Электроосаждённая медная фольга — материал с высоким спросом. Каждый элемент литий-ионного аккумулятора, каждая печатная плата и каждый современный электронный узел зависят от неё. Под воздействием роста производства электромобилей, развития инфраструктуры 5G и систем хранения энергии промышленного масштаба новые мощности по производству медной фольги создаются не только в Азии, но и всё активнее в Европе и Северной Америке. При этом саму фольгу становится всё сложнее производить: высокоскоростная электроника вынуждает производителей переходить к всё более гладким и жёстко контролируемым поверхностям. Фильтрация — одно из технических решений, которое непосредственно и долгосрочно влияет на эффективность производства, и правильно организовать её с самого начала значительно важнее, чем корректировать впоследствии.
Как производится медная фольга и почему важна чистота электролита?
Электроосаждённая медная фольга производится путём растворения меди в электролите на основе сульфата меди и серной кислоты и осаждения её на вращающийся барабанный катод. Качество фольги напрямую зависит от чистоты этого электролита. Взвешенные частицы, органические загрязнители и металлические примеси вызывают дефекты поверхности, неравномерное осаждение и непостоянную толщину, в результате чего фольга не соответствует спецификациям для ламинатов печатных плат и анодов аккумуляторов.
Органические загрязнители удаляются обработкой активированным углём. Сама адсорбция высокоэффективна, но создаёт вторую задачу: отработанные частицы угля мелкодисперсны, и их необходимо надёжно отделить от электролита, прежде чем он вернётся в ванны электроосаждения. Поскольку электролит непрерывно циркулирует, это не разовая очистка, а задача, которую фильтр выполняет без перерыва на протяжении всей кампании.
Какие задачи фильтрации характерны для обработки электролита при производстве медной фольги?
Определяющая задача — надёжное удержание субмикронного активированного угля при непрерывных производственных объёмах. Качество фильтрации в этой задаче зависит не только от номинальной тонкости фильтровального материала, но и от сохранения целостного однородного фильтрующего слоя по всей поверхности фильтрации.
Такой слой формирует намывной слой из кизельгура, после чего активированный уголь подаётся как body feed и удерживается в нарастающем осадке. Поэтому качество и стабильность намывного слоя имеют решающее значение. Локальные участки с недостаточным намывом или протечки в местах уплотнения фильтровального материала создают преимущественные пути для мелких частиц и приводят к проскоку угля в электролит, возвращающийся к барабану. Агрессивная среда сульфата меди и серной кислоты накладывает дополнительные требования на конструкционные материалы, а непрерывный характер процесса означает, что любое вмешательство, требующее вскрытия аппарата, — это потерянное производственное время.
Как традиционная листовая фильтрация соотносится со свечной?
Листовые напорные фильтры давно применяются для отделения активированного угля при очистке медного электролита. Свечная фильтрация использует тот же принцип намывной и осадочной фильтрации, но её геометрия и способ выгрузки устраняют ряд ограничений, присущих крупным фильтровальным листам.
| Параметр | Листовой напорный фильтр | Свечной фильтр FUNDABAC® |
|---|---|---|
| Поверхность фильтрации | Крупные отдельные листовые поверхности | Множество малых цилиндрических элементов |
| Формирование намывного слоя | Равномерное покрытие больших поверхностей затруднено | Контролируемый однородный слой на каждом элементе |
| Уплотнение материала | Протяжённые текстильные уплотняемые периметры | Компактные, чётко определённые зоны уплотнения |
| Выгрузка осадка | Обычно смыв с листов водой | Обезвоживание и сушка в аппарате, сухая выгрузка |
| Отходящий поток | Шлам угля и фильтровспомогательного вещества с остатком электролита | Сухой кек, без вторичных сточных вод |
| Эксплуатация | Очистка и выгрузка требуют вмешательства оператора | Закрытый автоматизированный цикл фильтрации |
Свечная фильтрация создаёт условия, от которых зависит стабильное удержание мелкого активированного угля: равномерный намывной слой и надёжное уплотнение.
Как фильтр FUNDABAC® решает задачу фильтрации электролита в производстве медной фольги?
Свечные фильтры FUNDABAC® применяются в фильтрации электролита для медной фольги на протяжении многих лет, установки работают на нескольких производственных предприятиях в Азии. Загруженный электролит фильтруется через намывной слой фильтровспомогательного вещества, осветлённый фильтрат направляется в электролизные ванны, а активированный уголь и твёрдые частицы выгружаются в виде сухого кека.
Фильтр выполняет полностью автоматический цикл намыва, фильтрации, фильтрации остаточного объёма, сушки кека, выгрузки кека и регенерации фильтровального материала на месте внутри закрытого аппарата под давлением. Материал промывается обратным потоком без демонтажа и остаётся установленным, что обеспечивает стабильную скорость фильтрации без замены. Внутри нет подвижных частей, а конструкционные материалы, включая PP, PVDF и PTFE, подбираются под агрессивную химию электролита. Сухая выгрузка кека снижает как объём, так и трудоёмкость обращения с отработанным активированным углём и исключает образование разбавленного шлама, требующего последующей обработки.
Почему фильтрация медной фольги становится всё более актуальной сегодня?
Одновременно меняются две вещи. В Европе, Северной Америке, Индии и других регионах Азии вводятся новые производственные мощности, поскольку производители выстраивают более устойчивые локальные цепочки поставок. При этом рост частот сигнала в высокоскоростных печатных платах стимулировал разработку фольги Very Low Profile (VLP) и Hyper Very Low Profile (HVLP), построенной на предельно низкой шероховатости поверхности и строго контролируемой морфологии поверхности.
Фильтрация не создаёт эту низкую шероховатость: она определяется химией электроосаждения и последующей обработкой поверхности. Однако чем жёстче контролируется процесс осаждения, тем ниже допуск на загрязнение твёрдыми частицами, поступающими с электролитом. По мере перехода производителей к маркам VLP и HVLP надёжное удаление мелкого активированного угля становится всё более важной основой стабильного производства.
DrM много лет поставляет системы фильтрации для рафинирования меди и производства электроосаждённой медной фольги на нескольких рынках, охватывая широкий диапазон размеров предприятий и конфигураций процесса. При проектировании новой линии этап фильтрации можно предварительно испытать на реальном электролите: лабораторные и пилотные фильтры доступны в аренду или для покупки.
Ключевые выводы
- Удержание субмикронного активированного угля — определяющая задача фильтрации при очистке электролита для медной фольги.
- Равномерность намывного слоя и уплотнение материала определяют качество фильтрации сильнее, чем номинальная тонкость материала.
- Свечной фильтр FUNDABAC® выгружает сухой кек, исключая шлам, образующийся при смыве фильтровальных листов водой.
- Регенерация материала на месте поддерживает скорость фильтрации без замены материала и без вскрытия аппарата.
- Производство фольги VLP и HVLP повышает требования к чистоте электролита и стабильности процесса.
Часто задаваемые вопросы
Для чего используется электроосаждённая медная фольга?
Электроосаждённая медная фольга — важнейший материал для литий-ионных аккумуляторных ячеек, печатных плат и современных электронных сборок. Её получают растворением меди в электролите на основе сульфата меди и серной кислоты и осаждением на вращающийся барабанный катод.
Почему чистота электролита важна при производстве медной фольги?
Качество медной фольги напрямую зависит от чистоты электролита. Взвешенные частицы, органические загрязнения и металлические примеси вызывают поверхностные дефекты, неравномерное осаждение и непостоянную толщину, в результате чего фольга не соответствует спецификациям для ламинатов печатных плат или анодов аккумуляторов.
Чем свечная фильтрация отличается от листовых напорных фильтров на медном электролите?
Листовые напорные фильтры давно применяются для отделения активированного угля при очистке медного электролита. Свечные фильтры используют тот же принцип намывной и осадочной фильтрации, но цилиндрическая геометрия элементов облегчает формирование равномерного намывного слоя, а зоны уплотнения компактнее. Кек сушится и выгружается сухим внутри аппарата, а не смывается с листов водой, поэтому не образуется вторичный шлам и не требуется вскрывать аппарат.
Как работает фильтр FUNDABAC® при фильтрации электролита медной фольги?
Свечной фильтр FUNDABAC® выполняет полностью автоматический цикл намыва, фильтрации, фильтрации остаточного объёма, сушки кека, выгрузки кека и регенерации фильтровального материала на месте внутри закрытого аппарата под давлением. Намывной слой фильтровспомогательного вещества защищает материал и удерживает мелкий активированный уголь, кек выгружается сухим, а материал промывается обратным потоком без демонтажа и остаётся установленным, что обеспечивает стабильную скорость фильтрации без замены.
Где создаются новые мощности по производству медной фольги?
Новые мощности по производству медной фольги вводятся в эксплуатацию в Европе, Северной Америке, Индии и других частях Азии, поскольку производители стремятся построить более устойчивые локальные цепочки поставок и удовлетворить растущий спрос со стороны отраслей аккумуляторов для электромобилей и передовой электроники.
Что такое медная фольга VLP и HVLP и как она влияет на требования к фильтрации?
Фольга Very Low Profile (VLP) и Hyper Very Low Profile (HVLP) — это марки, разработанные для высокоскоростных печатных плат и построенные на предельно низкой шероховатости поверхности и строго контролируемой морфологии поверхности. Фильтрация не создаёт эту низкую шероховатость: она определяется химией электроосаждения и последующей обработкой поверхности. Однако чем жёстче контролируется осаждение, тем ниже допуск на частицы, поступающие с электролитом, поэтому надёжное удаление мелкого активированного угля становится всё более важной основой стабильного производства.
