ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОЙ ЛЕНТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ Российский патент 1998 года по МПК C25C1/12 C25D1/04 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при производстве медной ленты электролизом, преимущественно при производстве охлаждающих пластин для радиаторов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ изготовления медной ленты путем прокатки слитков меди между валками под давлением с последующим отжигом в инертной или восстановительной атмосфере при 400 - 600^oC. Затем из полученной ленты на высокопроизводительном автоматическом оборудовании изготавливают пластины гофрированной формы с просечками или, пирамидальными выступами для радиаторов охлаждения двигателей [1].

Основными недостатками этого способа являются разнотолщинность по ширине тонких лент из-за сложности получения равномерного зазора между валками прокатного оборудования и неоднородность физико-механических свойств ленты из-за местных поверхностных упрочнений (наклепа), что приводит к частым сбоям работы автоматического оборудования при формовании гофр, выполнении просечек и выступов на пластинах для радиаторов. Еще одним недостатком прокатки лент малой толщины является сложность оборудования, в котором для получения лент толщиной до 20 мкм используется 20 и более клетей прокатных валков.

В результате, при изготовлении радиаторов охлаждения вынуждены использовать ленту большей толщины, что приводит к увеличению расхода цветных металлов и, соответственно, массы радиаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения медной электролитической фольги, используемой в производстве фольгированных диэлектриков для печатных плат, путем электроосаждения меди из электролита на вращающийся барабан-катод. Электролит в известном способе содержит сульфат меди, серную кислоту, а также желатин и хлорид-ионы в качестве поверхностно-активных добавок, в количестве соответственно 0, 001 - 0,005 и 0,005 - 0,1 г/дм³ [2].

Основными недостатками этого способа являются низкая пластичность получаемой ленты, повышенная шероховатость (Ra = 1,5 - 3 мкм) одной из ее сторон, обуславливаемая наличием в электролите хлорид-ионов, специально вводимых для создания необходимой топографии поверхности для увеличения адгезии фольги к диэлектрику, плохая отжигаемость ленты, что осложняет получение "мягкой" медной ленты с глубиной выдавливания по Эриксену 5,5 - 8,5 мм при диаметре шарика пуансона 20 мм. Указанные недостатки обусловили полную непригодность ленты, полученной по известному способу, для изготовления пластин радиаторов на высокопроизводительном автоматической оборудовании из-за разрыва ленты и невозможности формирования гофры пластин требуемой формы и получения просечек и выступов требуемой величины.

Цель изобретения - получение методом электролиза гладкой, тонкой, пластичной, легко отжигающейся медной ленты, пригодной для изготовления на высокопроизводительном автоматическом оборудовании пластин с профильной поверхностью и просечками для радиаторов ДВС.

Указанная цель достигается тем, что электроосаждение медной ленты ведут из электролита, содержащего водный раствор сульфата меди, серной кислоты и хлорид-ионы в отсутствии желатина, при следующем соотношении основных компонентов, г/дм³:
CuSO₄ - 135,0 - 280,0
H₂SO₄ - 70,0 - 100,0
Cl^- - 0,0001 - 0,001
H₂O - Остальное
Процесс получения медной ленты толщиной 0,02-0,1 мм осуществляли на барабанных электролизерах, предназначенных для производства медной электролитической фольги, путем электроосаждения меди на барабан-катоде из электролита, специально приготовленного согласно заявленной композиции. Процесс осуществляется при катодной плотности тока 30 - 40 А/дм² и температуре электролита 28 - 35^oC.

Пример. На барабанном электролизере (диаметр барабан-катода 0,9 м, ширина 1,2 м, глубина погружения в электролит 50%) при катодной плотности тока 35,4 А/дм² из электролита, содержащего г/дм³: 150 CuSO₄; 90 H₂SO₄; 0,0005 Cl^-; H₂O остальное, получали ленту толщиной 0,040 мм при скорости вращения барабан-катода 14,8 м/ч, причем разнотолщинность ленты по ширине не превышала 1,0%. Полученная лента имела временное сопротивление разрыву 650 - 670 Н/мм² отжигалась при 180 - 280^oC, параметр шероховатости (Ra) обеих сторон ленты не превышал 0,5 мкм. При переработке ее на автоматической линии радиаторного завода обнаружено хорошее формование гофр заданного размера, получение просечек без разрывов при отсутствии сбоев работы линии, что позволило рекомендовать электролитическую медную ленту в производство, взамен катаной ленты.

По результатам промышленных испытаний установлено, что при концентрации хлорид-ионов в электролите более 0,001 г/дм³ в присутствии 0,001 - 0,005 г/дм³ желатина осаждаемая на барабан-катоде медная лента имеет низкое временное сопротивление разрыву (менее 400 Н/мм²), высокую (свыше 400^oC) температуру отжига и, самое главное, высокую шероховатость (Ra более 3,0 мкм) одной из сторон. Испытание ее на автоматической линии радиаторного завода показало отрицательный результат из-за постоянных остановок линии вследствие разрыва ленты и неправильного формования гофр.

При концентрации хлорид-ионов в электролите более 0,001 г/дм³ и в отсутствие желатина получаемая на барабан-катоде медная лента также не годится для использования в технологии изготовления пластин радиаторов охлаждения ДВС из-за неудовлетворительных механических свойств и высокой шероховатости одной из сторон.

При концентрации хлорид-ионов в электролите, равной 0,001 г/дм³ и отсутствии желатина получаемая лента имеет гладкую поверхность обеих сторон (Ra = 0,6 мкм), довольно высокое временное сопротивление разрыву (500 Н/мм²). После термообработки лента пригодна для изготовления пластин радиаторов охлаждения ДВС.

При концентрации хлорид-ионов в электролите менее 0,001 г/дм³ (предпочтительно 0,0001 - 0,0003 г/дм³) и отсутствии желатина лента получается с еще более гладкой поверхностью (Ra = 0,2 - 0,5 мкм), ее временное сопротивление разрыву 500 - 800 Н/мм². Данная лента легко отжигается (температура отжига 150 - 180^oC), хорошо формуется на автоматическом оборудовании, просечки получаются без разрывов и не требуются дополнительные операции при производстве пластин для радиаторов охлаждения ДВС.

Использование изобретения позволяет электрохимическим способом получать тонкую медную ленту с заданными физико-механическими свойствами, необходимыми для производства пластин радиаторов охлаждения ДВС. Указанные свойства позволяют осуществлять формование ленты в гофры различной длины, выполнять просечки и пирамидальные выступы на автоматическом оборудовании без дополнительных операций. В результате появляется возможность изготавливать радиаторы охлаждения для ДВС из более тонкой ленты, что позволяет экономить цветной металл и уменьшить массу радиаторов.

Электролит может быть использован при производстве медной ленты электролизом, преимущественно при производстве охлаждающих пластин для радиаторов двигателей внутреннего сгорания. Электролит для производства медной ленты электролизом содержит видный раствор сульфата меди, серной кислоты и хлорид-ионов при следующем соотношении компонентов г/дм³ сульфат меди. 135 - 280; серная кислота 70 - 100; хлорид - ионы 0,0001 - 0,001; вода остальное. Электролит позволяет получить медную ленту малой толщины с заданными физико-механическими свойствами.

Электролит для производства медной ленты электролизом, содержащий водный раствор сульфата меди, серной кислоты и хлорид-ионов, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, г/дм³:
Сульфат меди - 135 - 280
Серная кислота - 70 - 100
Хлорид-ионы - 0,0001 - 0,001
Вода - Остальноеи