EA006828B1

EA006828B1 - Удаление оксидов с поверхности меди

Info

Publication number: EA006828B1
Application number: EA200500075A
Authority: EA
Inventors: Олли Хювяринен; Матти Лейпонен
Original assignee: Отокумпу Оюй
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2006-04-28
Also published as: EP1552042A1; FI114871B; PL373766A1; TW200403360A; FI20021425A; MXPA05001196A; CN1671890A; US20060091021A1; BR0313009A; FI20021425A0; JP2006501362A; EA200500075A1; AU2003281678A1; WO2004011699A1

Abstract

Изобретение относится к способу повышения качества изделия, изготовленного из металлического сплава на основе меди, причём в соответствии с этим способом изделие обрабатывают, по меньшей мере, в установке (3) для удаления оксидов так, что в этой установке для удаления оксидов с поверхности изделия удаляют оксиды посредством катодного восстановления. Изобретение также относится к устройству для осуществления способа по п.1 с целью повышения качества изделия, изготовленного из металлического сплава на основе меди, причём указанное устройство включает, по меньшей мере, установку для удаления оксидов. Это устройство включает элементы для осуществления катодного восстановления, такие как анод (6), катод (5) и электролит (11), причём доступ к катоду образовавшегося на аноде кислорода предотвращает мембрана (8), непроницаемая для кислорода.

Description

Данное изобретение относится к определённым в независимых пунктах формулы изобретения способу и устройству для повышения качества изделия, изготовленного из сплава на основе меди.

На поверхности изделий, изготовленных из меди или медных сплавов, могут образовываться оксидные слои, затрудняющие их дальнейшую обработку при производстве, например при отливке и различных операциях отжига. Следовательно, часто бывает необходимо очищать поверхности от наросших на них слоёв оксидов. Слои оксидов на поверхности меди трудно заметить или измерить, и их не всегда можно различить без специального оборудования. Удаление толстых слоёв оксидов с поверхности меди относительно простая процедура, но, с другой стороны, удаление последних молекулярных слоёв оказывается более проблематичным. Как бы то ни было, даже те оксидные слои, которые не поддаются визуальной оценке, отрицательно сказываются на качестве изделия из меди. Слои оксидов на поверхности меди затрудняют, например, экструзию, так что при удалении слоёв оксидов образуется вредный экструзионный скрап (сх1п.15юп всгар). Обработка и переработка экструзионного скрапа ведёт к дополнительным расходам. При получении медной проволоки путём экструзии подача полностью свободной от оксидов проволоки гарантирует лучшее функционирование, а также получают продукты почти безупречного качества.

При очистке медных металлических поверхностей обычно применяют травление, т.е. металлическую поверхность химическим путём очищают от оксидного слоя посредством растворения. Общеизвестно, что перед травлением все жиры и масла должны быть удалены с поверхности изделия. Обычно травление металлической меди проводят в растворе серная кислота - вода, и он удаляет большую часть оксидов, образовавшихся на поверхности. При традиционном травлении серной кислотой достигают низкого содержания оксидных слоёв непосредственно после процедуры травления, но на практике растворённый в кислоте кислород и замедленность окончательной промывки могут удвоить оксидный слой после осушения.

Механические процедуры, такие как шлифовка или полировка поверхности, могут повредить поверхность очищаемого изделия, и они могут не подходить в случае, когда очистка поверхности требует точности.

Один из способов предотвращения образования оксидов на поверхности медного изделия заключается в изоляции изделия защитной газовой атмосферой для предотвращения окисления.

Из опубликованного патента \¥О 02/32595 известен механизм, в соответствии с которым с поверхности алюминиевого или медного изделия механически соскабливают поверхностный слой, так что можно удалить находящиеся на поверхности примеси, такие как оксидные слои. Однако механическая очистка поверхности может привести к значительным потерям материала самих алюминия или меди. Кроме того, механическое соскабливание может повредить поверхность материала. Сбор и дальнейшая обработка соскобленных поверхностных слоёв также могут создать дополнительные проблемы.

Цель данного изобретения - избежать недостатков, присущих предыдущему уровню техники, и описать новое решение для улучшения качества изделий, изготовленных из металлического сплава на основе меди. Конкретная цель данного изобретения - улучшить качество изделия, изготовленного из металлического сплава на основе меди, путём удаления оксидов с его поверхности посредством катодного восстановления.

Изобретение отличается тем, что изложено в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения отличаются тем, что изложено в других пунктах формулы изобретения.

Предлагаемый здесь способ имеет много преимуществ. Изобретение относится к способу улучшения качества изделия, изготовленного из металлического сплава на основе меди, и в соответствии с этим способом изделие обрабатывают, по меньшей мере, в установке для удаления оксидов, так что в этой установке для удаления оксидов оксиды удаляют с поверхности изделия посредством катодного восстановления. При использовании катодного восстановления присутствующие на поверхности меди оксиды восстанавливаются до меди, так что оксидный слой исчезает с поверхности медного изделия. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения используемый в катодном восстановлении электролит представляет собой раствор карбоната натрия. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения используемый в катодном восстановлении электролит это раствор серной кислоты.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения используемый в катодном восстановлении катод представлен изделием, изготовленным из металлического сплава на основе меди, а используемый анод - это нерастворимый материал, например, платиновый анод или покрытый платиной титановый анод. Другие подходящие анодные материалы - это, например, свинец или титан, покрытый оксидом иридия. При катодном восстановлении на аноде выделяется кислород, а на катоде медь. Анод обеспечен по меньшей мере одним выпускным отверстием для того, чтобы мог выходить кислород. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, в нём используется ионоселективная мембрана, непроницаемая для кислорода. Мембрана предпочтительно размещена между анодом и катодом так, чтобы предотвратить перенос кислорода от анода к катоду. Из пространства между анодом и мембраной кислород удаляется при циркуляции раствора или через выпу

- 1 006828 скные отверстия для кислорода. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения мембрана расположена симметрично вокруг катода так, что она окружает весь катод. Таким способом заставляют реакции окисления и восстановления протекать плавно, а разность потенциалов распределяется равномерно по всей ячейке.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения изделие, изготовленное из металлического сплава на основе меди, перед катодным восстановлением подвергают предварительной промывке. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения изделие, изготовленное из металлического сплава на основе меди, подвергают травлению серной кислотой. Таким образом, перед катодным восстановлением быстро удаляют наиболее толстые оксидные плёнки. Если необходимо, плёнки серной кислоты удаляют механическим осушением. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения изделие подвергают быстрой промывке водой под давлением после катодного восстановления.

В соответствии с изобретением оксидный слой, остающийся после обработки в установке для удаления оксидов, предпочтительно составляет 0,001-0,01 нм, т.е. оксидная плёнка преимущественно почти удалена. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения после установки для удаления оксидов изделие подают на технологический процесс обработки, такой как непрерывная экструзия. Установка для удаления оксидов и технологический процесс обработки изолированы от окружающей среды защитным газом.

Изобретение также относится к устройству для осуществления способа в соответствии с п.1 формулы изобретения для улучшения качества изделия, изготовленного из металлического сплава на основе меди, причём указанное устройство включает, по меньшей мере, установку для удаления оксидов и элементы для осуществления катодного восстановления, такие как анод, катод и электролит, так что посредством мембраны, непроницаемой для кислорода, предотвращён доступ образующегося на аноде кислорода к катоду.

В общем случае использование изобретения делает более удобным и ускоряет непрерывный процесс экструзии меди, а также - при удалении присутствующих на поверхности оксидов - повышает результативность процесса. При этом предотвращают образование экструзионного скрапа и продлевают срок службы оборудования. При удалении вредных оксидных слоёв качество изделий из меди становится выше.

Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - схема предлагаемого в данном изобретении способа.

Фиг. 2 - поперечное сечение катодного восстановления.

Фиг. 1 иллюстрирует предлагаемый способ в виде блок-диаграммы. Круглое изделие 1, подобное проволоке, изготовленное из меди, подают в установку 3 для удаления оксидов. Установка 3 для удаления оксидов включает устройство для катодного восстановления. Свободную от оксидов медную проволоку 2, полученную после прохождения установки для удаления оксидов, подают на технологический процесс обработки, такой как непрерывная экструзия 4. Установка для удаления оксидов и установка для технологического процесса обработки изолированы от окружающей среды защитным газом.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение процесса катодного восстановления, проводимого в установке для удаления кислорода. В соответствии с примером медную проволоку промывают перед удалением кислорода как таковым. Затем медную проволоку подвергают предварительному травлению серной кислотой, так что удаляются наиболее толстые слои оксидов. Оставшиеся после травления плёнки серной кислоты удаляют, например, механическим осушением. Затем проводят катодное восстановление. Медную проволоку 5 помещают в камеру 9, содержащую раствор 11 карбоната натрия, и пропускают электрический ток через указанную камеру. Медная проволока 5 служит катодом, на котором оксид меди восстанавливается до меди, и таким образом оксиды удаляют практически полностью с поверхности меди. Используемый анод 6 - это нерастворимый платиновый анод, на котором образуется кислород. Раствор 11 заполняет всю камеру 9 целиком. Доступ образовавшегося на аноде кислорода предотвращает непроницаемая для кислорода ионоселективная мембрана 8, которая предпочтительно окружает весь катод. Используемый для мембраны корпус представляет собой изолированную и перфорированную для поддержания жидкостного соединения трубку 10. Мембрана преимущественно размещена симметрично вокруг катода, что способствует плавному протеканию реакций восстановления и окисления. В аноде 6 обеспечено отверстие 7 для выпуска кислорода, через которое образовавшийся на аноде кислород удаляют из системы.

Для специалиста в данной области очевидно, что различные варианты осуществления изобретения не ограничены вышеописанными примерами, но могут варьироваться в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ производства непрерывно экструдированного продукта из заготовки, сформированной из металлического сплава на основе меди, в соответствии с которым с поверхности заготовки удаляют ок

- 2 006828 сиды, отличающийся тем, что удаление оксидов осуществляют в установке электрохимической обработки путем катодного восстановления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемый в катодном восстановлении электролит (11) - это раствор карбоната натрия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемый в катодном восстановлении электролит (11) - это раствор серной кислоты.
4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что катодом (5) служит сама заготовка, а анод (6) выполнен из нерастворимого материала.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что анод (6) выполнен из платины.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при катодном восстановлении на аноде (6) выделяется кислород, а на катоде (5) выделяется медь.
7. Способ по пп.4, 5 или 6, отличающийся тем, что анод (6) снабжён по меньшей мере одним отверстием (7) для выпуска кислорода.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что при катодном восстановлении используют ионоселективную мембрану (8), непроницаемую для кислорода.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что мембрана размещена между анодом и катодом с целью предотвращения проникновения кислорода от анода к катоду.
10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что мембрана (8) расположена симметрично вокруг катода, так что она окружает катод (5) полностью.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что заготовку перед катодным восстановлением подвергают предварительной промывке.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что заготовку перед катодным восстановлением подвергают травлению серной кислотой.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что плёнки серной кислоты удаляют механическим осушением.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что после катодного восстановления заготовку подвергают быстрой промывке водой под давлением.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что установка (3) для удаления оксидов и технологический процесс (4) обработки изолированы от окружающей среды защитной газовой средой.
16. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее средства для непрерывной экструзионной обработки заготовки и установку для удаления оксидов, отличающееся тем, что установка для удаления оксидов представляет собой установку электрохимической обработки путем катодного восстановления, снабженную мембраной (8), непроницаемой для кислорода и предотвращающей доступ к катоду образовавшегося на аноде газа.

1 2 3 4