EP3382066A1 - Verfahren zum herstellen eines kupferprofils, kupferprofil und vorrichtung - Google Patents

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EP3382066A1
EP3382066A1 EP18164144.0A EP18164144A EP3382066A1 EP 3382066 A1 EP3382066 A1 EP 3382066A1 EP 18164144 A EP18164144 A EP 18164144A EP 3382066 A1 EP3382066 A1 EP 3382066A1
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EP
European Patent Office
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copper
electrolyte
starting material
bath
electrode
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EP18164144.0A
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Klaus-Dieter Palm
Christian Moses
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Kme Mansfeld GmbH
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MKM Mansfelder Kupfer und Messing GmbH
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    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a copper profile from a copper starting material, in particular a copper wire. Furthermore, the invention relates to a copper profile and a device.
  • a copper starting material for example a wire with a diameter of 20 millimeters is pressed during a hot forming through a molding die and thus produced by extrusion a copper profile.
  • a disadvantage of this manufacturing process is that the manufactured extruded copper profile may have defects, such as bubbles, grooves and / or edge cracks, which occur in particular depending on the starting material quality. These quality defects mean that the copper profile can either be sold at a lower price than the usual market price or must be melted down to then reuse the copper for the production of a copper feedstock.
  • the DE 694 22 715 T2 describes a method for producing an elongated current collector of an alkaline cell having an anode and a cathode, wherein prior to electroplating a metal wire with indium, the brass wire is first subjected to electrolytic cathodic or anodic cleaning as a starting material.
  • the wire is used accordingly as a cathode or anode.
  • the formation of the wire as an electrode is disadvantageous in that the wire must be connected to a DC power source.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the continuously produced copper profiles are provided which have a high quality and without essentially resulting in broke production. Consequently, both product quality and quantity are increased. Accordingly, much smaller amounts of misfired copper profiles must be remelted and re-processed into a copper feedstock. Thus, the material and energy consumption per manufactured copper profile is significantly reduced.
  • electrolytic cleaning and the extrusion are carried out successively in a single manufacturing plant without interrupting the continuous production process.
  • An essential idea of the invention is based on the fact that the electrolytic cleaning of the copper starting material not only removes contaminants such as oil and adhering other substances, but also improves the surface structure of the copper starting material by homogenizing the surface of the copper starting material by detaching and / or depositing copper so that subsequent defects such as blisters, grooves and / or edge cracks are produced during subsequent extrusion.
  • a "copper profile” is in particular an elongated component made of copper and / or copper alloy produced by the extrusion process.
  • a copper profile has in particular over its entire length a same cross-section.
  • the copper profile may be solid or have one or more cavities.
  • a "copper starting material” is in particular a semi-finished product of copper and / or copper alloy, from which a copper profile is produced by extrusion.
  • the copper starting material is in particular subjected to an electrolytic cleaning prior to extrusion.
  • a copper source material may be a copper wire such as a wire rod or wire rod.
  • a "copper wire” is understood in particular to be a thin, long and flexible metal of copper and / or copper alloy.
  • a copper wire may in particular have a circular cross-section or another cross-sectional shape.
  • a copper wire may in particular also be a flat, square and / or profile wire.
  • the copper wire is wound in particular on rollers (reels).
  • the copper wire has in particular a diameter of 4 millimeters to 30 millimeters, preferably 8 millimeters to 25 millimeters.
  • electrolytic cleaning is meant, in particular, a process in which an electric voltage is applied and electrons are transferred electrolytic detachment of impurities and / or copper and / or re-deposition of copper on the copper starting material takes place or takes place.
  • electrolytic cleaning in contrast to classical electrolysis, in which an anode and a cathode are directly connected via a DC voltage wave, only the at least one electrode is connected to the voltage source during electrolytic cleaning and / or the two or more electrodes in the electrolyte bath have the same polarization.
  • the copper starting material is not electrically connected directly to a power supply, but is merely polarized via the electrolyte and induces the corresponding chemical reactions on the copper starting material.
  • an “electrolyte” is understood in particular to mean an electrically conductive liquid whose chemical compound can be split by an electrolytic process and thus dissociated into ions which move in a direction under the influence of an electric field.
  • a “copper-containing electrolyte” is meant that the electrolyte has copper (Cu 2+ ).
  • copper may be added to the electrolyte or the electrolyte already has copper due to the previous use in electrolytic cleaning.
  • the dissolved copper in the electrolyte contributes to the electrical conductivity of the electrolyte.
  • an “electrolyte” is, for example, 2 to 12 percent by weight of dipotassium hydrogen (1-hydroxyethylidene) bisphosphonate, which is reused in the electrolyte bath or the electrolyte baths.
  • electrolyte bath is understood in particular to mean an open or closed container which has the electrolyte.
  • the electrolyte bath has an opening or passage opening for introducing and discharging the copper starting material into and out of the electrolyte within the electrolyte bath.
  • Electrode is in particular an electrode conductor, which emits electrical current (electrons) to the electrolyte and / or absorbs it from the electrolyte.
  • the electrode is in particular connected to a voltage source via a conductor (for example cables).
  • a conductor for example cables.
  • an electrochemical potential builds up by oxidation and / or reduction reactions or by an external voltage at the electrode.
  • An electrode on which an oxidation takes place is in particular an anode and the electrons flow away from the anode via a conductor. Accordingly, cations (Cu 2+ ) leave the anode in solution and thus into the electrolyte.
  • anode in this case represents the positive pole.
  • An electrode on which a reduction takes place is a cathode and electrons flow over one Conductors to the cathode and cations (Cu 2+ ) from the electrolyte are deposited on the cathode.
  • the cathode is the negative pole.
  • An electrode has in particular lead, unalloyed steel or copper or consists of lead, unalloyed steel or copper.
  • At least one electrode is located in the electrolyte of the electrolyte bath.
  • the position of the electrode in the electrolyte bath is irrelevant for the actual induction of the chemical reactions.
  • the at least one electrode or two or more electrodes per electrolyte bath are arranged surrounding the copper starting material, so that a uniform flow of electrons is induced.
  • this can also be achieved by a single electrode, which is designed for example as a grid or hole electrode in the form of a hollow cylinder and contacted centrally by means of the power supply, wherein the copper starting material is passed through the elongated inner cavity of this electrode.
  • the electrolyte can pass through the grid or holes into the internal cavity of the electrode, thus avoiding unfavorable concentration profiles or depletion of copper or ions.
  • these electrodes can be arranged, for example, equidistantly around the copper starting material in the electrolyte bath.
  • polarized is understood to mean that the at least one electrode in an electrolyte bath forms either a negative pole (-) or a positive pole (+) due to the voltage supply.
  • a “voltage supply” is in particular a supply of the electrodes with a DC voltage.
  • the supply of a DC voltage can be done for example via a power supply.
  • polarized is meant in the copper starting material that the copper starting material, which is not directly connected to a power supply, due to the voltage supply of the at least one electrode and thus the induced flow of electrons in the electrolyte, a polarization and thus a negative or positive charge is imposed.
  • the copper starting material is polarized opposite to the polarization of the at least one electrode, i. H. if the electrode is the negative pole, the copper starting material is polarized via the electrolyte as positive pole and vice versa.
  • the kupferausgangsmaterial is particularly polarized opposite to the at least one electrode.
  • Extrusion is understood in particular as a forming process in which bars, wires or irregularly shaped profiles are produced.
  • the electrolytically cleaned starting material is heated to a forming temperature and pressed through a molding die, so that a Copper profile is manufactured.
  • the outer shape of the copper profile is determined in particular by the forming die.
  • the extrusion is used in particular for producing a copper profile as a continuous material, which is separated in the desired length.
  • a "forming die” is in particular a metal mold which forms the negative of the outer shape of the component to be produced and thus in particular of the copper profile.
  • two electrodes (133, 135, 137), three electrodes, four electrodes and / or further electrodes are used in the electrolyte bath, wherein the copper starting material is introduced between the electrodes and the electrodes are polarized equally by means of the voltage supply.
  • Equally polarized means that the at least two electrodes in an electrolyte bath either form a negative pole (-) or a positive pole (+) and in particular have the same potential.
  • Two, three, four and / or further electrodes correspond in their function and configuration of the electrode defined above.
  • the electrode or the electrodes are cathodically polarized, so that copper separates from the copper starting material in the electrolyte bath.
  • the copper starting material is anodically polarized via the electrolyte and copper from the copper starting material as Cu 2+ with release of electrons to the electrolyte in solution.
  • impurities present on the outer copper surface of the copper starting material are simultaneously removed, and the detachment of copper compensates for unevenness in the surface structure of the copper source material. As a result, microholes or cracks in the copper source material are removed.
  • the electrolytic bath is preceded and / or connected downstream of another electrolyte bath, wherein the at least one electrode or the electrodes of the further electrolytic bath is anodically polarized or, so that copper from the copper-containing electrolyte of the further electrolyte bath is deposited on the copper starting material.
  • the copper starting material lingers longer in the electrolyte bath with the cathodic polarized electrode or the cathodically polarized electrodes than in another electrolytic bath with the anodically polarized electrode or the anodically polarized electrodes, so that the phase of detaching the copper from the copper starting material is longer as the phase of deposition of copper from the copper-containing electrolyte to the copper source material.
  • the copper starting material is continuously supplied and / or pulled through the electrolyte bath or the electrolyte baths.
  • the copper starting material is not directly connected to a power supply, and thus does not itself constitute an electrode in the conventional sense of electrolysis, the copper starting material can be fed to the electrolyte bath independently of the electrolytic process and / or pulled through the electrolyte bath.
  • the copper starting material for example in the form of a copper wire
  • the copper wire can be continuously drawn through two or more electrolyte baths, which are spatially separated from each other, without the electrolytic processes in the individual electrolyte baths can influence over the copper wire.
  • the copper wire enters, for example, on the end face of each electrolyte bath through a small opening and on the opposite end again before it enters after a spatial distance, for example from 15 to 30 millimeters through the front of the next electrolyte bath and further pulled through all the electrolyte baths ,
  • the continuous feeding takes place by means of a wire drain device and / or a straightening device.
  • a “wire draining device” is an automatic device which in particular unwinds a wire uniformly from a spool or reel and supplies it to the first electrolyte bath.
  • a “straightening device” is, in particular, a device which ensures uniform alignment of the unwound copper starting material and / or imparts a uniform feed.
  • a straightening machine has for example straightening rollers and / or a wire guide sleeve.
  • the copper-containing electrolyte is recycled into the electrolyte bath, into the further electrolyte bath and / or the further electrolyte baths and / or between the electrolyte baths.
  • electrolyte lost by passing and / or pulling the copper source through one or more electrolyte baths may be recycled to an electrolyte bath or to multiple electrolyte baths. Consequently, the electrolyte can be reused and costs can be saved.
  • the return of the electrolyte can also be used to set an optimum copper concentration in the corresponding electrolyte of an electrolyte bath.
  • rinsing is meant in particular the removal of electrolyte residues after the electrolytic cleaning.
  • the electrolytically cleaned copper starting material is continuously drawn through, in particular by a rinsing bath or several rinsing baths, the rinsing bath or the rinsing baths in particular having water or ultrapure water.
  • a rinse bath can also be an ultrasonic bath.
  • drying in particular fan drying, takes place.
  • drying is meant in particular that remaining liquid electrolyte residues and / or remaining water are blown off the electrolytically cleaned copper starting material.
  • a blower dryer an air knife (also called airknives) and / or an air curtain are used.
  • the object is achieved by a copper profile, which is produced by a method described above.
  • the object is achieved by a device which is set up such that a previously described method can be carried out.
  • a device which enables a continuous production of a high-quality copper profile.
  • all necessary manufacturing steps are carried out successively without interruption by means of a production device.
  • the device has three electrolyte baths, wherein in the first electrolyte bath, the at least one electrode is anodically polarized, so that copper is deposited from the copper-containing electrolyte onto the copper starting material, in FIG second electrolytic bath, the at least one electrode is cathodically polarized, so that copper separates from the copper starting material, and in the third electrolyte bath, the at least one electrode is anodically polarized, so that copper is deposited from the copper-containing electrolyte on the copper starting material.
  • the three-stage electrolytic baths with a copper deposition, copper dissolution and again copper deposition from or to the copper starting material optimum cleaning of the copper starting material and an optimum surface property of the copper starting material is achieved. Consequently, it is certainly possible to avoid defects during subsequent extrusion in the finished copper profile.
  • the further electrolyte bath as well as the first, second and third electrolyte baths correspond in their design to the above-defined electrolyte bath.
  • the electrolyte bath or the electrolyte baths are arranged within a drip pan, so that when pulling the copper starting material through the electrolyte bath or the electrolyte baths lost copper-containing electrolyte in the drip pan trappable and / or traceable to the electrolyte bath or the electrolyte baths.
  • the electrolyte can be reused and costs can be saved as well as by means of the recycling targeted a copper concentration can be adjusted in an electrolyte bath.
  • a "collecting trough” is in particular a liquid-tight component which collects electrolyte emerging from the device or the electrolyte baths.
  • the collecting trough has such a collecting volume, so that the collected electrolyte can be pumped back into one or more electrolyte baths by means of a pump or several pumps.
  • this particular bath can be designed, in particular, spatially in the pulling direction longer than one of the other baths.
  • a manufacturing plant 101 for copper profiles comprises an electrolytic wire cleaning 109, a subsequent ultrasonic bath 117 as a rinsing bath, a subsequent blower drying 119 and a hot-forming device 121.
  • the electrolytic wire cleaning 109 has three successive electrolyte baths 111, 113 and 115.
  • the electrolyte baths 111, 113 and 115 are spatially spaced from each other and each have laterally at their ends a circular wire inlet and a circular wire output (not shown) for pulling a copper output wire 103, wherein the respective diameter of the circular wire input and output slightly larger than that Diameter of the copper output wire 103 is.
  • the first electrolytic bath 111 has two auxiliary anodes 131, wherein one auxiliary anode 131 is connected to the positive pole of a first power supply 137 and the second auxiliary anode 131 is connected to the positive pole of a second power supply 139.
  • the second electrolysis bath 113 has two auxiliary cathodes 133, one auxiliary cathode 133 being connected to the negative pole of the first power supply 137 and the second auxiliary cathode 133 to the negative pole of the second power supply 139.
  • the third electrolysis bath 115 in turn has two auxiliary anodes 135, wherein the first auxiliary anode 135 is connected to the positive pole of the first power supply 137 and the second auxiliary anode to the positive pole of the second power supply 139.
  • the two auxiliary anodes 131 arranged in the first electrolysis bath 111 comprise unalloyed steel (S355).
  • the two auxiliary cathodes 133 in the second electrolytic bath 113 are made of copper, and the two auxiliary anodes 135 in the third electrolytic bath 115 again comprise unalloyed steel (S355).
  • the electrolyte is 8 weight percent dipotassium dihydrogen (1-hydroxyethylidene) bisphosphonate used, due to the return of the electrolyte in the first electrolytic 111 already copper ions are present in the electrolyte.
  • the copper output wire 103 has a circular cross section with a diameter of 20 millimeters.
  • the copper output wire 103 is passed through each of the circular wire entrance and the circular wire exit through the first electrolytic bath 111, the second electrolytic bath 113, and the third electrolytic bath 115. All the electrolysis baths 111, 113 and 115 are in an electrolyte bath (not shown), in which electrolyte flowing through the wire entrances and outlets is collected from the respective electrolysis baths 111, 113 and 115.
  • the electrolyte collected in the electrolyte bath is returned to the individual electrolyte baths 111, 113 and 115 at a corresponding liquid level by means of pumps (not shown), so that the copper outlet wire 103 is not surrounded by the electrolytes outside between the individual electrolytic baths 111, 113 and 115. In contrast, the copper output wire 103 is completely surrounded by the electrolyte within the individual electrolysis baths 111, 113 and 115.
  • the copper output wire 103 is continuously fed to the first electrolytic 111 and transported at the same speed through all subsequent components of the manufacturing plant 101.
  • the copper output wire 103 is not connected to the first power supply 137 and not to the second power supply 139.
  • a voltage of 13.8 volts is respectively applied in accordance with the auxiliary anodes 131, auxiliary cathodes 133 and auxiliary anodes 135.
  • auxiliary cathodes 133 and auxiliary anodes 135 a current between 10 and 20 amps usually flows at this voltage of 13.8 volts.
  • the first electrolytic bath 111 copper is deposited from the electrolyte onto the copper output wire 103.
  • copper from the copper starting material 103 is dissolved in the electrolyte as Cu 2+ and is deposited on the auxiliary cathodes 133.
  • the third electrolysis bath 115 in turn, a deposition of copper cations from the electrolyte as elemental copper on the copper starting material 103 is induced on account of the auxiliary anodes 135.
  • a residence time of the copper outgoing wire 103 due to a longer design of the second electrolytic bath 113 is longer than that in each of the first electrolytic bath 111 and the third electrolytic bath 115.
  • the electrolytically cleaned copper wire 105 is cleaned and rinsed by means of an ultrasonic bath 117.
  • the cleaned copper wire 105 is dried by means of the blower drying 119, so that an electrolytically cleaned, rinsed and dried copper wire 107 is present.
  • the electrolytically cleaned, rinsed and dried copper wire 107 is fed to the hot forming device 121, which is extruded by a forming die in the form of a copper profile to be produced.
  • the copper profile produced has a flat, homogeneous surface substantially free of bubbles, grooves and edge defects.

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kupferprofils aus einem Kupferausgangsmaterial, insbesondere eines Kupferdrahtes, mit folgenden Schritten - elektrolytisches Reinigen des Kupferausgangsmaterials, wobei das Kupferausgangsmaterial in einem kupferhaltigen Elektrolyt in einem Elektrolytbad mit mindestens einer Elektrode eingebracht wird, die Elektrode mittels einer Spannungsversorgung polarisiert wird und das Kupferausgangsmaterial über den Elektrolyten polarisiert wird, so dass das Kupferausgangsmaterial frei von einer direkten Spannungsversorgung ist, und - Strangpressen des elektrolytisch gereinigten Kupferausgangsmaterials durch eine Formmatrize, sodass das Kupferprofil vorliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupferprofil und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kupferprofils.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kupferprofils aus einem Kupferausgangsmaterial, insbesondere eines Kupferdrahtes. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kupferprofil und eine Vorrichtung.
  • Beim kontinuierlichen Herstellen von Kupferprofilen wird ein Kupferausgangsmaterial, beispielsweise ein Draht mit einem Durchmesser von 20 Millimetern bei einem Warmumformen durch eine Formmatrize gepresst und somit mittels Strangpressverfahrens ein Kupferprofil hergestellt.
  • Nachteilig bei diesem Herstellungsprozess ist, dass das gefertigte stranggepresste Kupferprofil Fehlstellen, wie Blasen, Riefen und/oder Kantenrisse aufweisen kann, welche insbesondere in Abhängigkeit von der Vormaterialqualität auftreten. Diese Qualitätsfehler führen dazu, dass das Kupferprofil entweder nur zu einem geringeren Preis als der übliche Marktpreis verkauft werden kann oder eingeschmolzen werden muss, um anschließend das Kupfer erneut für die Herstellung eines Kupferausgangsmaterials zu verwenden.
  • Aus der US 5,516,408 A ist ein mehrstufiges Verfahren zum Herstellen von Kupferdraht bekannt, bei dem kupferhaltiges Material zunächst mit einer Laugenlösung, Extraktion und einer wässrigen Stripping-Lösung stufenweise behandelt wird. Anschließend wird die kupferreiche Stripp-Lösung zwischen einer Anode und einer Kathode geführt, wobei sich Kupfer an der Anode abscheidet und entfernt wird, um es in Kupferdraht bei einer Temperatur unterhalb seiner Schmelztemperatur umzuwandeln. Hierzu wird eine konventionelle, elektrolytische Zelle oder eine Galvano-Formungszelle verwendet. Nachteilig hierbei ist, dass zur Herstellung des Kupferausgangsmaterials (Kupferdraht) ein komplexes mehrstufiges Verfahren notwendig ist und beim Herstellen eines Kupferprofils aus diesem mittels Elektrolyse gefertigten Kupferdraht das gefertigte Kupferprofil weiterhin von der Qualität des gefertigten Kupferdrahtes abhängig ist.
  • In der DE 694 22 715 T2 wird ein Verfahren zum Herstellen eines länglichen Stromkollektors einer Alkalizelle mit einer Anode und einer Kathode beschrieben, wobei vor einem Elektroplattieren eines Metallleitungsdrahtes mit Indium zunächst der Messingdraht als Ausgangsprodukt einer elektrolytischen kathodischen oder anodischen Reinigung unterzogen wird. Hierbei wird der Draht entsprechend als Kathode oder Anode verwendet. Durch die Ausbildung des Drahtes als Elektrode ist nachteilig, dass der Draht mit einer Gleichstromquelle verbunden sein muss.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kupferprofils aus einem Kupferausgangsmaterial, insbesondere eines Kupferdrahtes, mit folgenden Schritten:
    • Elektrolytisches Reinigen des Kupferausgangsmaterials, wobei das Kupferausgangsmaterial in einem kupferhaltigen Elektrolyt in einem Elektrolytbad mit mindestens einer Elektrode eingebracht wird, die Elektrode mittels einer Spannungsversorgung polarisiert wird, und das Kupferausgangsmaterial über den Elektrolyten polarisiert wird, sodass das Kupferausgangsmaterial frei von einer direkten Spannungsversorgung ist, und
    • Strangpressen des elektrolytisch gereinigten Kupferausgangsmaterials durch eine Formmatrize, sodass das Kupferprofil vorliegt.
  • Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch eine elektrolytische Reinigung des Kupferausgangsmaterials vor dem Strangpressen, die oben genannten Materialfehler im stranggepressten Kupferprofil fast vollständig ausgeschlossen werden. Dies war insbesondere unerwartet, da nach dem Stand der Technik bereits früher das Kupferausgangsmaterial häufig mithilfe eines Ultraschallbades vorgereinigt wurde. Aus diesem Grunde ist eine derartige Qualitätssteigerung des Kupferausgangsmaterials durch ein elektrolytisches Reinigen, die sich aufgrund des elektrolytischen Prozesses ablaufenden chemischen Reaktionen und/oder Änderungen der Oberflächenstruktur des Kupferausgangsmaterials absolut überraschend gewesen.
  • Somit werden mittels des erfinderischen Verfahrens die kontinuierlich hergestellten Kupferprofile bereitgestellt, welche eine hohe Qualität aufweisen und ohne dass es im Wesentlichen zu Ausschussproduktion kommt. Folglich wird sowohl die Produktqualität als auch die -quantität erhöht. Dementsprechend müssen wesentlich geringere Mengen an fehlgefertigten Kupferprofilen wieder eingeschmolzen und wieder erneut zu einem Kupferausgangsmaterial verarbeitet werden. Somit wird der Material- und Energiebedarf pro hergestelltem Kupferprofil deutlich gesenkt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass das elektrolytische Reinigen und das Strangpressen nacheinander in einer einzigen Herstellungsanlage ohne Unterbrechung des kontinuierlichen Herstellungsprozesses durchgeführt werden.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass durch das elektrolytische Reinigen des Kupferausgangsmaterials nicht nur Verschmutzungen wie Öl und anhaftende andere Stoffe entfernt werden, sondern auch die Oberflächenstruktur des Kupferausgangsmaterials verbessert wird, indem durch Ablösen und/oder Abscheiden von Kupfer die Oberfläche des Kupferausgangsmaterials homogenisiert wird, sodass beim nachfolgenden Strangpressen weniger Fehlstellen wie Blasen, Riefen und/oder Kantenrisse entstehen.
    • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
  • Ein "Kupferprofil" ist insbesondere ein im Strangpressverfahren hergestelltes längliches Bauteil aus Kupfer und/oder Kupferlegierung. Ein Kupferprofil weist insbesondere über seine gesamte Länge einen gleichen Querschnitt auf. Das Kupferprofil kann massiv ausgeführt sein oder einen oder mehrere Hohlräume aufweisen.
  • Ein "Kupferausgangsmaterial" ist insbesondere ein Halbzeug aus Kupfer und/oder Kupferlegierung, aus welchem durch Strangpressen ein Kupferprofil gefertigt wird. Das Kupferausgangsmaterial wird insbesondere vor dem Strangpressen ein elektrolytisches Reinigen unterzogen. Bei einem Kupferausgangsmaterial kann es sich beispielsweise um einen Kupferdraht wie einen Gießwalzdraht oder Gießdraht handeln.
  • Unter einem "Kupferdraht" wird insbesondere dünn, lang und biegsam geformtes Metall aus Kupfer und/oder Kupferlegierung verstanden. Ein Kupferdraht kann insbesondere einen kreisförmigen Querschnitt oder eine andere Querschnittsform aufweisen. Bei einem Kupferdraht kann es sich insbesondere auch um einen Flach-, Vierkant- und/oder Profildraht handeln. Der Kupferdraht ist insbesondere auf Rollen (Haspeln) gewickelt. Der Kupferdraht weist insbesondere einen Durchmesser von 4 Millimeter bis 30 Millimeter, bevorzugt 8 Millimeter bis 25 Millimeter auf.
  • Unter "elektrolytischen Reinigen" wird insbesondere ein Prozess verstanden, bei dem unter Anlegen einer elektrischen Spannung und Übertragung von Elektronen ein elektrolytisches Ablösen von Verunreinigungen und/oder Kupfer und/oder ein Wiederabscheiden von Kupfer auf dem Kupferausgangsmaterial erfolgt oder erfolgen. Im Gegensatz zur klassischen Elektrolyse, bei der eine Anode und eine Kathode über eine Gleichspannungswelle direkt verbunden sind, ist beim elektrolytischen Reinigen nur die mindestens eine Elektrode mit der Spannungsquelle verbunden und/oder die beiden oder mehreren Elektroden im Elektrolytbad weisen die gleiche Polarisation auf. Hierbei ist das Kupferausgangsmaterial nicht direkt mit einer Spannungsversorgung elektrisch verbunden, sondern wird lediglich über den Elektrolyten polarisiert und die entsprechenden chemischen Reaktionen am Kupferausgangsmaterial induziert.
  • Unter einem "Elektrolyt" wird insbesondere eine stromleitende Flüssigkeit verstanden, deren chemische Verbindung sich durch einen elektrolytischen Prozess aufspalten lässt und somit in Ionen dissoziiert, welche sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes gerichtet bewegen.
  • Unter einem "kupferhaltigen Elektrolyt" ist zu verstehen, dass der Elektrolyt Kupfer (Cu2+) aufweist. Hierbei kann dem Elektrolyt Kupfer zugesetzt werden oder der Elektrolyt weist bereits durch die vorhergehende Verwendung in der elektrolytischen Reinigung Kupfer auf. Das gelöste Kupfer im Elektrolyt trägt zur elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyten bei.
  • Bei einem "Elektrolyt" handelt es sich beispielsweise um 2 bis 12 Gewichtsprozent Dikaliumhydrogen(1-hydroxyethyliden)bisphosphonat, welches im Elektrolytbad oder den Elektrolytbädern wiederverwendet wird.
  • Unter einem "Elektrolytbad" wird insbesondere ein offener oder geschlossener Behälter verstanden, welcher den Elektrolyt aufweist. Das Elektrolytbad weist insbesondere eine Öffnung oder Durchführöffnung zum Einbringen und Ausbringen des Kupferausgangsmaterials in und aus dem Elektrolyt innerhalb des Elektrolytbades auf.
  • Eine "Elektrode" ist insbesondere ein Elektrodenleiter, welcher elektrischen Strom (Elektronen) an den Elektrolyt abgibt und/oder vom Elektrolyt aufnimmt. Die Elektrode ist insbesondere mit einer Spannungsquelle über einen Leiter (beispielsweise Kabel) verbunden. Insbesondere baut sich durch Oxidations- und/oder Reduktionsreaktionen oder durch eine äußere Spannung an der Elektrode ein elektrochemisches Potenzial auf. Eine Elektrode, an welcher eine Oxidation abläuft, ist insbesondere eine Anode und die Elektronen fließen von der Anode über einen Leiter ab. Entsprechend gehen Kationen (Cu2+) aus der Anode in Lösung und somit in den Elektrolyt über. Da in diesem Fall die chemische Reaktion durch einen von einer äußeren Spannung hervorgerufenen Stromfluss erzwungen wird, wird die Oxidation durch den Elektrodenentzug an der positiven geladenen Anode hervorgerufen, sodass die Anode in diesem Fall den Pluspol darstellt. Eine Elektrode, an welcher eine Reduktion abläuft, ist eine Kathode und Elektronen fließen über einen Leiter zur Kathode und Kationen (Cu2+) aus dem Elektrolyt scheiden sich an der Kathode ab. In diesem Fall stellt die Kathode den Minuspol dar. Eine Elektrode weist insbesondere Blei, unlegierten Stahl oder Kupfer auf oder besteht aus Blei, unlegierten Stahl oder Kupfer.
  • Prinzipiell ist es ausreichend, wenn mindestens eine Elektrode sich im Elektrolyt des Elektrolytbades befindet. Hierbei ist für das eigentliche Induzieren der chemischen Reaktionen die Position der Elektrode im Elektrolytbad unerheblich. Um jedoch eine homogene Oberflächeneigenschaft des Kupferausgangsmaterials zu erzielen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine Elektrode oder zwei oder mehrere Elektroden pro Elektrolytbad umgebend um das Kupferausgangsmaterial angeordnet sind, sodass ein gleichmäßiger Elektronenfluss induziert wird. Selbstverständlich kann dies jedoch auch durch eine einzige Elektrode erreicht werden, welche beispielsweise als Gitter- oder Lochelektrode in Form eines Hohlzylinders ausgeführt und zentral mittels der Spannungsversorgung kontaktiert ist, wobei das Kupferausgangsmaterial durch den länglichen inneren Hohlraum dieser Elektrode geführt wird. Gleichzeitig kann der Elektrolyt durch das Gitter oder die Löcher in den inneren Hohlraum der Elektrode gelangen, sodass ungünstige Konzentrationsprofile oder eine Verarmung an Kupfer oder Ionen vermieden werden. Bei zwei oder mehreren flächigen Elekroden können diese beispielsweise in einem gleichen Abstand zueinander um das Kupferausgangsmaterial im Elektrolytbad angeordnet sein.
  • Unter "polarisiert" wird bei der mindestens einen Elektrode verstanden, dass die mindestens eine Elektrode in einem Elektrolytbad aufgrund der Spannungsversorgung entweder einen Minuspol (-) oder einen Pluspol (+) bilden.
  • Eine "Spannungsversorgung" ist insbesondere eine Versorgung der Elektroden mit einer Gleichspannung. Die Versorgung mit einer Gleichspannung kann beispielsweise über ein Netzteil erfolgen.
  • Unter "polarisiert" wird bei dem Kupferausgangsmaterial verstanden, dass dem Kupferausgangsmaterial, welches nicht direkt mit einer Spannungsversorgung verbunden ist, aufgrund der Spannungsversorgung der mindestens einen Elektrode und somit dem induzierten Elektronenfluss im Elektrolyt eine Polarisation und somit eine negative oder positive Ladung aufgezwungen wird. Üblicherweise wird das Kupferausgangsmaterial entgegengesetzt zur Polarisation der mindestens einen Elektrode polarisiert, d. h. wenn die Elektrode der Minuspol ist, wird das Kupferausgangsmaterial über den Elektrolyt als Pluspol polarisiert und umgekehrt. Somit ist das Küpferausgangsmaterial insbesondere entgegengesetzt zur mindestens einen Elektrode polarisiert.
  • Als "Strangpressen" wird insbesondere ein Umformverfahren verstanden, bei dem Stäbe, Drähte oder unregelmäßig geformte Profile hergestellt werden. Beim Strangpressen wird insbesondere das elektrolytisch gereinigte Ausgangsmaterial auf eine Umformtemperatur erwärmt und durch eine Formmatrize gepresst, sodass ein Kupferprofil gefertigt wird. Die äußere Form des Kupferprofils wird insbesondere durch die Formmatrize bestimmt. Das Strangpressen dient insbesondere zur Herstellung eines Kupferprofils als Endlosmaterial, welches in der gewünschten Länge abgetrennt wird.
  • Eine "Formmatrize" ist insbesondere eine Metallform, welche das Negativ der Außenform für das herzustellende Bauteil und somit insbesondere des Kupferprofils bildet.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens werden in dem Elektrolytbad zwei Elektroden (133, 135, 137), drei Elektroden, vier Elektroden und/oder weitere Elektroden verwendet, wobei das Kupferausgangsmaterial zwischen den Elektroden eingebracht und die Elektroden mittels der Spannungsversorgung gleichpolarisiert werden.
  • Durch eine gleichmäßige Anordnung mehrerer Elektroden um das Kupferausgangsmaterial wird ein gleichmäßiger Elektronenfluss zum Kupferausgangsmaterial induziert und somit werden homogenen Oberflächeneigenschaften des Kupferausgangsmaterials erhalten.
  • Unter "gleich polarisiert" wird verstanden, dass die mindestens zwei Elektroden in einem Elektrolytbad entweder einen Minuspol (-) oder einen Pluspol (+) bilden und insbesondere das gleiche Potential aufweisen.
  • Zwei, drei, vier und/oder weitere Elektroden entsprechen in ihrer Funktion und Ausgestaltung der oben definierten Elektrode.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird die Elektrode oder werden die Elektroden kathodisch polarisiert, sodass sich Kupfer vom Kupferausgangsmaterial im Elektrolytbad ablöst.
  • Dadurch, dass die Elektrode oder die Elektroden im Elektrolytbad mittels der Spannungsversorgung kathodisch polarisiert werden, wird das Kupferausgangsmaterial über den Elektrolyt anodisch polarisiert und Kupfer aus dem Kupferausgangsmaterial geht als Cu2+ unter Abgabe von Elektronen an den Elektrolyt in Lösung. Somit werden gleichzeitig auf der äußeren Kupferoberfläche des Kupferausgangsmaterials vorliegende Verunreinigungen entfernt und durch das Ablösen von Kupfer werden Unebenheiten in der Oberflächenstruktur des Kupferausgangsmaterials ausgeglichen. Folglich werden Mikrolöcher oder -risse im Kupferausgangsmaterial entfernt.
  • Um die elektrolytische Reinigung weiter zu verbessern und Inhomogenität in der Oberflächenstruktur des Kupferausgangsmaterials auszugleichen, wird dem Elektrolytbad ein weiteres Elektrolytbad vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet, wobei die mindestens eine Elektrode oder die Elektroden des weiteren Elektrolytbades anodisch polarisiert wird oder werden, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt des weiteren Elektrolytbades auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet.
  • Dadurch, dass nacheinander ein Ablösen von Verunreinigungen und/oder Kupfer vom Kupferausgangsmaterial und ein Abscheiden von Kupfer auf dem Kupferausgangsmaterial und/oder umgekehrt stattfindet, wird der Reinigungsprozess verbessert, die Oberflächenstruktur des Kupferausgangsmaterials weiter homogenisiert und somit die Gefahr von Fehlstellen beim nachfolgenden Strangpressen weiter minimiert.
  • Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kupferausgangsmaterial länger im Elektrolytbad mit der kathodische polarisierten Elektrode oder den kathodisch polarisierten Elektroden verweilt als in einem weiteren Elektrolytbad mit der anodisch polarisierten Elektrode oder den anodisch polarisierten Elektroden, sodass die Phase des Ablösens des Kupfers vom Kupferausgangsmaterial länger ist als die Phase des Abscheidens von Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt auf das Kupferausgangsmaterial.
  • In einer weiteren Gestaltungsform des Verfahrens wird das Kupferausgangsmaterial kontinuierlich zugeführt und/oder durch das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder durchgezogen.
  • Dadurch, dass das Kupferausgangsmaterial nicht direkt mit einer Spannungsversorgung verbunden ist, und somit nicht selbst eine Elektrode im konventionellen Sinne einer Elektrolyse darstellt, kann das Kupferausgangsmaterial unabhängig vom elektrolytischen Prozess dem Elektrolytbad zugeführt und/oder durch das Elektrolytbad durchgezogen werden.
  • Durch die stromlose Übertragung der Polarisation auf das Kupferausgangsmaterial, stellt dieses über seine Länge keinen einheitlichen spannungsführenden elektrischen Leiter dar, sondern jedes Elektrolytbad stellt einen eigenständigen elektrolytischen Raum unabhängig von den anderen Elektrolytbädern dar. Dadurch kann das Kupferausgangsmaterial beispielsweise in Form eines Kupferdrahtes kontinuierlich durch zwei oder mehrere Elektrolytbäder durchgezogen werden, welche räumlich voneinander beabstandet sind, ohne dass die elektrolytischen Prozesse in den einzelnen Elektrolytbädern sich über den Kupferdraht beeinflussen können. Hierbei tritt der Kupferdraht beispielsweise an der Stirnseite jedes Elektrolytbades durch eine kleine Öffnung ein und auf der gegenüberliegenden Stirnseite wieder aus, bevor es nach einem räumlichen Abstand, beispielsweise von 15 bis 30 Millimeter durch die Stirnseite des nächstens Elektrolytbades eintritt und weiter durch alle Elektrolytbäder gezogen wird.
  • Um ein gleichmäßiges und kontinuierliches Bewegen des Kupferausgangsmaterials durch ein Elektrolytbad oder mehrere Elektrolytbäder zu gewährleisten, erfolgt das kontinuierliche Zuführen mittels einer Drahtablaufvorrichtung und/oder einer Richtvorrichtung.
  • Eine "Drahtablaufvorrichtung" ist eine automatische Vorrichtung, welche insbesondere einen Draht gleichmäßig von einer Spule oder Haspel abwickelt und dem ersten Elektrolytbad zuführt.
  • Eine "Richtvorrichtung" ist insbesondere eine Vorrichtung, welche dem abgewickelten Kupferausgangsmaterial eine gleichmäßige Ausrichtung und/oder einen gleichmäßigen Vorschub aufprägt. Eine Richtmaschine weist beispielsweise Richtrolllen und/oder eine Drahtführungshülse auf.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der kupferhaltige Elektrolyt in das Elektrolytbad, in das weitere Elektrolytbad und/oder die weiteren Elektrolytbäder und/oder zwischen den Elektrolytbädern rückgeführt.
  • Somit kann Elektrolyt, welcher durch das Durchführen und/oder Durchziehen des Kupferausgangsmaterials durch ein Elektrolytbad oder mehrere Elektrolytbäder verloren geht, in ein Elektrolytbad oder in mehrere Elektrolytbäder rückgeführt werden. Folglich kann der Elektrolyt wieder verwendet und Kosten können eingespart werden. Über die Rückführung des Elektrolyten kann auch eine optimale Kupferkonzentration im entsprechenden Elektrolyt eines Elektrolytbades eingestellt werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass durch Rückführung von Elektrolyt aus einem höher kupferhaltigen Elektrolytbad, die ausreichende Kupferkonzentration in einem anderen kupferärmeren Elektrolytbad eingestellt werden kann.
  • Um den jeweiligen Elektrolyt vom elektrolytisch gereinigten Kupferausgangsmaterial zu entfernen, erfolgt nach dem elektrolytischen Reinigen ein Spülen.
  • Dadurch wird vermieden, dass verbliebene Elektrolytrückstände ihrerseits eine Störung und/oder eine Bildung von Fehlstellen beim nachfolgenden Strangpressen bewirken können.
  • Unter "Spülen" wird insbesondere das Entfernen von Elektrolytresten nach der elektrolytischen Reinigung verstanden. Zum Spülen wird das elektrolytisch gereinigte Kupferausgangsmaterial, insbesondere durch ein Spülbad oder mehrere Spülbäder kontinuierlich durchgezogen, wobei das Spülbad oder die Spülbäder insbesondere Wasser oder hochreines Wasser aufweisen. Um ein vollständiges Entfernen des Elektrolyten zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das elektrolytische gereinigte Kupferausgangsmaterial durch mindestens zwei Spülbäder nacheinander durchgezogen wird. Bei einem Spülbad kann es sich auch um ein Ultraschallbad handeln.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens erfolgt nach dem elektrolytischen Reinigen und/oder dem Spülen ein Trocknen, insbesondere ein Gebläsetrocknen.
  • Somit wird verhindert, dass verbliebener Elektrolyt oder verbliebenes Wasser beim nachfolgenden Warmumformen verdampfen und zu Fehlstellen im stranggepressten Kupferprofil führen.
  • Unter einem "Trocknen" wird insbesondere verstanden, dass verbliebene flüssige Elektrolytreste und/oder verbliebenes Wasser vom elektrolytisch gereinigten Kupferausgangsmaterial abgeblasen werden. Hierzu werden beispielsweise ein Gebläsetrockner, ein Luftmesser (auch sogenannte Airknives) und/oder ein Luftvorhang verwendet.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass alle vorgenannten Fertigungsschritte direkt kontinuierlich nacheinander bei gleicher Fördergeschwindigkeit des Kupferausgangsmaterials durch die Herstellungsvorrichtung bis zum gefertigten Kupferprofil durchgeführt werden.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Kupferprofil, welches nach einem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
  • Somit wird ein qualitativ hochwertiges Kupferprofil ohne Fehlstellen oder im Wesentlichen ohne Fehlstellen bereitgestellt, welches kostengünstig und kontinuierlich hergestellt wird.
  • In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführbar ist.
  • Dadurch wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche eine kontinuierliche Fertigung eines qualitativ hochwertigen Kupferprofils ermöglicht. Vorliegend werden alle notwendigen Fertigungsschritte mittels einer Herstellungsvorrichtung nacheinander ohne Unterbrechung durchgeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung drei Elektrolytbäder auf, wobei im ersten Elektrolytbad die mindestens eine Elektrode anodisch polarisiert ist, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet, im zweiten Elektrolytbad die mindestens eine Elektrode kathodisch polarisiert ist, sodass sich Kupfer vom Kupferausgangsmaterial ablöst, und im dritten Elektrolytbad die mindestens eine Elektrode anodisch polarisiert ist, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet.
  • Durch die dreistufigen Elektrolytbäder mit einer Kupferabscheidung, Kupferauflösung und wiederum Kupferabscheidung vom beziehungsweise auf das Kupferausgangsmaterial wird eine optimale Reinigung des Kupferausgangsmaterials und eine optimale Oberflächeneigenschaft des Kupferausgangsmaterials erzielt. Folglich können sicher Fehlstellen beim nachfolgenden Strangpressen im gefertigten Kupferprofil vermieden werden.
  • Das weitere Elektrolytbad sowie das erste, zweite und dritte Elektrolytbad entsprechen in seiner Ausgestaltung dem oben definierten Elektrolytbad.
  • Um verlorengegangenen Elektrolyt oder aufgrund der kontinuierlichen Durchführung des Kupferausgangsmaterials durch das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder herausfließenden Elektrolyt wieder zu verwenden, sind das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder innerhalb einer Auffangwanne angeordnet, sodass beim Durchziehen des Kupferausgangsmaterials durch das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder verlorengegangener kupferhaltiger Elektrolyt in der Auffangwanne auffangbar und/oder in das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder rückführbar ist.
  • Somit kann der Elektrolyt wiederverwendet und Kosten eingespart werden sowie mittels der Rückführung gezielt eine Kupferkonzentration in einem Elektrolytbad eingestellt werden.
  • Eine "Auffangwanne" ist insbesondere ein flüssigkeitsdichtes Bauteil, welches aus der Vorrichtung beziehungsweise den Elektrolytbädern austretenden Elektrolyt auffängt. Bevorzugt weist die Auffangwanne ein derartiges Auffangvolumen auf, sodass der aufgefangene Elektrolyt mittels einer Pumpe oder mehrerer Pumpen in ein oder mehrere Elektrolytbäder zurückgepumpt werden kann.
  • Um die Verweildauer des durchgezogenen Drahtes in einem bestimmten Bad zu verlängern, kann dieses bestimmte Bad insbesondere räumlich in Durchzugsrichtung länger als eines der anderen Bäder ausgestaltet sein.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
    • Figur 1
    eine stark schematische Schnittdarstellung mit einer Ansicht von oben auf eine Herstellungsanlage eines Kupferprofils mit einer elektrolytischen Drahtreinigung und Warmumformungsvorrichtung.
  • Eine Herstellungsanlage 101 für Kupferprofile weist eine elektrolytische Drahtreinigung 109, ein anschließend folgendes Ultraschallbad 117 als Spülbad, eine nachfolgende Gebläsetrockung 119 und eine Warmumformvorrichtung 121 auf.
  • Die elektrolytische Drahtreinigung 109 weist drei aufeinander folgende Elektrolytbäder 111, 113 und 115 auf. Die Elektrolytbäder 111, 113 und 115 sind zueinander räumlich beabstandet und weisen jeweils seitlich an ihren Stirnseiten einen kreisrunden Drahteingang und einen kreisrunden Drahtausgang (nicht dargestellt) zum Durchziehen eines Kupferausgangsdrahtes 103 auf, wobei der jeweilige Durchmesser des kreisrunden Drahteinganges und -ausganges etwas größer als der Durchmesser des Kupferausgangsdrahtes 103 ist.
  • Das erste Elektrolysebad 111 weist zwei Hilfsanoden 131 auf, wobei die eine Hilfsanode 131 mit dem Pluspol eines ersten Netzteils 137 und die zweite Hilfsanode 131 mit dem Pluspol eines zweiten Netzteils 139 verbunden ist. Das zweite Elektrolysebad 113 weist zwei Hilfskathoden 133 auf, wobei die eine Hilfskathode 133 mit dem Minuspol des ersten Netzteils 137 und die zweite Hilfskathode 133 mit dem Minuspol des zweiten Netzteils 139 verbunden ist. Das dritte Elektrolysebad 115 weist wiederum zwei Hilfsanoden 135 auf, wobei die erste Hilfsanode 135 mit dem Pluspol des ersten Netzteils 137 und die zweite Hilfsanode mit dem Pluspol des zweiten Netzteiles 139 verbunden ist.
  • Die zwei im ersten Elektrolysebad 111 angeordneten Hilfsanoden 131 weisen unlegierten Stahl (S355) auf. Die zwei Hilfskathoden 133 im zweiten Elektrolysebad 113 bestehen aus Kupfer und die zwei Hilfsanoden 135 im dritten Elektrolysebad 115 weisen wiederum unlegierten Stahl (S355) auf. Als Elektrolyt wird 8 Gewichtprozent Dikaliumdihydrogen (1-hydroxyethyliden) bisphosphonat eingesetzt, wobei aufgrund der Rückführung des Elektrolyten im ersten Elektrolysebad 111 bereits Kupfer-Ionen im Elektrolyt vorliegen.
  • Der Kupferausgangsdraht 103 weist einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 20 Millimetern auf. Der Kupferausgangsdraht 103 ist jeweils durch den kreisrunden Drahteingang und dem kreisrunden Drahtausgang durch das erste Elektrolysebad 111, das zweite Elektrolysebad 113 und das dritte Elektrolysebad 115 geführt. Sämtliche Elektrolysebäder 111, 113 und 115 stehen in einer Elektrolytwanne (nicht gezeigt), in welche durch die Drahteingänge und -ausgänge fließender Elektrolyt aus dem jeweiligen Elektrolysebädern 111, 113 und 115 aufgefangen wird.
  • Der in der Elektrolytwanne aufgefangene Elektrolyt wird bei entsprechendem Flüssigkeitsstand mittels Pumpen (nicht gezeigt) in die einzelnen Elektrolytbäder 111, 113 und 115 zurückgeführt, sodass der Kupferausgangsdraht 103 außerhalb zwischen den einzelnen Elektrolysebädern 111, 113 und 115 nicht von den Elektrolyten umgeben ist. Dagegen ist der Kupferausgangsdraht 103 innerhalb der einzelnen Elektrolysebäder 111, 113 und 115 vollständig von dem Elektrolyt umgeben.
  • Mittels der Herstellungsanlage 101 werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:
  • Mittels einer nicht gezeigten Drahtablauf- und Richtmaschine wird der Kupferausgangsdraht 103 kontinuierlich dem ersten Elektrolysebad 111 zugeführt und mit gleicher Geschwindigkeit durch alle nachfolgenden Komponenten der Herstellungsanlage 101 transportiert. Hierbei ist der Kupferausgangsdraht 103 nicht mit dem ersten Netzteil 137 und nicht mit dem zweiten Netzteil 139 verbunden. Mittels des ersten Netzteils 137 und des zweiten Netzteils 139 werden entsprechend den Hilfsanoden 131, Hilfskathoden 133 und Hilfsanoden 135 jeweils eine Spannung von 13,8 Volt angelegt. In Abhängigkeit von der Elektrolytkonzentration und dem jeweiligen Zustand der Hilfsanoden 131, Hilfskathoden 133 und Hilfsanoden 135 fließt üblicherweise bei dieser Spannung von 13,8 Volt ein Strom zwischen 10 und 20 Ampere.
  • Im ersten Elektrolysebad 111 wird Kupfer aus dem Elektrolyt auf den Kupferausgangsdraht 103 abgeschieden. Im anschließenden zweiten Elektrolysebad 113 geht Kupfer vom Kupferausgangsmaterial 103 als Cu2+ im Elektrolyt in Lösung und wird auf den Hilfskathoden 133 abgeschieden. Im dritten Elektrolysebad 115 wiederum wird aufgrund der Hilfsanoden 135 eine Abscheidung von Kupferkationen aus dem Elektrolyt als elementares Kupfer auf dem Kupferausgangsmaterial 103 induziert. In dieser Abfolge ist eine Aufenthaltsdauer des Kupferausgangsdrahtes 103 aufgrund einer längeren Bauform des zweiten Elektrolysebades 113 länger als jeweils in dem ersten Elektrolysebad 111 und dem dritten Elektrolysebad 115.
  • Zum Abspülen von Elektrolytresten auf dem elektrolytisch gereinigten Kupferdraht 105 wird der elektrolytisch gereinigte Kupferdraht 105 mittels eines Ultraschallbades 117 gereinigt und gespült.
  • Anschließend erfolgt eine Trocknung des gereinigten Kupferdrahtes 105 mittels der Gebläsetrocknung 119, sodass dadurch ein elektrolytisch gereinigter, gespülter und getrockneter Kupferdraht 107 vorliegt.
  • Anschließend wird der elektrolytisch gereinigte, gespülte und getrocknete Kupferdraht 107 der Warmumformungsvorrichtung 121 zugeführt, wobei dieser durch eine Formmatrize in Form eines herzustellenden Kupferprofils stranggepresst wird. Das hergestellte Kupferprofil weist eine ebene, homogene Oberfläche im Wesentlichen frei von Blasen, Riefen und Kantendefekten auf.
    • Bezugszeichenliste
    • 101
    Herstellungsanlage
    103
    Kupferausgangsdraht
    105
    elektrolytisch gereinigter Kupferdraht
    107
    gereinigter und getrockneter Kupferdraht
    109
    elektrolytische Drahtreinigung
    111
    erstes Elektrolysebad
    113
    zweites Elektrolysebad
    115
    drittes Elektrolysebad
    117
    Ultraschallbad
    119
    Gebläsetrocknung
    121
    Warmumformungsvorrichtung
    131
    Hilfsanode
    133
    Hilfskathode
    135
    Hilfsanode
    137
    erstes Netzteil
    139
    zweites Netzteil

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Kupferprofils aus einem Kupferausgangsmaterial (103), insbesondere eines Kupferdrahtes, mit folgenden Schritten
    - elektrolytisches Reinigen des Kupferausgangsmaterials, wobei das Kupferausgangsmaterial in einem kupferhaltigen Elektrolyt in einem Elektrolytbad (111, 113, 115) mit mindestens einer Elektrode (133, 135, 137) eingebracht wird, die Elektrode mittels einer Spannungsversorgung (137, 139) polarisiert wird und das Kupferausgangsmaterial über den Elektrolyten polarisiert wird, so dass das Kupferausgangsmaterial frei von einer direkten Spannungsversorgung ist, und
    - Strangpressen des elektrolytisch gereinigten Kupferausgangsmaterials durch eine Formmatrize, sodass das Kupferprofil vorliegt.
  2. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektrolytbad zwei Elektroden (133, 135, 137), drei Elektroden, vier Elektroden und/oder weitere Elektroden verwendet werden, wobei das Kupferausgangsmaterial zwischen den Elektroden eingebracht und die Elektroden mittels der Spannungsversorgung gleichpolarisiert werden.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektorde oder die Elektroden kathodisch polarisiert wird oder werden, sodass sich Kupfer vom Kupferausgangsmaterial im Elektrolytbad ablöst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektrolytbad (113) ein weiteres Elektrolytbad (111, 115) vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet wird, wobei die mindestens eine Elektrode oder die Elektroden des weiteren Elektrolytbades anodisch polarisiert wird oder werden, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt des weiteren Elektrolytbades auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupferausgangsmaterial kontinuierlich zugeführt und/oder durch das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder durchgezogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierliche Zuführen mittels einer Drahtablaufvorrichtung und/oder einer Richtvorrichtung erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kupferhaltiger Elektrolyt in das Elektrolytbad, in das weitere Elektrolytbad und/oder die weiteren Elektrolytbäder und/oder zwischen den Elektrolytbädern rückgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem elektrolytischen Reinigen ein Spülen erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem elektrolytischen Reinigen und/oder dem Spülen ein Trocknen, insbesondere ein Gebläsetrocknen, erfolgt.
  10. Kupferprofil, welches nach einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt ist.
  11. Vorrichtung (101), welche derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung drei Elektrolytbäder (111, 113, 115) aufweist, wobei im ersten Elektrolytbad (111) die mindestens eine Elektrode anodisch polarisiert ist, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet, im zweiten Elektrolytbad (113) die mindestens eine Elektrode kathodisch polarisiert sind, sodass sich Kupfer vom Kupferausgangsmaterial ablöst, und im dritten Elektrolytbad (115) die mindestens eine Elektrode anodisch polarisiert ist, sodass sich Kupfer aus dem kupferhaltigen Elektrolyt auf das Kupferausgangsmaterial abscheidet.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder innerhalb einer Auffangwanne angeordnet sind, so dass beim Durchziehen des Kupferausgangsmaterials durch das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder verlorengegangener kupferhaltiger Elektrolyt in der Auffangwanne auffangbar und/oder in das Elektrolytbad oder die Elektrolytbäder rückführbar ist.
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