CN1671890A - 铜表面氧化物的去除 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善铜基金属合金制物体的质量的方法，根据该方法，所述物体至少在一个氧化物去除单元(3)中进行处理，结果，在氧化物去除单元中，借助阴极还原将氧化物从物体表面除掉。本发明也涉及一种用于实现根据权利要求1的改善铜基金属合金制物体质量的方法的系统，所述系统包括至少一个氧化物去除单元。所述方案包括用于实现阴极还原的部件，例如阳极(6)、阴极(5)和电解质(11)，结果，借助不渗透氧的薄膜(18)可以阻止在阳极产生的氧到达阴极。
Description
本发明涉及一种在独立权利要求中定义的方法和系统(arrangement)，用于改善铜基金属合金制物体的质量。
制造期间，例如在铸造以及各种退火处理期间，在采用铜或铜合金制成的物体的表面上可能会产生影响其进一步加工的氧化物层。因此，必须经常清洁表面，以便将其上积聚的氧化物层除掉。铜表面上的氧化物层难于观察或测量，而且，如果不采用特定设备，氧化物层不一定明显。除掉铜表面上的厚氧化物层相当简单，而另一方面，去掉最后的各分子层则麻烦得多。但是，甚至肉眼评估不明显的氧化物层对于铜产品的质量而言都是缺陷。铜表面上的氧化物层例如会影响挤压，结果，当除掉氧化物时，会产生有害的挤压废料。挤压废料的处理和再循环使用会导致费用的额外增加。当通过挤压制备铜线时，完全无氧化物的原料线材能够确保操作质量更高，而且，能够获得几乎无缺陷的产品质量。
在清洗铜金属表面时，一般采用腐蚀的方法，即：金属表面借助溶解而化学清除掉氧化物层。通常已知在腐蚀之前应该将所有脂和油从产品表面除去。通常，铜金属的腐蚀在硫酸水溶液中进行，而且，这能够将表面上产生的大部分氧化物除掉。在传统的硫酸腐蚀中，在刚好腐蚀处理之后，能够获得程度很轻的氧化物层，但是，酸中溶解的氧以及最终冲洗操作的迟缓可能会使干燥后氧化物层加倍。
机械方法，例如表面剥皮或磨削可能损坏待清洗物体的表面，而且，在要求精密度的表面清洗方法中不一定合适。
一种防止铜物品表面产生氧化物的方法是采用保护性气氛隔离铜物体，以防止氧化。
从出版物WO 02/32595了解一种机制，根据来自铝和或铜表面的该机制，将表面层机械刮掉，这样，能够消除表面上出现的杂质如氧化物层。但是，机械清洁表面可能导致铝或铜本身材料的大量消耗。此外，机械刮擦可能损坏材料表面。刮掉的表面层的回收和进一步处理也特别麻烦。
本发明的目的是避免现有技术的不足，并且引入一种改善铜基金属合金制物体的质量的新技术方案。本发明的一个特定目是借助阴极还原除掉铜基金属合金制物体表面上的氧化物，从而改善其质量。
本发明的特征在于独立的权利要求的特征部分限定的内容。本发明的其他优选实施方案的特征在于其它权利要求中限定的内容。
根据本发明的方法具有许多优点。本发明涉及一种改善铜基金属合金制物体的质量的方法，根据该方法，至少在氧化物去除单元中对所述物体进行处理，结果，在氧化物去除单元中，借助阴极还原从物体表面上除掉氧化物。通过采用阴极还原，将铜表面上存在的氧化物还原成铜，结果，消除了铜物体表面上的氧化物层。根据本发明的一个优选实施方案，阴极还原中使用的电解液是碳酸钠溶液。根据本发明的另一个优选实施方案，阴极还原中使用的电解液是硫酸溶液。
根据本发明的一个优选实施方案，阴极还原中使用的阴极是铜基金属合金制的物体，所使用的阳极是一种不溶性材料，例如铂阳极或者涂覆铂的钛阳极。其它适合的阳极材料例如是涂覆氧化铱的铅或钛。在阴极还原中，在阳极上产生氧，在阴极上产生铜。就阳极而言，至少设置了一个能够排放氧气的排放孔。根据本发明的一个优选实施方案，阴极还原中使用了一种不能渗透氧的离子选择性薄膜。该薄膜优选放在阳极和阴极之间，以防止氧从阳极转移到阴极。氧在阳极与薄膜之间的空间，与溶液循环一起排放，或者通过氧气排放孔排放。根据一个优选实施方案，薄膜对称地分布在阴极周围，这样它将整个阴极包围。采用这种方式，氧化和还原反应平稳进行，而且，电压在整个电解池中均匀分布。
根据本发明的一个优选实施方案，在阴极还原之前，对铜基金属合金制物体进行初步冲洗。根据另一个实施方案，在阴极还原之前，采用硫酸对铜基金属合金制物体进行腐蚀。结果，在阴极还原之前，将最厚的氧化物膜快速去除。必要时，通过机械干燥除掉硫酸膜。根据本发明的一个优选实施方案，在阴极还原之后，对物体进行快速加压水洗。
根据本发明，经过在氧化物去除单元中实施的处理之后，余下的氧化物层厚度优选在0.001-0.01纳米的程度，即：有利地是氧化物膜接近被完全去除。根据本发明的一个优选实施方案，在氧化物去除单元之后，所述物体进行加工处理，例如连续操作的挤压处理。氧化物去除单元与加工处理单元采用保护性气体与周围隔离。
本发明也涉及一种用于实现根据权利要求1的改善铜基金属合金制物体的质量的方法的系统，所述系统包括至少用于实现阴极还原的氧化物去除单元和元件，例如阳极、阴极和电解质，结果，借助不渗透氧的薄膜可以阻止在阳极产生的氧到达阴极。
一般地，通过采用本发明，有助于并且能够加速铜挤压操作的连续进行，而且，能够改善工艺的回收性，同时，又能够除掉表面上存在的氧化物。能够避免挤压废料的产生，并且延长装备的工作寿命。在将有害氧化物层除掉的同时，能够获得更好的铜产品质量。
下面，参照附图对本发明进行更详细介绍。
图1是根据本发明方法的原理图。
图2是阴极还原横截面。
图1以方块图形式说明根据本发明方法。铜制圆线状物体1送入氧化物去除单元3。氧化物去除单元3包括阴极还原布置。由氧化物去除单元得到的无氧化物铜线2送入加工处理单元，例如连续操作的挤压处理装置4。氧化物去除单元与加工处理单元采用保护性气体与周围隔离。
图2示出了在氧化物去除单元进行的阴极还原工艺的横截面图。根据该实施例，在彻底除掉氧之前，对铜线进行清洗。之后，采用硫酸对铜线进行初步腐蚀，以便除掉最厚的氧化物层。腐蚀之后留下的硫酸膜例如通过机械干燥加以去除。然后，实施阴极还原。将铜线5放在含有碳酸钠溶液11的室9中，而且，电流从所述室通过。铜线5作为阴极，在其上铜的氧化物被还原成铜，结果，氧化物几乎完全从铜表面除掉。所使用的阳极6是不溶性铂阳极，在其上产生氧。溶液11充满整个室9。借助不渗透氧的离子选择性薄膜8可以阻止在阳极产生的氧的渗透，所述薄膜优选包围整个阴极。所使用的用于薄膜的外壳(housing)是绝缘的穿孔管10，以便保持液体相连。优选地，薄膜对称分布在阴极周围，这有助于氧化和还原反应的均匀进行。就阳极6而言，存在氧气排放孔7，在阳极上产生的氧气通过该孔从系统中除去。
对于本领域的专业人员而言，显而易见的是本发明的各种实施方案对上述实施例没有限制，而且可以在附后权利要求的范围内进行改变。
Claims (17)
1.一种改善铜基金属合金制物体的质量的方法，根据该方法，所述物体至少在氧化物去除单元(3)中进行处理，其特征在于：在氧化物去除单元中，借助阴极还原将氧化物从物体表面除掉。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在阴极还原中，所使用的电解质(11)是碳酸钠溶液。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：在阴极还原中，所使用的电解质(11)是硫酸溶液。
4.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于：在阴极还原中，所使用的阴极(5)是一种铜基金属合金制物体，所使用的阳极(6)是不溶性材料。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于：所使用的阳极(6)是不溶性材料，例如铂。
6.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在阴极还原中，在阳极(6)上存在产生的氧气，在阴极(5)上存在产生的铜。
7.根据权利要求4，5或6的方法，其特征在于：就阳极(6)而言，至少设置一个用于排放氧气的氧气排放孔(7)。
8.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在阴极还原中，使用不渗透氧的离子选择性薄膜(8)。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：薄膜位于阳极和阴极之间，以便阻止氧从阳极到达阴极。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于：薄膜(8)对称排列在阴极周围，结果，包围整个阴极(5)。
11.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在阴极还原之前，对铜基金属合金制物体进行初步清洗。
12.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在阴极还原之前，采用硫酸对铜基金属合金制物体进行腐蚀。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于：硫酸膜通过机械干燥去除。
14.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在阴极还原之后，对物体进行快速加压水洗。
15.根据任意前述权利要求的方法，其特征在于：在氧化物去除单元(3)之后，铜基金属合金制物体送入加工处理(4)，例如连续操作的挤压处理。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于：氧化物去除单元(3)和加工处理(4)均采用保护性气体与周围隔离。
17.一种用于实现根据权利要求1的改善铜基金属材料制成的物体质量的方法的系统，包括至少一个氧化物去除单元，其特征在于：所述系统包括用于实现阴极还原的部件，例如阳极(6)、阴极(5)和电解质(11)，结果，借助不渗透氧的薄膜(8)阻止在阳极产生的气体到达阴极。
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