RU2057190C1

RU2057190C1 - Method and apparatus for contact copper-plating of wire

Info

Publication number: RU2057190C1
Application number: RU92009662A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Зуев; В.Д. Зюлин
Original assignee: Научно-исследовательский институт метизной промышленности
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1996-03-27

Abstract

FIELD: contact copper-plating of wire. SUBSTANCE: method involves plastoelastic deformation of wire at each technological process by flexure with relative deformation extent of 0.4-0.8% in surface layer; passing wire through rubbing device after each technological process, with treatment time during each process being within 0.5-3.0 sec. Apparatus has processing baths and wire dipping and conveying device formed as retaining unit with rubbing member and encircling and working rollers mounted on rubbing member. Working rollers are made of pulley block-type. Diameter of working rollers is chosen in accordance with ratio D_r= d(1/E_f- 1), where d is wire diameter; E_f = 0.004-0.008. Retaining unit is formed as rotary cover. Working members are mounted perpendicular to cover. Retaining unit has platform movable in vertical plane and provided with vertical posts carrying working members. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of wire. 5 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству проволоки и может быть использовано в метизном производстве при изготовлении сварочной легированной и низкоуглеродистой проволоки. The invention relates to the production of wire and can be used in hardware production in the manufacture of welding alloyed and low-carbon wire.

Известен способ изготовления медненной легированной сварочной проволоки, включающий волочение заготовки, отжиг в контролируемой атмосфере, декапирование (химическую активацию), омеднение, промывку и калибровку (уплотняющую протяжку) с обжатием 1-5% при этом процессы отжига и омеднения осуществляют в потоке, отжиг проволоки проводят в нитку при 700-1000^оС в течение 1-3 мин с последующим охлаждением в той же атмосфере до 100^оС.[1]
Недостатками данного способа являются низкая скорость меднения проволоки: при заданных режимах термической обработки скорость протягивания проволоки на агрегате отжиг-меднения составляет 10-20 м/мин [2] большие производственные площади, занимаемые агрегатом отжиг-меднение 250 м²; узкая специализация агрегата, что ограничивает сферу его использования. На нем возможно обрабатывать проволоку, механическая прочность которой на готовом размере должна быть ниже требуемой по ГОСТ 2246-70. Необходимую в этом случае термическую обработку целесообразно совмещать с операцией меднения. В случае, когда механические свойства проволоки должны соответствовать требованиям ГОСТ 2246-70, необходимость в термической ее обработке отпадает, и указанный способ контактного меднения применять нецелесообразно.A known method of manufacturing a slow alloyed welding wire, including drawing the workpiece, annealing in a controlled atmosphere, dipping (chemical activation), copper plating, washing and calibration (sealing broaching) with 1-5% compression, the annealing and copper plating processes are carried out in a stream, the wire is annealed carried out in a string at 700-1000 ^about C for 1-3 minutes, followed by cooling in the same atmosphere to 100 ^about C. [1]
The disadvantages of this method are the low speed of copper plating of the wire: at the specified heat treatment conditions, the speed of drawing the wire on the annealing-copper plating unit is 10-20 m / min [2] large production areas occupied by the annealing-copper plating unit 250 m ² ; narrow specialization of the unit, which limits the scope of its use. It is possible to process wire on it, the mechanical strength of which at the finished size should be lower than that required by GOST 2246-70. The heat treatment required in this case is advisable to combine with the copper plating operation. In the case when the mechanical properties of the wire must comply with the requirements of GOST 2246-70, there is no need for its heat treatment, and the indicated method of contact copper plating is impractical to use.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления проволоки стальной омедненной сварочной [3]
Омеднение проволоки осуществляется по следующей технологической схеме: электрохимическое обезжиривание при 70-90^оС, промывка в горячей и холодной воде, травление (химическая активация), промывка, контактное меднение, промывка, уплотнение медного покрытия, сушка и намотка проволоки.Closest to the proposed is a method of manufacturing a steel copper-plated welding wire [3]
Copper plating is carried out on a wire following scheme: electrochemical degreasing at 70-90 ^{° C,} washing in hot and cold water, etching (chemical activation), washing, contact copper plating, rinsing, sealing the copper coating, drying and winding wire.

Способ осуществляют на многониточной поточной линии меднения со скоростью протяжки проволоки 40-60 м/мин, что обеспечивает время нахождения проволоки в ванне контактного меднения до 13 с. Проволока по данному способу меднения проходит прямолинейно технологические ванны в последовательности, соответствующей технологической схеме. Все технологические ванны, за исключением ванны электрохимического обезжиривания, выполнены с переливом рабочих растворов, что исключает необходимость применения погружных роликов. После ванн химической активации и промывок применяются механические или воздушные обтиры. The method is carried out on a multi-line production line of copper plating with a wire drawing speed of 40-60 m / min, which provides a residence time of the wire in the contact copper plating bath up to 13 s. The wire according to this method of copper plating passes rectilinearly technological baths in the sequence corresponding to the technological scheme. All process baths, with the exception of electrochemical degreasing bathtubs, are made with an overflow of working solutions, which eliminates the need for immersion rollers. After baths of chemical activation and leaching, mechanical or air wipes are used.

Недостатками известного технического решения являются низкие скорости движения проволоки (45-60 м/мин) и большие производственные площади, занимаемые агрегатом меднения проволоки (250-280 м²).The disadvantages of the known technical solutions are the low speed of the wire (45-60 m / min) and large production areas occupied by the unit of copper plating wire (250-280 m ² ).

Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения скорости меднения, сокращение производственных площадей и улучшение качества медного покрытия: исключение нарушений его сплошности и обеспечение толщины покрытия не менее 0,1 мкм. Нарушение сплошности медного покрытия на сварочной проволоке и малая его толщина нарушают стабильность горения дуги при сварке и качество сварного шва, а также увеличивает разбрызгивание металла при сварке. The aim of the invention is to increase productivity by increasing the speed of copper plating, reducing production areas and improving the quality of copper coating: eliminating violations of its continuity and ensuring a coating thickness of at least 0.1 μm. Violation of the continuity of the copper coating on the welding wire and its small thickness violates the stability of the arc during welding and the quality of the weld, and also increases the spatter of the metal during welding.

Цель достигается тем, что при сохранении технологических операций и их последовательности, присущих прототипу (многониточным агрегатам меднения), проволоку при каждой технологической операции подвеpгают упруго-пластическому деформированию изгибом с относительной деформацией в поверхностном слое 0,4-0,8% затем после каждой технологической операции пропускают через обтир, время обработки на каждой технологической операции 0,5-3,0 с при температуре окружающей среды. The goal is achieved in that while maintaining the technological operations and their sequence inherent in the prototype (multi-strand copper plating units), the wire during each technological operation is subjected to elastic-plastic deformation by bending with a relative deformation in the surface layer of 0.4-0.8% then after each technological operations are passed through wiping, the processing time for each technological operation is 0.5-3.0 s at ambient temperature.

Заявляемый способ предусматривает циклическое упруго-пластическое деформирование проволоки в технологических ваннах с регламентированной степенью относительной деформации в поверхностном слое, что сопровождается обновлением поверхности и за счет этого интенсификацией процессов очистки проволоки от технологической смазки, химической ее активации и осаждения меди из подкисленного раствора медного купороса. Концентрация компонентов в рабочих растворах при этом понижается по сравнению с прототипом (вариант 1), обезжиривание либо не производится, либо производится без наложения электрического тока (т.е. химическое, а не электрохимическое обезжиривание). При таком способе прохождения проволоки конечный эффект каждой технологической операции достигается за 0,8-3,0 с. The inventive method provides for cyclic elasto-plastic deformation of the wire in technological baths with a regulated degree of relative deformation in the surface layer, which is accompanied by surface renewal and, as a result, intensification of processes for cleaning the wire from technological lubricant, its chemical activation and copper deposition from acidified copper sulfate solution. The concentration of components in the working solutions is reduced compared with the prototype (option 1), degreasing is either not performed, or is performed without applying an electric current (i.e., chemical rather than electrochemical degreasing). With this method of passing the wire, the final effect of each technological operation is achieved in 0.8-3.0 s.

Применение обтиров (механических, воздушных и т.п.) после каждой технологической операции предотвращает перенос рабочих растворов в последующие технологические растворы, что увеличивает срок их службы, а также удаляет с поверхности проволоки остатки загрязнений после опраций обезжиривания и промывки и травильный шлам после операции химической активации. The use of wipes (mechanical, air, etc.) after each technological operation prevents the transfer of working solutions to subsequent technological solutions, which increases their service life, and also removes contaminants from the surface of the wire after degreasing and washing operations and pickling sludge after a chemical operation activation.

Цель изобретения повышение качества подготовки поверхности проволоки к нанесению покрытия, что обеспечивает стабильность качества медного покрытия по толщине и сплошности и повышает скорость меднения. The purpose of the invention is to improve the quality of preparation of the surface of the wire for coating, which ensures the stability of the quality of the copper coating in thickness and continuity and increases the speed of copper plating.

Обтиры после операции меднения и последующей промывки предотвращают перенос солей металлов (меди, железа и др.) в ванну с волочильной эмульсией, основным смазочным компонентом которой является натровое мыло (стеарат натрия). Поступающие в эмульсию соли этих металлов вступают в реакцию замещения со стеаратом натрия с образованием нерастворимых стеаратов, выпадающих в осадок, при этом уменьшается содержание стеарата натрия, что приводит к расслоению эмульсии. Наличие обтиров продлевает работоспособность эмульсии и обеспечивает удовлетворительные условия смазки при уплотняющей протяжке, что положительно влияет на качество медного покрытия по толщине и сплошности. При неудовлетворительной смазке в случае начинающегося или полного расслоения эмульсии часть медного покрытия механически снимается в рабочей зоне волоки, что сопровождается, соответственно, уменьшением толщины покрытия и оголением сердечника, т.е. нарушением сплошности покрытия, кроме того снимаемые с поверхности проволоки медные частицы забивают рабочий конус волоки, что является дополнительным источником ухудшения качества медного покрытия. Wipes after the copper plating operation and subsequent washing prevent the transfer of metal salts (copper, iron, etc.) into the bath with a drawing emulsion, the main lubricating component of which is sodium soap (sodium stearate). The salts of these metals entering the emulsion enter into a substitution reaction with sodium stearate to form insoluble stearates that precipitate, while the content of sodium stearate decreases, which leads to the separation of the emulsion. The presence of wipes prolongs the performance of the emulsion and provides satisfactory lubrication conditions for sealing broaching, which positively affects the quality of the copper coating in thickness and continuity. In case of unsatisfactory lubrication in the case of a beginning or complete separation of the emulsion, a part of the copper coating is mechanically removed in the working area of the die, which is accompanied, respectively, by a decrease in the thickness of the coating and exposure of the core, i.e. violation of the continuity of the coating, in addition, copper particles removed from the surface of the wire clog the die working cone, which is an additional source of deterioration of the quality of the copper coating.

Технологическая операция обезжиривания проводится без наложения электрического тока и может быть заменена операцией промывки в воде или исключена из технологического процесса. Наличие операции обезжиривания в технологическом процессе определяется количеством остаточной технологической смазки на поверхности проволоки, что зависит от вида подсмазочного покрытия на заготовке (известь, фосфат, бура или без покрытия после светлого отжига), конструкции волочильного инструмента при изготовлении заготовки под меднение (сборные или одинарные волоки) и вида волочильной смазки (сухая или жидкая), т. е. зависит от конкретных производственных условий, и необходимость ее применения определяется в каждом конкретном случае. Эти же факторы определяют необходимость повышения температуры промывки до 50^оС, поскольку при этом повышается интенсивность удаления загрязнений с поверхности проволоки, в частности волочильной смазки, количество которой определяется перечисленными выше факторами.The technological degreasing operation is carried out without imposing an electric current and can be replaced by a washing operation in water or excluded from the technological process. The presence of a degreasing operation in the technological process is determined by the amount of residual technological lubricant on the surface of the wire, which depends on the type of lubricant coating on the workpiece (lime, phosphate, drill or without coating after light annealing), the design of the drawing tool in the manufacture of the workpiece for copper plating (prefabricated or single dies ) and the type of drawing grease (dry or liquid), i.e., it depends on the specific production conditions, and the need for its application is determined in each specific case . These factors also determine the need to improve the washing temperature ^to 50 ° C, since it increases the intensity of removing contaminants from the surface of the wire, in particular wire drawing lubricants, the amount of which is determined by the factors listed above.

Известна установка для контактного меднения проволоки конструкции итальянской фирмы S.A.M.P. [4] работающая в линии с многократным станом мокрого волочения, включающая емкости для технологических растворов и погружные устройства для погружения и транспортировки в них проволоки, состоящие из рабочих и обводных роликов. Рабочие ролики монтируются на рычажно-поворотной системе с раздельным ручным приводом для ванны меднения и ванн промывки и смазки. Рычажно-поворотная система обеспечивает плоско-параллельное перемещение в вертикальной плоскости рабочих роликов ванны меднения из рабочего в заправочное положение с выводом их из рабочего раствора. Рабочие ролики ванн промывки и смазки переводятся в заправочное положение поворотом рычага, жестко связанного с кронштейном, на котором закреплены рабочие ролики. Обтиры между емкостями с технологическими растворами не устанавливаются. Known installation for contact copper plating wire design of the Italian company S.A.M.P. [4] operating in a line with a multiple wet drawing mill, including containers for technological solutions and immersion devices for immersing and transporting wires in them, consisting of working and bypass rollers. The working rollers are mounted on a lever-swivel system with a separate manual drive for a copper plating bath and washing and lubrication baths. The lever-rotary system provides a plane-parallel movement in the vertical plane of the working rollers of the copper plating bath from the worker to the filling position with their output from the working solution. The working rollers of the washing and lubrication baths are brought into the filling position by turning the lever rigidly connected to the bracket on which the working rollers are fixed. Wipes between containers with technological solutions are not installed.

В ванне меднения применяются многоручьевые ролики, в ваннах промывки и смазки одновитковая заправка. In the copper plating bath, multi-strand rollers are used, in the washing and lubrication baths a single-turn dressing.

Установка меднения (прототип) имеет в своем составе три емкости с технологическими растворами: меднения, промывки и жидкой волочильной смазки. The copper plating unit (prototype) incorporates three containers with technological solutions: copper plating, washing and liquid drawing lubricant.

Недостатки установки-прототипа состоят в следующем. The disadvantages of the installation of the prototype are as follows.

Проволока в ванну меднения поступает непосредственно из волочильного стана, операции подготовки поверхности проволоки к нанесению покрытия (удаление волочильной смазки, химическая активация поверхности) не предусмотрены. The wire in the copper plating bath comes directly from the drawing mill, the operations of preparing the wire surface for coating (removal of drawing grease, chemical activation of the surface) are not provided.

В связи с этим качество медного покрытия не стабильно при заданном времени меднения (не менее 3 с): неравномерность толщины покрытия по длине и нарушение его сплошности. Толщина медного покрытия, осажденного на неподготовленную соответствующим образом поверхность проволоки за время ее нахождения в растворе меднения менее 3 с, составляет менее 0,1 мкм, что не соответствует предъявляемым техническим требованиям (толщина покрытия должна быть 0,1-0,8 мкм). In this regard, the quality of the copper coating is not stable for a given time of copper plating (at least 3 s): unevenness of the coating thickness along the length and violation of its continuity. The thickness of the copper coating deposited on the surface of the wire not properly prepared during its time in the copper plating solution for less than 3 s is less than 0.1 μm, which does not meet the technical requirements (coating thickness should be 0.1-0.8 μm).

Отсутствие обтиров на входе в емкости с технологическими растворами приводит к интенсивному загрязнению раствора меднения, что снижает его работоспособность и расслоение волочильной эмульсии за счет образования нерастворимых жирно-кислотных солей металлов (меди, железа и др.). The absence of wipes at the entrance to containers with technological solutions leads to intense contamination of the copper plating solution, which reduces its working capacity and delamination of the drawing emulsion due to the formation of insoluble fatty acid metal salts (copper, iron, etc.).

Применение многоручьевых рабочих роликов приводит к механическому съему части медного покрытия с проволоки в процессе ее движения и налипанию меди в ручьях рабочих роликов за счет проскальзывания проволоки вследствие ее упругой деформации. The use of multi-strand working rollers leads to the mechanical removal of a part of the copper coating from the wire during its movement and the sticking of copper in the streams of the working rollers due to slipping of the wire due to its elastic deformation.

Горизонтальное расположение осей рабочих роликов в емкости с раствором меднения не позволяет рационально использовать глубину емкости с технологическим раствором. The horizontal arrangement of the axes of the working rollers in the tank with a copper plating solution does not allow rational use of the depth of the tank with the technological solution.

Целью изобретения является реализация заявляемого способа и исключение отмеченных недостатков прототипа. The aim of the invention is the implementation of the proposed method and the exclusion of the noted disadvantages of the prototype.

Поставленная цель достигается тем, что установка для контактного меднения проволоки, включающая технологические ванны, число, последовательность и назначение которых соответствуют заявляемому способу, и устройство погружения и транспортирования проволоки в виде обводных и рабочих роликов, снабжена элементом перемещения устройства погружения и транспортирования проволоки, на котором смонтированы обводные, рабочие ролики и обтиры, при этом рабочие ролики выполнены в виде роликовых систем полиспастного типа, а диаметр рабочих роликов выбран по соотношению D_p=d(1/E_и-1), где d диаметр обрабатываемой проволоки, Е_и 0,004-0,008.This goal is achieved in that the installation for contact copper plating of the wire, including technological baths, the number, sequence and purpose of which correspond to the claimed method, and the device for immersing and transporting the wire in the form of bypass and working rollers, is equipped with an element for moving the device for immersion and transportation of the wire, on which mounted bypass, working rollers and wipers, while the working rollers are made in the form of pulley systems and the diameter of the working rollers selected by the ratio D _p = d (1 / E _and -1), where d is the diameter of the wire being processed, E _and 0.004-0.008.

На фиг.1 приведена схема предлагаемой установки; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 схема платформы с вертикальными подвесками. Figure 1 shows a diagram of the proposed installation; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 diagram of a platform with vertical suspensions.

В первом варианте установки (фиг.1, 2) элемент 1 перемещения выполнен в виде поворотной крышки 2, а обводные и рабочие ролики смонтированы перпендикулярно крышке посредством осей. In the first embodiment of the installation (figure 1, 2), the displacement element 1 is made in the form of a rotary cover 2, and the bypass and working rollers are mounted perpendicular to the cover by means of axes.

Во втором варианте установки (фиг.3) элемент перемещения выполнен в виде имеющей возможность вертикального перемещения платформы 3 с вертикальными подвесками 4, а обводные и рабочие ролики смонтированы на подвесках посредством осей. In the second embodiment of the installation (figure 3), the displacement element is made in the form of a vertically movable platform 3 with vertical suspensions 4, and the bypass and working rollers are mounted on the suspensions via axles.

На фиг. 1, 2 приведена схема установки по варианту 1. Проволока через обводной ролик 5 направляется на систему рабочих роликов 6 первой технологической ванны, затем через обтир 7 и второй обводной ролик 5 на систему рабочих роликов 6 второй технологической ванны и подобным образом до выходного ролика установки, с которого проволока поступает на вытяжной блок. Число витков проволоки в каждой ванне определяется скоростью протяжки проволоки и заданным временем выдержки проволоки в каждой технологической ванне (0,5-3,0 с) и может быть рассчитано по формуле
n

где v скорость протяжки проволоки (м/с), равная линейной скорости вытяжного блока;
l длина одного витка проволоки на рабочих роликах установки (м) определяется конструктивными параметрами установки.In FIG. 1, 2 shows the installation diagram of option 1. The wire through the bypass roller 5 is directed to the system of working rollers 6 of the first process bath, then through wiping 7 and the second bypass roller 5 to the system of working rollers 6 of the second technological bath and similarly to the output roller of the installation, from which the wire enters the exhaust unit. The number of turns of wire in each bath is determined by the speed of the wire pull and the specified exposure time of the wire in each process bath (0.5-3.0 s) and can be calculated by the formula
n

where v is the wire drawing speed (m / s) equal to the linear speed of the exhaust unit;
l the length of one coil of wire on the working rollers of the installation (m) is determined by the design parameters of the installation.

Расположение всех рабочих элементов установки (обводных роликов, обтиров и рабочих роликов) на поворотной крышке обеспечивает в заправочном ее положении беспрепятственную и удобную заправку проволоки. Размещение рабочих роликов на кронштейнах, закрепленных перпендикулярно к поворотной крышке, обеспечивает в ее рабочем положении погружение рабочих роликов с заправленной на них проволокой по диагонали емкости с технологическим раствором, что позволяет, во-первых, рационально использовать глубину емкости с технологическим раствором, за счет чего длина заявляемой 5-ванной установки меднения на 20% меньше 3-ванной установки-прототипа (в прототипе операционные ролики размещаются в горизонтальной плоскости); во-вторых использовать эффективно технологические растворы на всю глубину технологических ванн, непрерывно барботируя растворы движущейся проволокой. The location of all the working elements of the installation (bypass rollers, wipers and working rollers) on the rotary cover provides in its refueling position an unobstructed and convenient threading of the wire. Placing the working rollers on the brackets fixed perpendicular to the rotary cover provides immersion of the working rollers with the wire threaded on them along the diagonal of the container with the technological solution, which allows, firstly, to rationally use the depth of the container with the technological solution, due to which the length of the claimed 5-bath installation of copper plating is 20% less than the 3-bath installation of the prototype (in the prototype operating rollers are placed in a horizontal plane); secondly, to use efficiently technological solutions to the entire depth of technological baths, continuously sparging solutions with a moving wire.

Применение операционных роликовых систем полиспастного типа в отличие от прототипа (вариант 2), где применены многоручьевые ролики, исключает проскальзывание проволоки с нанесенным медным покрытием по ручьям рабочих роликов вследствие ее упругой деформации при натяжении на рабочих роликах. Все упругие деформации проволоки на роликовых системах полиспастного типа компенсируются пропорциональным изменением скорости вращения соответствующего рабочего ролика, что исключается в случае применения многоручьевых роликов. Это техническое решение исключает механический съем части медного покрытия и налипание меди в ручьях рабочих роликов, что неизбежно при проскальзывании проволоки по ручью многоручьевого ролика. The use of operating pulley-type roller systems, unlike the prototype (option 2), where multi-strand rollers are used, excludes slipping of the copper coated wire over the streams of the working rollers due to its elastic deformation under tension on the working rollers. All elastic deformations of the wire on the pulley type roller systems are compensated by a proportional change in the rotation speed of the corresponding working roller, which is excluded in the case of multi-strand rollers. This technical solution eliminates the mechanical removal of part of the copper coating and the adhesion of copper in the streams of the working rollers, which is inevitable when the wire slips along the brook of a multi-strand roller.

На фиг. 3 приведена схема установки по варианту 2. Заправка проволоки аналогична заправке на установку по варианту 1. В отличие от установки по варианту 1 все рабочие элементы (обводные ролики, обтиры и рабочие ролики на вертикальных подвесках) монтируются на подвижной платформе, перемещающейся в вертикальной плоскости. В остальном на установке по этому варианту реализуются все технические решения, принятые на установке по варианту 1 (вертикальное погружение рабочих роликов с заправленной на них проволокой в технологические растворы; операционные роликовые системы полиспастного типа), положительный эффект которых дан в описании установки по варианту 1. In FIG. Figure 3 shows the installation diagram for option 2. The wire feed is the same as for the installation for option 1. Unlike the installation for option 1, all work items (bypass rollers, wipers and work rollers on vertical suspensions) are mounted on a movable platform moving in a vertical plane. For the rest, the installation according to this option implements all the technical decisions made at the installation according to option 1 (vertical immersion of the working rollers with the wire threaded into them in technological solutions; operating pulley type roller systems), the positive effect of which is given in the description of the installation according to option 1.

Для меднения использована проволока диаметром 0,8 и 2,0 мм из стали марки св-08Г2С, протянутая с бурированной заготовки на сборных волоках на сухой волочильной смазке. Проволока заправляется на рабочие ролики всех технологических операций, предусмотренных процессом скоростного контактного меднения (химическое обезжиривание, промывка, химическая активация, меднение, промывка), после каждой операции пропускается через механические обтиры. Скорость протягивания проволоки через роликовую систему устанавливается постоянной 300 м/мин (5 м/с). Время обработки проволоки в ваннах подготовки поверхности (обезжиривания, активации, промывок) устанавливается 0,5 с (по нижнему пределу заявляемого в способе интервала). Это время обработки соответствует обрабатываемой длине проволоки 2,5 м в каждом из указанных растворов. For copper plating, a wire with a diameter of 0.8 and 2.0 mm was used from steel of the sv-08G2S grade, stretched from a pre-drilled workpiece on precast wires using dry drawing lubricant. The wire is fed to the work rollers of all technological operations provided for by the high-speed contact copper plating process (chemical degreasing, washing, chemical activation, copper plating, washing), after each operation it is passed through mechanical wipes. The speed of pulling the wire through the roller system is fixed at 300 m / min (5 m / s). The processing time of the wire in the surface preparation baths (degreasing, activation, washing) is set to 0.5 s (at the lower limit of the interval claimed in the method). This processing time corresponds to a processed wire length of 2.5 m in each of these solutions.

Время обработки проволоки в ванне меднения устанавливается на крайних уровнях заявляемого интервала: 0,5 и 3,0 с, чему соответствует обрабатываемая длина проволоки, соответственно 2,5 и 15 м. Проведена обработка также и с временем выдержки в ванне меднения 0,4 и 3,2 с, выходящим за пределы заявляемого времени обработки, чему соответствует обрабатываемая длина проволоки, соответственно 4 и 16 м. При постоянных габаритах ванн с технологическими растворами необходимая обрабатываемая длина проволоки устанавливалась путем изменения числа обрабатываемых в каждой ванне витков и межцентрового расстояния между рабочими роликами. The processing time of the wire in the copper plating bath is set at the extreme levels of the claimed interval: 0.5 and 3.0 s, which corresponds to the processed wire length, respectively 2.5 and 15 m. Processing was also carried out with a soaking time in the copper plating bath of 0.4 and 3.2 s, beyond the declared processing time, which corresponds to the processed length of the wire, respectively 4 and 16 m. With constant dimensions of baths with technological solutions, the required processed length of the wire was established by changing the number of processed Mykh in each bath windings and center distance between the working rollers.

Диаметр рабочих роликов при обработке проволоки D 0,8 мм выбран 200 мм, что соответствует относительной деформации в поверхностном слое 0,4 (нижний уровень, заявляемого в способе интервала), а для проволоки диаметром D 2,0 мм 250 мм, что соответствует относительной деформации в поверхностном слое 0,8% (верхний уровень заявляемого в способе интервала). The diameter of the working rollers when processing wire D 0.8 mm is selected 200 mm, which corresponds to a relative deformation in the surface layer of 0.4 (the lower level claimed in the interval method), and for a wire with a diameter D 2.0 mm, 250 mm, which corresponds to a relative deformation in the surface layer of 0.8% (the upper level of the interval claimed in the method).

Проведено омеднение проволоки D0,8 мм с применением рабочих роликов D 250 мм, что обеспечивает относительную деформацию в поверхностном слое 0,32 (меньше нижнего предела заявляемого в способе интервала), а проволоки D 2,0 мм с применением рабочих роликов D 200 мм, что обеспечивает деформацию в поверхностном слое 1,0 (выше верхнего предела заявляемого в способе интервала). Conducted copper-plating of a wire of D0.8 mm using working rollers D 250 mm, which provides a relative deformation in the surface layer of 0.32 (less than the lower limit of the interval claimed in the method), and wire D 2.0 mm using working rollers D 200 mm, which provides a deformation in the surface layer of 1.0 (above the upper limit of the interval claimed in the method).

Химический состав рабочих растворов, г/л:
ванна обезжиривания: NaOH 15,6 Na₂CO₃ 14,3 Na₃PO₄ 32,0
ванна химической активации: H₂SO₄ 86,5 FeSO₄ 19,5
ванна меднения: CuSO₄ 79,8 H₂SO₄ 73,5 FeSO₄ 37,9
Температура всех рабочих растворов равна цеховой температуре (20-22^оС). Обезжиривание производится без наложения электрического тока, т.е. химически.The chemical composition of working solutions, g / l:
degreasing bath: NaOH 15.6 Na ₂ CO ₃ 14.3 Na ₃ PO ₄ 32.0
chemical activation bath: H ₂ SO ₄ 86.5 FeSO ₄ 19.5
copper plating bath: CuSO ₄ 79.8 H ₂ SO ₄ 73.5 FeSO ₄ 37.9
The temperature of all working solutions is equal to the workshop temperature (20-22 ^o C). Degreasing is carried out without applying an electric current, i.e. chemically.

Результаты меднения проволоки приведены в таблице (опыты 1-10). The results of copper plating are shown in the table (experiments 1-10).

Для проверки возможности исключения из технологического процесса операции обезжиривания та же самая заготовка подвергалась меднению при замене обезжиривающего раствора водой (т.е. проволока перед химической активацией проходила через две ванны с водой) и при исключении из технологического процесса ванны обезжиривания без какой-либо ее замены (т.е. проволока перед химической активацией проходила через одну ванну с водой). Остальные технологические операции и их режимы сохранялись без изменения. Результаты приведены в таблице (опыты 11-12 и 13-14 соответственно). To check the possibility of excluding the degreasing operation from the technological process, the same preform was subjected to copper plating when replacing the degreasing solution with water (i.e., the wire passed through two water baths before chemical activation) and when the degreasing bath was excluded from the technological process without any replacement (i.e. wire before chemical activation passed through one bath with water). The remaining technological operations and their modes were maintained unchanged. The results are shown in the table (experiments 11-12 and 13-14, respectively).

Температура промывки изменялась в пределах 20-60^оС (опыты 15-16).The washing temperature was varied in the range 20-60 ^{° C} (experiments 15-16).

Для сравнения в таблице приведены результаты меднения аналогичной проволоки на прототипах способа и установки. For comparison, the table shows the results of copper plating of a similar wire on the prototypes of the method and installation.

Из таблицы следует следующее. The following follows from the table.

В пределах заявляемых по способу временных интервалов обработки проволоки в технологических ваннах установки меднения (0,5-3,0 с) и при обеспечении относительной деформации в поверхностном слое проволоки 0,4-0,8% толщина медного покрытия 0,12-0,45 мкм, что соответствует предъявляемым к омедненной сварочной проволоке техническим требованиям. Качество медного покрытия удовлетворительное: сплошность его не нарушается (опыты 2,3,6,7). Within the claimed time intervals of wire processing in technological baths of the copper plating installation (0.5-3.0 s) and while ensuring relative deformation in the surface layer of the wire 0.4-0.8%, the thickness of the copper coating is 0.12-0, 45 microns, which meets the technical requirements for copper-plated welding wire. The quality of the copper coating is satisfactory: its continuity is not violated (experiments 2,3,6,7).

При уменьшении времени обработки в растворе меднения до 0,4 с, т.е. меньше нижнего предела заявляемого в способе временного интервала (0,5-3,0 с), полученная толщина медного покрытия на проволоке 0,8 мм при обеспечении относительной деформации в поверхностном слое на нижнем пределе (0,4%) заявляемого в способе интервала составила 0,06 мкм (опыт 1), что не соответствует предъявляемым к омедненной сварочной проволоке техническим требованиям, а на проволоке D 2,0 мм при обеспечении относительной деформации в поверхностном слое на верхнем пределе (0,8%) заявляемого в способе интервала 0,1 мкм (опыт 5) и находится на нижнем пределе допустимого, но появляется нарушение сплошности покрытия, т. е. качество покрытия омедненной проволоки становится неудовлетворительным. When the processing time in the copper plating solution is reduced to 0.4 s, i.e. less than the lower limit of the time interval claimed in the method (0.5-3.0 s), the obtained thickness of the copper coating on the wire 0.8 mm while ensuring relative deformation in the surface layer at the lower limit (0.4%) of the interval claimed in the method was 0.06 μm (experiment 1), which does not meet the technical requirements for a copper-plated welding wire, but on a wire D 2.0 mm, while ensuring relative deformation in the surface layer at the upper limit (0.8%) of the interval 0, 1 μm (experiment 5) and is located at the lower p Gödel acceptable, but there is discontinuity coating, ie. e. coating quality copper-coated wire becomes unsatisfactory.

При увеличении времени обработки в растворе меднения до 3,2 с и сохранении относительной деформации в поверхностном слое в пределах заявляемой (0,4-0,8% ) толщина покрытия пропорционально увеличивается (опыты 4 и 8). Этим приемом можно пользоваться при предъявлении к омедненной проволоке более высоких требований по толщине покрытия. When the processing time in the copper plating solution is increased to 3.2 s and the relative deformation in the surface layer is kept within the claimed range (0.4-0.8%), the coating thickness increases proportionally (experiments 4 and 8). This technique can be used when presenting higher requirements for the thickness of the coating to the copper-plated wire.

В заявляемом способе верхний уровень временного интервала обработки проволоки в каждой технологической ванне взят из расчета гарантированного обеспечения повышенных требований к толщине медного покрытия (не менее 0,2 мкм) с двойным запасом. In the inventive method, the upper level of the time interval for processing wire in each process bath is taken from the calculation of guaranteed ensuring increased requirements for the thickness of the copper coating (at least 0.2 μm) with a double margin.

При уменьшении относительной деформации в поверхностном слое проволоки до 0,32% путем применения при обработке проволоки D=0,8 мм рабочих роликов с диаметром ручья 250 мм наблюдается уменьшение толщины медного покрытия и нарушение его сплошности, что недопустимо по техническим требованиям (опыт 7). Кроме того, уменьшение относительной деформации в поверхностном слое неизбежно сопровождается увеличением диаметра роликов, а, следовательно, габаритов установки, что не рационально, особенно при увеличении диаметра обрабатываемой проволоки. Так, например, для обеспечения относительной деформации 0,4% в поверхностном слое проволоки D 2,0 мм необходимы рабочие ролики с диаметром по ручью 500 мм, что повлечет за собой существенное увеличение габаритов установки. Так что в каждом конкретном случае величину относительной деформации в поверхностном слое проволоки необходимо устанавливать в заявляемых по способу пределах с учетом рациональности конструктивных решений. When the relative deformation in the surface layer of the wire is reduced to 0.32% by using working rollers with a diameter of a stream of 250 mm when processing the wire D = 0.8 mm, a decrease in the thickness of the copper coating and a violation of its continuity are observed, which is unacceptable by technical requirements (experiment 7) . In addition, a decrease in the relative deformation in the surface layer is inevitably accompanied by an increase in the diameter of the rollers, and, consequently, in the dimensions of the installation, which is not rational, especially when the diameter of the wire being processed increases. So, for example, to ensure a relative deformation of 0.4% in the surface layer of a wire of D 2.0 mm, working rollers with a diameter of 500 mm along a stream are necessary, which will entail a significant increase in the dimensions of the installation. So in each particular case, the value of the relative deformation in the surface layer of the wire must be set within the limits claimed by the method, taking into account the rationality of the structural solutions.

При увеличении относительной деформации в поверхностном слое проволоки до 1,0 путем применения для обработки проволоки D 2,0 мм рабочих роликов D 200 м (опыт 10) наблюдается пропорциональное увеличение толщины покрытия, однако одновременно увеличивается сопротивление протягиванию проволоки через ролики уменьшенного диаметра и появляются ее обрывы после волоки с утяжкой проволоки, что свидетельствует о повышении силы протягивания проволоки до уровня разрывного усилия. When the relative deformation in the surface layer of the wire is increased to 1.0 by using working rollers D 200 m for processing wire D 2.0 mm D 200 m (experiment 10), a proportional increase in the coating thickness is observed, however, the resistance to pulling the wire through the rollers of reduced diameter also increases and it appears breaks after wire drawing with wire tightening, which indicates an increase in the pulling force of the wire to the level of breaking strength.

Исходя из этого установлено ограничение верхнего предела величины относительной деформации в поверхностном слое проволоки. Based on this, a limitation of the upper limit of the relative strain in the surface layer of the wire has been established.

Исключение из технологического процесса операции обезжиривания или замена ее дополнительной промывкой водой (поскольку промывка после обезжиривания в обоих случаях сохраняется) оказывает незначительное влияние на изменение толщины медного покрытия (уменьшение толщины покрытия составляет 5,3 9,3% при замене обезжиривания промывкой; 11,6-15,8% при исключении операции обезжиривания; опыты 11-14). Исходя из этого, с целью упрощения технологического процесса и исключения технологической операции, связанной с применением химических реактивов, в каждом конкретном случае может быть принято решение об использовании операции обезжиривания в данном процессе. The exclusion from the technological process of the degreasing operation or its replacement with additional washing with water (since washing after degreasing is preserved in both cases) has a slight effect on the change in the thickness of the copper coating (a decrease in the coating thickness is 5.3 9.3% when replacing degreasing by washing; 11.6 -15.8% with the exception of the operation of degreasing; experiments 11-14). Based on this, in order to simplify the process and exclude the technological operation associated with the use of chemical reagents, in each specific case, a decision can be made on the use of the degreasing operation in this process.

Увеличение температуры промывки до 60^оС приводит к увеличению толщины покрытия почти в два раза, дальнейшее повышение температуры промывки (в опыте до 70^оС) практического значения не имеет.Increased wash temperature to ⁶⁰ ° C leads to an increase in coating thickness is almost two times, further increasing the washing temperature (in the experiment to ⁷⁰ ° C) has no practical significance.

Приведенные в таблице данные по омеднению проволоки на прототипах способа и установки показывают следующее. The data on copper plating shown in the table on prototypes of the method and installation show the following.

Существенное (в 4,3-26 раз) увеличение времени меднения на прототипе способа не дает пропорционального увеличения толщины медного покрытия, несмотря на использование в процессе всех технологических операций по подготовке поверхности (электрохимическое обезжиривание и химическая активация с промежуточными промывками и обтирами). A significant (4.3-26 times) increase in the time of copper plating on the prototype of the method does not give a proportional increase in the thickness of the copper coating, despite the use of surface preparation during all technological operations (electrochemical degreasing and chemical activation with intermediate washes and wipes).

Скорость обработки по заявляемому способу в 6,7 раза выше скорости прототипа, хотя в примере реализации способа использована не предельная скорость. Кроме того, при реализации заявляемого способа использованы технологические растворы, по качественному составу аналогичные с прототипом, но с пониженной концентрацией компонентов. Обезжиривание, в отличие от прототипа, проводилось без положения электрического тока в холодном растворе (при температуре окружающей среды). The processing speed of the claimed method is 6.7 times higher than the speed of the prototype, although in the example of the implementation of the method, not the maximum speed was used. In addition, when implementing the proposed method, technological solutions were used that are similar in quality to the prototype, but with a reduced concentration of components. Degreasing, unlike the prototype, was carried out without the position of an electric current in a cold solution (at ambient temperature).

Габариты установки по заявляемому способу в 125-140 раз меньше габаритов прототипа (2 м² и 250-280 м² соответственно).The dimensions of the installation according to the claimed method is 125-140 times smaller than the dimensions of the prototype (2 m ² and 250-280 m ^2, respectively).

При сохранении времени меднения проволоки на верхнем уровне заявляемого временного интервала (3,0 с) на прототипе установки получают толщину покрытия на уровне предъявляемых технических требований, однако на проволоке проявляются нарушения сплошности покрытия. Толщина медного покрытия на проволоке, получаемой на установке (прототип), более чем в 2 раза меньше получаемой на установке по заявляемому способу пир одинаковых условиях обработки в ванне меднения (время обработки 3 с, скорость протягивания 270 и 300 м/мин соответственно). While maintaining the time of copper plating of the wire at the upper level of the claimed time interval (3.0 s) on the prototype of the installation, the coating thickness is obtained at the level of the technical requirements, however, violations of the coating continuity are manifested on the wire. The thickness of the copper coating on the wire obtained at the installation (prototype) is more than 2 times less than that obtained at the installation according to the claimed method using the same processing conditions in a copper plating bath (processing time 3 s, drawing speed 270 and 300 m / min, respectively).

Габариты установки по заявляемому способу в 1,3 раз превышают габариты установки-прототипа. The dimensions of the installation according to the claimed method are 1.3 times higher than the dimensions of the prototype installation.

Claims

1. The method of contact copper plating of the wire, including washing, chemical activation, contact copper plating, washing and sealing broaching, characterized in that the wire is subjected to elastoplastic bending with a relative deformation in the surface layer of 0.4 - 0.8% during each technological operation, then after each technological operation 0.5 - 3.0 s at ambient temperature.

2. The method according to claim 1, characterized in that before the first washing, degreasing is carried out.

3. Installation for contact copper plating of the wire, containing technological baths and a device for immersing and transporting the wire in the form of bypass and working rollers, characterized in that the device for immersing and transporting is made with a wipe on which the bypass and working rollers are mounted, while the working rollers are made in in the form of pulley-type roller systems, and the diameter of the working rollers is selected according to the ratio D _p = d (1 / E _and - 1), where d is the wire diameter, E _and = 0.004 - 0.008 (0.4 - 0.8%) - relative deformation in the surface layer dies.

4. Installation according to claim 3, characterized in that the fixing unit is made in the form of a rotary cover, and the working rollers are mounted perpendicular to the cover by means of axes.

5. Installation according to claim 3, characterized in that the fixation unit is made in the form of a platform with vertical racks having the ability to vertically move, and the working rollers are mounted on racks by means of axes.