СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕДНОЙ ЛЕНТЕ Российский патент 1999 года по МПК C25D5/04 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано при производстве медной ленты с повышенной термостойкостью к высокотемпературной атмосферной коррозии в процессе отжига.

Известен способ изготовления медной ленты методом прокатки медных слитков между валками под давлением с последующим отжигом в инертной атмосфере при 300-400^oC. Затем из полученной ленты на высокопроизводительном автоматическом оборудовании изготавливают пластины с просечками и пирамидальными выступами для радиаторов охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС). (В. А. Мастеров и В.С.Берковский. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением.- М.: Металлургия, 1976, с. 265)
Недостатком этого способа является сложность процесса отжига из-за необходимости создания в печах инертной или высокотоксичной восстановительной (оксид углерода) среды, предохраняющей поверхность ленты от окисления при высокой температуре.

Также известен способ нанесения на поверхность медной ленты защитного покрытия путем электрохимической обработки ее под катодным потенциалом в растворе, содержащем цинк, бихромат калия и лимонную кислоту с последующей промывкой водой и сушкой. (Патент Японии N 49 - 31415, кл. C 25 1/12, 1982). Недостатком этого способа является низкая устойчивость получаемого покрытия к коррозии в присутствии кислорода воздуха при температуре выше 140^oC.

Цель предлагаемого изобретения - получение на поверхности медной ленты защитного покрытия с повышенной стойкостью к атмосферной коррозии при температуре выше 300^oC. Кроме того, это покрытие не должно осложнять процесс последующего лужения ленты.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном способе получения термостойкого покрытия на медной ленте, включающем электрохимическую обработку поверхности ленты под катодным потенциалом в водном растворе, содержащем ионы цинка, бихромат калия и лимонную кислоту, с последующей сушкой, при этом сушку ленты осуществляют сразу после электрохимической обработки без промывки водой, а водный раствор для электрохимической обработки дополнительно содержит борную кислоту.

Второе отличие способа получения термостойкого покрытия на медной ленте заключается в том, что борной кислоты в растворе содержится от 10 до 25 г/дм³, а сам электролит приготавливают растворением в воде следующих ингредиентов, г/дм³:
Zn²⁺ - 1,0-4,0
K₂Cr₂O₇ - 1,0-5,0
H₃Cit - 4,0-10,0
H₃BO₃ - 10,0-25,0
NaOH или KOH - до pH = 7,0-9,0
Способ нанесения термостойкого защитного слоя на медную ленту заключается в следующем.

Медную ленту с постоянной скоростью (150 - 300 м/ч) пропускают под катодным потенциалом (катодная плотность тока - от 50 до 250 А/м², длительность обработки от 10 до 30 с) через электрохимическую ванну, содержащую раствор указанных выше компонентов, и сразу подают на сушку, без промывки водой. После сушки ленту подвергают термической обработке (отжигу) при температуре 150-350^oC в течение 4-5 ч для придания ей необходимых физико-механических свойств. При этом защитная поверхностная пленка не разрушается, и лента не тускнеет.

Пример. В электрохимическую ванну залили раствор, содержащий (г/дм³); цинк (2⁺) - 2,5; лимонная кислота - 7,0; бихромат калия - 3,0; борная кислота - 17,0, предварительно нейтрализованный гидроксидом натрия до pH 8,0. Внутри ванны параллельно плоскости анода с постоянной скоростью (200 м/ч) движется медная лента шириной 1,1 м, являющаяся катодом электрохимической системы. Длительность электрохимической обработки при катодной плотности тока 150 А/м² - 20 с. После этого лента сразу подавалась на сушку, резку на полосы заданной ширины с последующей намоткой их в рулоны, которые направлялись на термообработку (отжиг) в электропечи, снабженной принудительной воздушной циркуляцией, при температуре 350^oC в течение 4,5 ч. После отжига лента не потускнела и имела заданные физико-механические характеристики, удовлетворяющие потребителей, в частности заводы по производству радиаторов для ДВС.

В результате испытаний подобран оптимальный состав раствора электрохимической обработки медной ленты.

Если борной кислоты в растворе менее 10 г/дм³, защитная пленка получается непрочной и разрушается при термообработке.

Если содержание борной кислоты более 25 г/дм³, то из раствора во время электрохимической обработки выделяется хлопьевидный осадок, загрязняющий поверхность ленты.

Если борной кислоты в растворе содержится в пределах от 10 до 25 г/дм³, защитная пленка на поверхности ленты получается прочной и не разрушается под воздействием высокой температуры.

При pH раствора менее 7,0 получаемая защитная пленка разрушается при температуре выше 140^oC.

При pH раствора более 9,5 электролит неустойчив, из него выделяется хлопьевидный осадок.

При pH раствора от 7,0 до 9,0 получаемая защитная пленка не разрушается под воздействием высоких температур.

Использование изобретения позволит надежно защитить поверхность ленты от коррозии, проводить ее термообработку на воздухе без создания инертной или восстановительной атмосферы. При этом отпадает необходимость вводить дополнительную операцию промывки ленты после электрохимической обработки, что позволяет предотвратить сброс стоков, содержащих токсичные примеси, такие как хром, цинк и др.

Благодаря введению дополнительного реагента, борной кислоты, в раствор электрохимической обработки, упрощается процесс получения медной ленты с защитной термо- и коррозионностойкой пленкой, что позволяет производить операцию термообработки медной ленты со смешением во времени.

Изобретение может быть использовано при производстве медной ленты. Сущность изобретения заключается в том, что наносят покрытие на медную ленту электрохимическим путем в водном растворе хромата цинка лимонной кислоты с дополнительным введением борной кислоты. Использование изобретения позволяет упростить процесс получения защитной пленки, исключить образование окислов, других материалов и производить операцию термобработки со смещением во времени по отношению к электрохимической обработке. 1 з.п. ф-лы. .

1. Способ получения термостойкого покрытия на медной ленте, включающий электрохимическую обработку поверхности медной ленты в водном растворе, содержащем ионы цинка, бихромат калия и лимонную кислоту, с последующей сушкой, отличающийся тем, что сушку ленты осуществляют сразу после электрохимической обработки без промывки, а водный раствор для электрохимической обработки дополнительно содержит борную кислоту. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание борной кислоты в растворе составляет 10 - 25 г/дм³ при pH раствора 7,0 - 9,0.