带状不良导电体连续电镀阳极装置 技术领域：
本发明涉及一种阳极装置，具体涉及一种用于导电性不良的带材表面电镀金属或合金的阳极装置。
背景技术：
随着新材料应用的不断发展，导电性不良的带材表面金属化越来越普及，其中在水溶液中的电镀方法设备简单，成本低，而且便于连续化生产。例如，复合金属箔可以在一种金属箔表面电镀另一种金属制备，获得的Cu/因瓦合金/Cu覆层材料用于电子封装；再如，薄钢带的连续高速电镀锌、锡及其合金，用于汽车、家电、食品包装行业，减轻产品重量，降低能耗，目前，薄钢带的厚度已降至0.10mm；以及导电化处理的非金属带材，如纤维织物等，都可以通过连续电沉积的方法制备。由于金属箔导电能力弱，以及薄钢带连续高速电镀时需要传输很大的电流，在连续电镀过程中作为阴极，会产生较大的电压降，使得阴极电流密度分布不均匀，电沉积金属的质量差。因此，阳极材料的选择、形状是一个十分重要的问题，产品的质量和生产效率在很大程度上取决于阳极设计。
发明内容：
本发明为了解决导电性不良的带材连续电镀过程中电流密度分布不均匀问题，提供一种用于提高带材电镀金属质量和生产效率的带状不良导电体连续电镀阳极装置，它能够使金属电沉积的阴极电流密度分布均匀，实现最佳电流密度控制。本发明至少由一个阳极单元1组成，阳极单元1由通腔2、上绝缘盖板3、下绝缘盖板4组成，通腔2依次由第一阳极板5、第一绝缘挡板7、第二阳极板6、第二绝缘挡板8相互首尾连接围成，第一阳极板5和第二阳极板6结构相同，第一挡板7和第二绝缘挡板8结构相同；上绝缘盖板3连接在通腔2的上端口2-1上，下绝缘盖板4连接在通腔2的下端口2-2上，上绝缘盖板3和下绝缘盖板4均开有条缝9，两个条缝9地对称面与通腔2的对称面相重合，通腔2的纵剖面15为喇叭形，纵剖面15垂直经过第一阳极板5和第二阳极板6。本发明的异型阳极装置可用于表面导电化处理的带状非金属材料和金属箔的连续电镀金属或合金、以及薄钢带和金属丝网的连续高速电镀。采用本发明设计的异型阳极装置，能使导电性不良的带材连续电镀的整个镀区内阴极电流密度均匀分布，保证被镀带材运行到镀区内的任何位置，都能在最佳电流密度下电沉积。本发明的异型阳极装置具有如下特点：(1)获得的镀层均匀性好、结晶致密，具有良好的耐蚀性和机械性能；(2)由于通过特殊的阳极形状控制了金属电沉积的电流密度，单个镀槽的阳极长度就可以设计到最大限度，在不增加镀槽数量的条件下实现连续电镀生产线的提速，提高生产效率；(3)采用精确设计的异型阳极，能够减小被镀带材与阳极间的距离，降低溶液的电压降，达到降低能耗的目的。
附图说明：
图1为本发明的阳极装置的结构示意图，图2为图1的A-A剖视图，图3为图2的B-B剖视图，图4为具体实施方式四的阳极装置结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：参见图1～图3，本实施方式的阳极装置至少由一个阳极单元1组成，阳极单元1由通腔2、上绝缘盖板3、下绝缘盖板4组成，通腔2依次由第一阳极板5、第一绝缘挡板7、第二阳极板6、第二绝缘挡板8相互首尾连接围成，第一阳极板5和第二阳极板6结构相同，第一绝缘挡板7和第二绝缘挡板8结构相同；上绝缘盖板3连接在通腔2的上端口2-1上，下绝缘盖板4连接在通腔2的下端口2-2上，上绝缘盖板3和下绝缘盖板4均开有条缝9，两个条缝9的对称面与通腔2的对称面相重合，通腔2的纵剖面15为喇叭形，纵剖面15垂直经过第一阳极板5和第二阳极板6。对于金属箔连续电镀，所述通腔2的长度L由以下公式得出：L=(ρLm2dρ2[D(0)-D(L)][1-dρ2δρ1mln(1+ρ1mdρ2δ))1/2,]]>通腔2的纵剖面15的形状由以下公式得出：：D(x)=D(0)-2dρ2L2ρLm[xL+dρ2δρ1mln(1-xL(dρ2δρ1m+1))],]]>其中：δ为被镀带材厚度，D(0)为阳极装置的电流导入端阴阳极间的距离，ρ1为被镀金属箔的电阻率，ρ2为电镀金属的电阻率，ρL为电镀液的电阻率，d为电镀金属的密度，m为单位面积电镀金属的量，L为阳极长度。对于薄金属带材连续电镀，所述通腔2的长度L由以下公式得出：：L=ρLδρ1[D(0)-D(L)],]]>通腔2的纵剖面15的形状的计算公式为：D(x)=D(0)-ρ1ρLδ(2xL-x2),]]>其中：δ为被镀带材厚度，D(0)为阳极装置的电流导入端阴阳极间的距离，D(L)为远端阴阳极间的距离，ρ1为被镀带材的电阻率，ρL为电镀液的电阻率。
具体实施方式二：参见图4，本实施方式与具体实施方式一不同的是，阳极单元1中增加有一个通腔10，通腔10与通腔2结构相同，通腔2的下端口2-2与通腔10的上端口11同一弧度衔接，通腔2和通腔10的对称面相重合。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：参见图1～3，本实施方式以在带状铜箔表面连续电沉积镍为例，带状不良导电体连续电镀阳极装置由一个阳极单元1组成，带材12通过下绝缘盖板4上的条缝9进入通腔2中，通过阴极导电辊13从上绝缘盖板3上的条缝9导出，其中：铜箔厚度δ＝20μm，阳极装置的电流导入端阴阳极间的距离D(0)＝30mm，远端阴阳极间的距离D(L)＝10mm，铜的电阻率ρCu＝1.63×10-8Ω·m，镍的电阻率ρNi＝20×10-8Ω·m，电镀液的电阻率ρL＝0.21Ω·m，镍的密度d＝8.9×103kg/m3，单位面积电镀镍的量m＝89×10-3kg/m2(厚度10μm)，根据通腔2的长度L由以下公式得出：L=(ρLm2dρM[D(0)-D(L)][1-dρMδρCumln(1+ρCumdρNiδ)])1/2,]]>确定长度为L＝2.3m。根据通腔2的纵剖面15的形状由以下公式得出D(x)=D(0)-2dρML2ρLm[xL+dρNiδρCumln(1-xL(dρNiδρCum+1))],]]>确定带状铜箔表面连续电沉积镍纵剖面的具体尺寸列于表1。
表1 x/mm 0 230 460 690 920 1150 1380 1610 1840 2070 2300 D(x)/mm 30 26.3 22.9 20.0 17.4 15.2 13.4 12.0 11.0 10.4 10
具体实施方式四：参见图4，本实施方式以在薄钢带连续高速电镀锌为例，带状不良导电体连续电镀阳极装置由十个阳极单元1组成，阳极单元1由通腔2、通腔10、上绝缘盖板3、下绝缘盖板4组成，通腔2由第一阳极板5、第二阳极板6、第一绝缘挡板7、第二绝缘挡板8相互间隔首尾连接围成，通腔10与通腔2结构相同，通腔2的下端口2-2与第二通腔10的上端口11同一弧度衔接，通腔2和通腔10的对称面相重合，第一阳极板5和第二阳极板6结构相同，第一绝缘挡板7和第二绝缘挡板8结构相同；上绝缘盖板3连接在通腔2的上端口2-1上，下绝缘盖板4连接在通腔10的下端口14上，上绝缘盖板3和下绝缘盖板4均开有条缝9，两个条缝9的对称面与通腔2的对称面相重合，通腔2的纵剖面15为喇叭形，纵剖面15垂直经过第一阳极板5和第二阳极板6，带材12通过下绝缘盖板4上的条缝9进入通腔10中，经过通腔2后通过阴极导电辊13从上绝缘盖板3上的条缝9导出，其中：钢带厚度δ＝0.15mm，每个阳极单元电流导入端的阴阳极间的距离D(0)＝30mm，远端阴阳极间的距离D(L)＝10mm，低碳钢的电阻率ρFe＝9.9×10-8Ω·m，高速电镀锌溶液的电阻率ρL＝0.0675Ω·m，根据通腔2的长度L由以下公式得出：L=ρLδρFe[D(0)-D(L)],]]>计算得到每只两端进电通腔2的长度为2L＝2.86m。根据通腔2的纵剖面15的形状由以下公式得出：D(x)=D(0)-ρFeρLδ(2xL-x2),]]>计算得到的钢带表面连续电镀锌的纵剖面15尺寸列于表2。
表2 x/mm 0 100 150 200 300 400 500 600 750 1000 1430 D(x)/mm 30 27.3 26.0 24.8 22.5 20.4 18.5 16.7 14.5 11.g 10.0
根据钢带连续高速电镀锌的电流密度j＝120A/dm2，电流效率η＝92％、锌的电化学当量g＝3.388×10-7kg/C-1，单位面积电镀锌的量m＝70×10-3kg/m2(厚度10μm)，和生产线运行速度的计算公式ν=4ngηjLm]]>计算得到：使用10个相同形状的阳极装置串联，钢带连续高速电镀锌的运行速度为183m/min。