积的速度很快，导致阴极辊附近的铜离子浓度变小，不能有效地对阴极辊上沉积的铜离子进行补给，就会导致铜离子不是沉积在阴极辊的表面，而是沉积在其他铜颗粒上面，就会出现花斑，也就是前面所说的与花斑的电镜照片一样的效果。

3 结语

流量因素还需进一步研究分析，溶液温度及极化因素是产生花斑的主要原因，但可能并不是花斑产生有意义的原因。进一步探索出花斑产生的真正机理，不断积累相关的技术资料，降低生产异常，具有极大的现实生产意义。

参考文献

[1] 王平，袁智斌.我国电解铜箔未来发展方向的思考[J].铜业工程，2009（2）：24-26.

[2] 赵玲艳.电解铜箔工艺条件及其添加剂的实验研究[D].江西理工大学，2008.

[3] 易光斌.电解铜箔组织性能及其翘曲产生机理研究[D].南昌大学，2014.