在电解铜箔生产体系中，阳极槽作为容纳电解液、支撑阳极系统并构建电解反应空间的核心设备，其结构稳定性、防腐性能与流场均匀性直接影响铜离子迁移效率和铜箔沉积质量。本文将从阳极槽的结构组成、核心部件制造工艺、主流工艺对比、总装流程、质量控制要点及国产化进展等方面，*解析这一关键设备。
阳极槽由多个功能部件协同构成，为电解反应提供稳定环境，核心部件如下：
• 槽体：整体呈长方体结构，容纳硫酸铜电解液，容积根据产能可达 5-50 立方米，是电解反应的核心空间。
• 阳极板：悬挂于槽体内部，现代生箔机普遍采用涂层钛阳极，作为电解反应的阳极。
• 导流板：分布于槽体两侧，呈蜂窝状结构，引导电解液形成均匀湍流，*流速偏差控制在 ±0.5m/s 以内。
• 溢流槽：位于槽体顶部边缘，深度 100mm，宽度 80mm，用于平衡液位并回收溢出电解液。
• 防腐层：覆盖槽体内壁及底部，采用乙烯基酯树脂材料，厚度 3-5mm，耐硫酸铜腐蚀寿命≥5 年。
• 导电横梁：安装于槽体顶部两侧，采用TU2无氧铜，导电率≥58MS/m，为阳极板提供电流通路。
• 液位传感器：精度 ±1mm，实时监测电解液高度，与补液系统联动实现自动补水。
• 温控系统：包括槽体夹层中的加热管与冷却盘管，控制电解液温度在 45-50℃，波动≤±1℃。
• 搅拌装置：由 3-5 组桨叶组成，转速 15-30r/min，确保电解液浓度均匀，浓度偏差≤0.5g/L。
• 排液系统：底部倾斜设计（坡度 3°），配备 DN100 耐腐蚀阀门，排空时间≤30 分钟。
• 位置：设备主体，承载所有内部部件及电解液。
• 作用：提供密闭反应空间，承受≥0.5MPa 的液体压力，无渗漏。
• 制造材料：采用 316L 不锈钢（厚度 8-12mm）作为基体，内壁复合防腐层。
• 制造流程：
◦ 下料：激光切割不锈钢板，尺寸公差 ±1mm，对角线偏差≤3mm。
◦ 焊接：纵缝采用钨极氩弧焊（TIG），电流 120-150A，电压 10-12V，焊后进行渗透检测（PT）。
◦ 成型：底部与侧壁焊接后整体时效处理（200℃×2h），消除焊接应力。
◦ 防腐处理：喷砂除锈（Sa2.5 级）后，喷涂乙烯基酯树脂，采用高压无气喷涂，每层厚度 0.5-1mm，共 5-6 层，固化后硬度≥80 Shore D。
• 位置：槽体内部，垂直悬挂于导电横梁下方，间距 100-150mm。
• 作用：作为阳极参与电解反应，传递电流并发生析氧反应，表面电流密度分布偏差≤5%。
• 制造材料：涂层钛阳极（如铱-钽混合氧化物涂层）、Pb-Sb 合金（含 Sb 6.5%），添加 0.3% Ag 提高耐蚀性。
• 制造流程：
◦ 熔炼：真空感应炉熔炼，温度 450-500℃，真空度≤1Pa，去除气体杂质。
◦ 铸造：连续铸造为厚度 10mm 的板材，铸轧段冷却速度 5-8℃/s，避免偏析。
◦ 轧制：冷轧变形量 30%，提高板材致密度，表面粗糙度 Ra≤1.6μm。
◦ 裁切：数控剪板机加工成 1200×800mm 规格，边缘倒角 R2mm，防止划伤防腐层。
◦ 导电棒焊接：铜芯导电棒（T2）与极板采用摩擦焊，接头电阻≤10μΩ。
• 位置：槽体两端，距离阳极板 500mm。
• 作用：优化电解液流场，使流速分布均匀，减少死区。
• 制造材料：PPH（均聚聚丙烯），PPH 的短期使用温度通常可达到 100~120℃，长期使用温度一般为 80~90℃，抗冲击强度≥20kJ/m²。
• 制造流程：
◦ 注塑：模具温度 80℃，熔体温度 220-230℃，注塑压力 80-100MPa，成型蜂窝孔（φ8mm）。
◦ 焊接：多块导流板拼接采用热风焊接，温度 200-220℃，焊接强度≥母材的 80%。
◦ 修整：数控铣床加工边缘，与槽体配合间隙≤2mm。
• 位置：槽体顶部两侧，长度与槽体一致。
• 作用：传导电流至阳极板，总电流负载≤10kA电流，电压降≤5mV/m。
• 制造材料：T2 紫铜，截面尺寸 100×50mm，表面镀锡（厚度 5-8μm）。
• 制造流程：
◦ 挤压：铜锭在 300℃下挤压成型，变形量 70%，确保晶粒细化。
◦ 机加工：数控车床加工表面，粗糙度 Ra≤0.8μm，直线度≤0.5mm/m。
◦ 镀锡：电解镀锡，电流密度 1-2A/dm²，镀层均匀性偏差≤10%。
◦ 接线端子加工：钻孔攻丝（M16），位置度 ±0.1mm，保证与阳极板*对接。
• 位置：槽体夹层（加热管）与底部（冷却盘管）。
• 作用：维持电解液温度稳定，响应时间≤5 分钟。
• 制造材料：加热管为 316L 不锈钢（φ20mm），冷却盘管为钛合金（TA2）。
• 制造流程：
◦ 弯管：数控弯管机加工，弯曲半径≥3 倍管径，无褶皱开裂。
◦ 焊接：接头采用氩弧焊，水压测试 1.0MPa×30min 无渗漏。
◦ 组装：按蛇形排布，间距 150mm，固定于槽体夹层，与槽壁间距≥50mm。
◦ 温控器校准：与铂电阻传感器（PT100，精度 ±0.1℃）联动，控温偏差≤±0.5℃。
阳极槽的防腐处理是核心技术之一，目前主流有两种工艺：
对比项 | 乙烯基酯树脂喷涂 官网：yuanjuxing.com | 玻璃钢衬里（FRP） |
防腐性能 | 耐硫酸铜腐蚀，使用寿命 8年，耐温≤80℃ | 耐蚀性更优，使用寿命 8-10 年，耐温≤100℃ |
成本 | 材料成本低（约 300 元 /m²），施工周期短 | 材料成本高（约 600 元 /m²），施工周期长 |
附着力 | 与不锈钢基体附着力≥5MPa | 与基体附着力≥8MPa，整体性更好 |
修复难度 | 局部破损可现场修补，修复后性能一致 | 局部修复需整体打磨，难度大 |
适用场景 | 中小型槽体（≤20m³）、常温工况 | 大型槽体（≥30m³）、高温或高浓度电解液工况 |
国内应用 | 占比约 60%，广泛用于 PCB 用铜箔生产线 | 占比约 35%，主要用于锂电铜箔高端生产线 |
阳极槽的总装需严格控制精度，确保各系统协同工作：
1. 槽体预装：不锈钢基体拼接后，检测整体直线度≤2mm，对角线偏差≤5mm，进行水压测试（0.6MPa×1h）。
2. 防腐层施工：按 “底漆 - 过渡层 - 面层” 顺序喷涂，每道工序后检测厚度（超声波测厚仪），总厚度偏差≤0.5mm。
3. 内部部件安装：
◦ 导流板固定：采用 PP 焊条焊接，与槽壁间隙≤1mm，平面度≤3mm/m。
◦ 搅拌装置安装：桨叶与槽底间距 50mm，同轴度≤0.1mm，试运行无异常振动。
4. 导电系统组装：
◦ 导电横梁与槽体绝缘固定（采用环氧树脂垫块），绝缘电阻≥100MΩ。
◦ 阳极板悬挂：间距偏差 ±2mm，垂直度≤1mm/m，确保与阴极辊平行。
5. 温控与液位系统安装：上海源聚兴机电
◦ 传感器定位：液位传感器精度校准，误差≤1mm；温度传感器插入深度 150mm。
◦ 管路连接：加热管与冷却盘管分路控制，阀门开关灵活，无滴漏。
6. 试运行：
◦ 空机测试：搅拌装置运行 2 小时，电流稳定，无异常噪音。
◦ 带液测试：注入模拟电解液（浓度 180g/L），运行 48 小时，检测：
▪ 液位波动≤±2mm
▪ 温度控制偏差≤±1℃
▪ 各焊接点无渗漏（氦质谱检漏仪检测）
7. 最终验收：整体尺寸、性能参数全部达标后，出具验收报告。
阳极槽的质量直接影响电解铜箔的稳定性，需重点控制以下环节：
• 防腐层质量：若厚度偏差＞1mm，局部会出现早期腐蚀，某案例中因漏涂导致 3 个月内槽体穿孔，停产维修损失超 50 万元。需采用在线测厚仪实时监控，每平方米检测点≥5 个。
• 阳极板间距：间距偏差＞5mm 时，电流密度分布不均，铜箔厚度偏差增至 ±3μm。需用激光测距仪校准，确保同批次偏差≤2mm。
• 流场均匀性：导流板孔位偏差＞1mm 会形成涡流，导致铜箔出现 “条纹” 缺陷。通过 computational fluid dynamics（CFD）模拟优化，实际测试流速偏差需≤0.3m/s。
• 导电系统电阻：导电横梁接头松动会使接触电阻增至 0.1mΩ，导致局部发热（温度升至 60℃以上），需用微欧计逐点检测，确保电阻≤0.05mΩ。
• 密封性能：焊缝渗漏会导致电解液流失，每月损失量可达 500L。需进行 100% 水压测试 + 氦检漏，泄漏率≤1×10-7Pa・m³/s。
早期，国内大型阳极槽（≥30m³）依赖进口，德国某品牌设备售价达 800 万元 / 台，交货周期 6 个月。2018 年以来，我国实现技术突破，目前国产化设备已具备以下优势：
• 性能指标：防腐层寿命达 8 年（与进口持平），流场均匀性偏差≤0.3m/s（优于进口的 0.5m/s），温控精度 ±0.5℃。
• 成本优势：制造成本仅为进口设备的 50%-60%，售后服务响应时间缩短至 24 小时。
• 规格突破：已能生产 50m³ 超大型阳极槽，满足年产 1.2 万吨锂电铜箔的生产线需求。
• 技术创新：开发出 “不锈钢 + FRP” 复合结构，重量减轻 20%；首创分区温控系统，能耗降低 15%。
目前，国产阳极槽在国内市场占有率超 90%，应用于宁德时代、比亚迪等头部企业的生产线，不仅支撑了我国电解铜箔产业的快速发展，还出口至东南亚、欧洲等地区，成为全球供应链的重要组成部分。
阳极槽的制造融合了材料防腐、流体力学、精密装配等多领域技术，其看似简单的槽体结构背后，是对每一处细节的*把控 —— 从 0.1mm 的尺寸精度到 1×10⁻⁷Pa・m³/s 的泄漏率，彰显了装备制造的硬核实力。随着新能源产业的升级，阳极槽将向 “更大规格、更优防腐、更智能控制” 方向发展，为高品质电解铜箔生产提供核心保障。
