電解銅箔毛面色差質量問題的分析與改進

吳 鵬，徐永飛，劉 濤，汪繼軍，蔣少華

（江西省江銅銅箔科技股份有限公司，江西 南昌 330029）

0 引言

近年來，隨著5G 通信的不斷發展，銅箔市場競爭日趨激烈，而電子行業的向前發展倒逼銅箔產品升級，新品迭代不斷加快，下游客戶對品質要求不斷提高[1-2]。面對這樣的市場環境，江西省江銅銅箔科技股份有限公司（全文簡稱“江銅銅箔公司”）通過自我剖析、深挖潛質，降低不良品率，進一步提升產品質量。

1 電解銅箔生產工藝簡介

電解銅箔作為一個高精度的重要銅加工產品，其具有高導電性、高導熱性、較好的機械強度的物料性能，外觀有亮麗的金屬光澤。除此以外，電解銅箔一面光潔，另一面較為粗糙，便于粘貼到其他材料的表面，作為電子工業的基礎材料，電解銅箔在電子行業的發展中起著重要的作用[3-5]，它廣泛用于CCL 和PCB 行業中，用以傳輸電子信號及進行電力傳輸、溝通。因此，電解銅箔具有“神經網絡”之美譽。

江銅銅箔公司電解銅箔生產工藝過程主要包括造液工序、動力工序、生箔工序、表面處理工序等四大工序。

1）造液工序：主要功能是為生箔工序和表面處理工序生產提供符合工藝標準的電解液。生箔造液工藝流程可分為生箔濕式工藝流程、生箔干式工藝流程。

2）動力工序：主要功能是為造液工序及表面處理工序提供所需要的去離子水和在對原材料進行處理（溶銅）時需要的蒸汽和壓縮空氣；在溶液進行熱交換時，也需要蒸汽。生產過程中需要用到的去離子水、蒸汽和壓縮空氣，由動力工序提供。同時，為了保證電解銅箔制箔生產區域和表面處理區域的潔凈度，利用潔凈空調對生產區域潔凈度進行控制。潔凈空調的控制也是由動力工序提供。

3）生箔工序：生箔工序的主要功能是通過生箔機，利用電沉積原理，將電解液中的二價銅離子還原成銅，并附著在鈦輥上，通過剝離和收卷制成生箔。

4）表面處理工序：表面處理工序的主要功能是將生箔工序制成的生箔，通過處理機對其生箔亮、毛面進行電鍍處理，制成熟箔。

2021 年江銅銅箔公司全年由于外觀存在的缺陷造成銅箔產品降級數量達到207 t，影響品級率為0.83%，于是對毛面色差問題的產生原因和改進措施進行了深入研究。研究表明，毛面色差缺陷是導致產品降級的主要原因，所謂毛面色差是指在銅箔生產過程中出現毛面條狀或點狀顏色差異，該缺陷直接影響銅箔的外觀品質。

2 毛面色差現狀調查

銅箔產品外觀是銅箔判定等級的關鍵，導致產品等級降級的典型缺陷有五種：粒子凹坑、皺褶、劃痕、氧化斑點、毛面色差[6]。2021 年銅箔成品量16 020 t，五種典型缺陷導致產品降級情況如表1 所示。從表1可知，毛面色差造成降級率達到0.83%，典型缺陷降級占比達64.01%，是導致產品等級降級的主要原因。2021 年1—12 月的數據統計表明，由于毛面色差原因造成成品降級比例的月最高值1.2%，月最低值0.29%。由此可見，毛面色差缺陷已經成為影響江銅銅箔質量的關鍵因素。

表1 典型缺陷降級統計

通過對毛面色差做進一步調查分析，初步查明得出導致色差產生的原因類別包括箔面水洗不良、橡膠輥印跡、陽極電鍍不均、PL 板刮傷等，經進一步統計所得結果如表2 所示。由表2 可知，箔面水洗不良原因造成的降級占總比例的69%，水洗不良是造成箔面顏色差異最主要的原因[7]。此外，2022 年1—12 月份統計數據表明，全年成品降級率最高的月份為12月份，只有0.28%，遠低于2021 年的降級比例，表明通過改進水洗管路布局、噴嘴角度、清洗管路等措施，可以提高箔面水洗效果，減少毛面色差。

表2 2021 年色差降級分類統計表

3 毛面色差原因分析和解決措施

3.1 清理噴頭故障

出現問題：噴淋濾網堵塞，管道內異物堵塞噴嘴扁口（如圖1-1 所示），造成扁口局部無法出水，噴嘴出水扇形角度小于120°，影響箔面清洗。

圖1 清理噴頭改造前后對比圖

原因分析：現場抽查60 個噴淋過濾網，發現有4個過濾網存在表面破損；過濾網破損直接影響過濾效果，造成噴嘴扁口出水無法成“扇”型清洗箔面，影響清洗效果，從而導致了毛面色差。

處理措施：更換破損過濾網，改用硬度更強的材料制作濾網，制定5 年更換濾網計劃。

改造效果：噴嘴120°扇型出水清洗箔面，如圖1-2 所示。

3.2 噴淋桿固定支架位置設計不合理

出現問題：噴淋桿無法使用管箍固定（見圖2-1），易發生移動，無法保證箔面清洗效果；噴淋桿角度上下偏差15°，影響箔面清洗效果。

圖2 噴淋桿固定支架改造前后對比圖

原因分析：如圖2-1 所示，噴淋桿固定支撐靠近槽壁，噴淋桿彎頭位置不便使用管箍固定，噴淋桿擺放后上下角度發生變化，使用角尺測量在15°范圍內。噴淋桿固定支架位置設計不合理造成噴淋桿移動，噴嘴角度也發生變化，影響箔面清洗效果[8]。噴淋桿與箔面距離不當是造成毛面色差的主要原因。

處理措施：調整噴淋固定支撐架位置，使噴淋支撐架移動到距離槽壁20 cm 位置，再在噴淋桿兩側使用管箍完全卡緊噴淋桿（見圖2-2）。

改造效果：改造前噴淋桿支架位于槽壁邊沿，無法完全固定噴淋桿，造成噴淋桿間距和角度易改變。改造后，將噴淋桿支架往槽內前移，使用不銹鋼管卡完全固定噴淋桿角度和間距。噴淋桿與箔面間距為10 cm，噴嘴與箔面水平位置夾角成45°。

3.3 噴淋連接軟管易彎折影響水流

出現問題：噴淋桿使用軟管連接（見圖3-1）。軟管會出現老化影響水質，同時軟管在水洗槽頂部易折，使降低的水流量高達30%，影響水壓，從而影響箔面清洗效果，導致毛面色差。

圖3 噴淋連接軟管改造前后對比圖

處理措施：以UPVC 硬管替代軟管（見圖3-2）。

改造效果：使用UPVC 硬管連接噴淋桿，避免管道老化和彎頭對水壓、水質造成影響。

3.4 DI 管道管壁滋生細菌

出現問題：對DI 水管壁進行檢查，發現過濾器入口管壁細菌滋生嚴重（見圖4-1），管壁上附著大量細菌及其尸體，使用千分尺測量，最厚的位置細菌黏稠物可以有5 mm 厚。過濾器前端取水樣也可見輕微細菌類絮狀物。

圖4 DI 水管道改造前后對比圖

原因分析：管道內細菌滋生嚴重，清洗水質受到影響，造成清洗效果不佳，箔面產生色差。

處理措施：徹底清洗DI 水管道，清除管壁細菌；使用計量泵，將清洗液順水流輸入管道內。直接在單臺處理機支管前端開口，利用計量泵將清洗液打入管道進行清洗[9]。該處理措施需要增加1 臺計量泵（利用中控修復舊泵），每臺處理機支管前端需增加1 個DN=20 mm 的閥門（見圖4-2）。該措施具有整套改造成本低、可實現單臺處理機清洗、保證處理機作業率的優勢。

改造效果：利用計量泵清洗管道后，DI 水管壁內干凈無細菌。

4 結論

江銅銅箔公司通過對電解銅箔毛面色差現狀調查，查明導致毛面色差的主要原因是清理噴頭故障、噴淋桿固定支架位置設計不合理、淋連接軟管易彎折影響水流、DI 管道管壁滋生細菌，通過采取相應的整改措施，實現了箔面毛面色差降級率由改造前的0.83%（2021 年降級率）降至0.15%（2022 年降級率），實現了2022 年全年減少色差原因降級117.1 t，經濟效益顯著。