способ изготовления медной проволоки и устройство для изготовления медной проволоки

Формула изобретения

1. Способ изготовления медной проволоки путем электролитического осаждения меди на исходную медную проволоку, включающий пропускание исходной медной проволоки на приводных валках через ванну с электролитом, содержащим растворенную медь, при этом медную проволоку пропускают через ванну посредством приводных валков, каждая пара приводных валков расположена снаружи на противоположных концах ванны, медную проволоку пропускают в расположенные параллельно друг другу каналы или проходы, образованные множеством анодов, расположенных с определенным интервалом параллельно друг другу в ванне, непрерывное вытягивание проволоки из ванны после каждого прохождения ее через проход и повторное многократное введение проволоки в ванну для обеспечения электроосаждения слоя меди на проволоке, когда проволока проходит вдоль каждого соответствующего прохода между приводными валками, одновременное приложение электрического тока к исходной проволоке и к анодам с тем, чтобы проволока действовала в качестве катода и ионы меди электроосаждались на проволоке, вследствие чего прогрессивно увеличивается поперечное сечение проволоки, и непрерывное удаление медной проволоки с увеличенным поперечным сечением из ванны до достижения необходимого увеличенного поперечного сечения проволоки, отличающийся тем, что через ванну одновременно пропускают по крайней мере две исходные проволоки, при этом каждую проволоку соединяют только с одной парой расположенных на противоположных сторонах приводных валков и пропускают через проходы только между одной упомянутой парой приводных валков, причем исходную проволоку пропускают через ванну либо на той же самой паре расположенных на противоположных сторонах приводных валков, либо на соответствующих других парах из множества пар, расположенных на противоположных сторонах приводных валков.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют промывку водой, выходящей из ванны электролита, проволоки или проволок с увеличенным сечением, и используют промывную воду для промывки наружных приводных валков.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное контролирование увеличенного сечения проволоки по мере выхода ее из ванны.

4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное контролирование электропроводности проволоки по мере выхода ее из ванны.

5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что проволоку с увеличенным за счет электролитического осаждения меди сечением вытягивают и/или подвергают отжигу, при этом в качестве смазочоного материала или охладителя используют раствор, содержащий реагенты или добавки, обычно входящие в состав электролита в процессе электролитического рафинирования меди или в процессе выполнения операций по электролитическому выделению.

6. Способ по любому из пп.1 5, отличающийся тем, что обеспечивает увеличение сечения проволоки до около 200% от массы исходной проволоки.

7. Способ по любому из пп.1 6, отличающийся тем, что отношение диаметра валка к увеличенной толщине электролитического осадка поддерживают более 100.

8. Способ по любому из пп.1 7, отличающийся тем, что отношение плотности катодного тока к плотности анодного тока поддерживают менее чем около 15.

9. Способ по любому из пп.1 8, отличающийся тем, что изготовленную в соответствии со способом по любому из пунктов проволоку повторно вводят в ванну электролита после ее вытягивания и отжига для дополнительного увеличения сечения проволоки до необходимого конечного размера.

10. Устройство для изготовления медной проволоки путем электролитического осаждения меди на исходную медную проволоку, содержащее корпус для размещения ванны электролита, расположенные в ванне с образованием прохода вдоль длины ванны и параллельно друг другу аноды, приводные валки, расположенные с внешней стороны корпуса на его противоположных концах для обеспечения транспортировки медной проволоки через проходы, при этом аноды и медная проволока расположены с возможностью соединения с источником тока, подающий намоточный ролик для подачи исходной медной проволоки на приводные валки, при этом проволока непрерывно наматывается вокруг приводных валков с растяжением вперед-назад между валками и через корпус, и натяжной ролик для сбора медной проволоки, на которой образован электролитический осадок, отличающееся тем, что оно снабжено двумя или более подающими намоточными роликами и двумя или более натяжными роликами для подачи и натяжения двух или более медных проволок от одной и той же пары расположенных на противоположных сторонах приводных валков или от двух или более пар расположенных на противоположных сторонах приводных валков для обеспечения зацепления каждой проволоки только с одной парой расположенных на противоположных сторонах приводных валков и обеспечения прохождения ею проколов только между одной упомянутой парой расположенных на противоположных сторонах приводных валков.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что корпус выполнен с двойными стенками, причем во внутренних стенках на противоположных сторонах корпуса выполнены отверстия для обеспечения прохода проволоки и установлены приводные валки для обеспечения параллельного движения проволоки в проходах корпуса.

12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что аноды расположены на определенном расстоянии друг от друга для образования одиночного анодного ряда смежно к каждой длине проволоки при прохождении ее через корпус.

13. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что в интервале между длинами проходящей через корпус проволоки образован двойной анодный ряд, кроме проходов, примыкающих к боковым стенкам корпуса.

14. Устройство по любому из пп.10 13, отличающееся тем, что между приводными валками и корпусом установлены вспомогательные сходящиеся валки для изменения направления движения проволоки в корпусе и уменьшения расстояния между направлениями движения проволоки.

15. Устройство по любому из пп.10 14, отличающееся тем, что на анодах размещены непроводящие разделительные планки.

16. Устройство по любому из пп. 10 15, отличающееся тем, что в направлении первого прохода каждой исходной проволоки установлены диэлектрические трубки для введения проволоки через диэлектрические трубки.

17. Устройство по любому из пп.10 16, отличающееся тем, что в каждом проходе в корпусе вертикально установлены переворачивающиеся непроводящие U-образные защитные элементы, расположенные вдоль горизонтальных направлений движения проволоки.

18. Устройство по любому из пп.10 17, отличающееся тем, что в корпусе установлена вертикальная опора с отверстиями для пропускания через последние проволок.

19. Устройство по любому из пп.10 18, отличающееся тем, что оно имеет множество пар приводных валков и в стенках корпуса выполнена прорезь для обеспечения удаления и приводных валков и проволок в виде единого блока из корпуса.

20. Устройство по любому из пп.10 19, отличающееся тем, что на верхней части корпуса выполнено теплоизолирующее укрытие.

21. Устройство по любому из пп.10 20, отличающееся тем, что в приводных валках выполнены канавки.

22. Устройство по любому из пп.10 21, отличающееся тем, что оно имеет по меньшей мере три пары приводных валков, причем приводные валки размещены в виде треугольника.

23. Устройство по любому из пп.10 22, отличающееся тем, что оно имеет множество комплектов приводных валков, причем приводные валки расположены под углом к продольной оси корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к непрерывному промышленному электролитическому процессу увеличения сечения проволоки, а именно к способу и устройству для электролитического рафинирования или электролитического извлечения металлов, в частности меди, методом электролитического осаждения металла на исходную металлическую проволоку в течение осуществления упомянутого процесса.

Широко используемый в промышленности обычный способ изготовления медной проволоки начинается с использования пластин чистой меди, которые обычно называют "катодами" квадратной формы со стороной квадрата примерно 3,3 фута /1000 мм/ и толщиной примерно 5/8 дюйма /15 мм/. Такие катоды изготовляют в процессе осуществления операций электролитического извлечения путем электролитического осаждения чистой меди на тонкие исходные листы рафинированной меди или на какой-то металл, например на нержавеющую сталь, с которой затем удаляют отложение. Эти исходные листы, которые также имеют квадратную форму со стороны квадрата примерно 3,3 фута /1000 мм/, но толщина которых равна примерно 0,04 дюйма /1 мм/, должны периодически вводиться в электролитические ванны по мере удаления из последних увеличенных в размере и рафинированных катодных пластин в виде конечного изделия, причем обе операции выполняются ручным способом.

Кроме того, электролиз обычно осуществляется при низких плотностях тока, которые определяют в виде силы тока в амперах, который подается в электролитические ванны и который распределяется по всей площади погруженной поверхности общего количества присутствующих в ванне исходных катодных листов (плотность катодного тока) или выражаются в виде увлажненных площадей рафинируемых анодов неочищенной меди или инертных анодов в операциях электролитического извлечения (плотность анодного тока). Низкие плотности тока обычно бывают неэффективными, только по этой причине количество осажденной меди будет прямо пропорционально количеству подаваемого тока. Современный уровень техники обычно не предусматривает практику использования более высоких плотностей электрического тока с целью повышения производительности и уменьшения себестоимости изготовления единицы медной проволоки только по той причине, что получаемое в обычных электролитических ваннах качество металла с гальванопокрытием при этом будет ухудшаться и/или может оказаться нежелаемой результирующая шероховатость конечного изделия.

Чтобы изготовить проволоку, катодные пластинки необходимо предварительно расплавить, отлить и подвергнуть горячей прокатке на индивидуальном и сложном оборудовании с конечным получением стержня, диаметр которого обычно равен 5/16 дюйма (,94 мм). Затем из этого стержня необходимо получить проволоку, например электрическую. Первым этапом этого процесса будет операция по "разрушению стержня", в ходе осуществления которой стержень подвергается волочению в холодном состоянии до образования проволоки N 14 по американскому сортименту проволоки (1,628 мм). После выполнения операции "разрушения стержня" полученная промежуточная проволока подвергается дальнейшему волочению в холодном состоянии до момента получения заданного калибра конечной проволоки. В процессе выполнения операции холодного волочения проволока должна периодически отжигаться.

Таким образом, по обычному способу изготовления медной проволоки, который начинается с процесса электролитического рафинирования или электролитического извлечения, приходится затрачивать много энергии, использовать интенсивный физический труд и большие капитальные затраты. Выполнение таких операций как плавление, отливка и горячая прокатка, неизбежно связано с дополнительным окислением и потенциальным загрязнением конечного изделия посторонними материалами, например огнеупорными материалами и материалами прокатки, которые впоследствие могут обусловить возникновение проблем на этапе волочения проволоки, которые так или иначе связаны с возможными обрывами проволоки.

В прошлом предпринимались многочисленные попытки преодолеть связанные с использованием обычных способов изготовления проволоки и стержней проблемы за счет использования непрерывных электролитических процессов, посредством чего можно было увеличить сечение исходной проволоки из чистой меди в результате ее пропускания в качестве катода через содержащую электролит ванну и использования в качестве анода загрязненной меди или свинца. За прошедшие годы было выдано много патентов в этой области техники, однако все еще остается острая необходимость в более эффективных электролитических способах и оборудовании изготовления проволоки, отличающихся высокой экономичностью и производительностью.

В патенте США 1058048 описан способ электролитического осаждения меди на проволоке посредством продвижения проволоки вперед через ванную с электролитом непрерывным способом в виде бесконечной движущейся петли. В патенте США 4097354 описан способ непрерывного нанесения электролитического металлического покрытия с использованием движущихся катодов и анодов в форме листов или пластин. В патенте Великобритании 1172906 описан способ изготовления медной проволоки методом электролитического осаждения непрерывным образом, причем этот способ содержит этап непрерывного образования (формования) методом электролитического осаждения удлиненного элемента на поверхности подвижного катода, этап последующего отделения этого элемента с поверхности катода и этап пропускания элемента через электролит рядом с анодами с целью образования требуемой толщины элемента. В патенте Великобритании 1398742 описан непрерывный процесс электролитического осаждения меди на проволоке посредством направления проволоки в виде катода через ванну и с помощью множества валиков, определяющих любой адекватный маршрут, а после выхода из ванны проволоку пропускают через моющую установку. В патенте США 4196059 описаны способ и устройство для непрерывного введения индивидуальных тонких медных проволок в качестве катодной исходной или базовой поверхности для одного прохода через ванну с целью рафинирования загрязненных модных анодных блоков, посредством чего и в результате электролитического осаждения достигается требуемый диаметр проволоки (примерно 20 мм). В упомянутом патенте заявлено, что патентуемый способ может осуществляться при высоких плотностях электрического тока без загрязнения рафинированного стержня проволоки обычными загрязнениями загрязняющими веществами, которые присутствуют в анодных остатках.

В патенте США 4395320 описано устройство нанесения покрытия методом электроосаждения с целью увеличения сечения проволоки, которое представлено каскадом электролитических ванн, разделенных валиками, которые оказывают давление на обрабатываемую в данный момент проволоку с целью выравнивания ее шероховатой поверхности, причем эта шероховатость была вызвана используемыми в этом процессе обработки высокими плотностями электротока.

В патенте США 3676322 описаны способ и устройство для непрерывного изготовления проволоки с электролитическим покрытием, причем способ содержит этап многократного пропускания одиночной проволоки через ванны с электролитом, которые расположены между внешними направляющими валиками. Эти валики обеспечивают непрерывное прохождение проволоки через ванны с электролитом, которая в данном случае совершает ступенчато-образное движение вперед-назад в интервале между направляющими валиками, которые выступают в качестве электродов катода и анода с целью осуществления операции нанесения покрытия методом электролитического осаждения.

Известны способ и устройство [1] для увеличения сечения одиночной медной проволоки посредством многократного пропускания проволоки вокруг электропроводящих внешних валов с механическим приводом с конечным образованием по меньшей мере одной пары проволоки в самой ванне. В течение процесса увеличения сечения проволоки она совершает несколько продольных движений в противоположных направлениях.

В патенте США 3929610 описан способ электролитического образования металлических стренг бесконечной длины посредством непрерывного электролитического осаждения металла на проводящую полоску с узкой в виде замкнутой петли поверхностью металлизации.

Патент США 4053377 не имеет прямого отношения к изготовлению проволоки, однако он представляет интерес в том плане, что в нем описан способ электролитического осаждения меди на катоде в условиях нетурбулентного потока электролита, который образуется с помощью какого-то определенного сечения трубки Вентури и одиночной пары катод-анод.

Все упомянутые выше патенты включены в это описание изобретения в качестве ссылочного материала на ближайшие прототипы изобретения.

Несмотря на достигнутый прогресс в рассматриваемой области техники, все еще существует острая необходимость в более совершенных способах промышленного изготовления медной проволоки.

Основной и главной целью изобретения является создание устройства и способа для эффективного и экономичного увеличения сечения проволоки электролитическим образом в промышленном масштабе.

Уже доказано, что существует возможность эффективно и экономичным образом добиться увеличения сечения исходного материала, например проволоки, электролитическим способом с помощью устройства, в котором эта проволока будет перемещаться горизонтально в форме вертикальных завес и которое имеет ряд преимуществ перед уже известными подобными же устройствами. По одному из вариантов изобретения предусматривается использование по меньшей мере одного комплекта или двух комплектов внешних приводных валиков, расположенных на противоположных концах ванны и на поверхности которых будут проходить по меньшей мере две проволоки, которые при этом будут многократно пропускаться через специально сконструированную ванну, в которой и будет происходить нанесение покрытия на проволоку методом электроосаждения при желаемой скорости движения самой проволоки и/или при желаемой плотности электротока, при этом количество проходов проволоки определяется требуемым сечением проволоки.

По другому варианту изобретения используется множество комплектов внешних приводных валиков, на которых располагается одна или несколько исходных проволок, сечение которых предстоит увеличить. Однако в любом случае для изменения маршрута движения проволоки и для более близкого расположения проволочных завес в горизонтальной плоскости можно использовать валики сходимости. Еще один вариант изобретения предусматривает использование обеспечивающих сходность проволоки валиков, а также валиков, практическое использование которых обусловлено и диктуется специально расположенными комплектами, например под определенным углом или в виде треугольника, внешних ведущих валиков, причем этот вариант изобретения заключается в максимальном уменьшении размера ванны для электролитической обработки какого-то специфического количества проволоки.

На фиг.1 показан вид сверху устройства для нанесения покрытия на медную проволоку методом электролитического осаждения с целью получения проволоки увеличенного сечения ( вариант); на фиг. 2 то же, поперечный разрез устройства по линии 2-2; на фиг.3 вид сверху другого устройства по изобретению (вариант); на фиг. 4 вид сверху устройства, иллюстрирующего только валики сходимости проволоки и несколько расположенных треугольником внешних приводных валиков (вариант); на фиг. 5 вид сверху устройства, иллюстрирующего расположение нескольких внешних приводных валиков, использующих валики сходимости, при этом приводные валики расположены под углом относительно оси ванны (вариант).

Изобретение относится к способу и устройству для непрерывного изготовления проволоки увеличенного сечения методом электролитического осаждения металла на катодную исходную проволоку, используя для анода загрязненный металл или инертные материалы, например свинец, причем в качестве примера описывается изготовление медной проволоки.

Электролитическая ванна 11 (электролит) расположена внутри танка 10, изготовленного из соответствующего материала, например поливинилхлорида, полиэтилена высокой плотности, армированного волокном полиэфирного материала, или из других синтетических материалов и полимерного бетона, и имеющего торцевые стенки 10a и 10b и внутренние стенки 10a" и 10b". Предпочтительным исходным материалом изготовления танка является полимерный бетон. Как показано на фиг. 1, аноды 12 (показаны группами по четыре) расположены рядами, образуя непрерываемые параллельные каналы или проходы 16 для проволоки 13 (на чертеже показаны четыре индивидуальные проволоки 13a, 13a", 13b и 13b"), которая будет проходить через танк 10. Аноды 12 могут изменяться по высоте, чтобы компенсировать любое провисание проволоки 13 в танке. Чтобы свести к минимуму возможный короткие замыкания, обусловленные контактом проволоки 13 с анодом 12, рекомендуется использовать непроводящее разделяющее средство 27, например полоски на аноде 12, толщина которых в зависимости от размера прохода 16 обычно достигает 1 дюйма (25,5 мм). Упомянуты полоски могут располагаться на аноде в любой удобной форме обычно вертикально или устанавливаются выше и ниже проволочной завесы, чтобы гарантировать образование определенного интервала между анодами и проволокой. Упомянутые полоски 27 хорошо показаны на фиг.1 и 2. Специалистам в данной области техники известно, что можно также использовать анодные стенки. Для минимизации и/или газового загрязнения проволоки можно использовать мембраны, которые устанавливаются между проволокой 13 и анодами 12. Анодный стержень 23 и соединительные стержни 23a обеспечивает подачу электротока на анод 12; является предпочтительно устанавливать их с возможностью удаления с опорных элементов 24 для анода, чтобы можно было удалять проволоку 13 в случае возникновения необходимости в чистке танка, в соединении оборванной проволоки и т.д.

На фиг. 1 показана одна электролитическая ячейка, а в случае использования нескольких таких ячеек группы или блоки каждой электролитической ячейки можно в электрическом плане смонтировать в виде параллельной схемы, чтобы осуществлять ремонт индивидуальной ячейки или ее вспомогательного оборудования.

Проволоки из чистой меди 13a, 13a", 13b, 13b" многократно проходят чрез танк 10 и вокруг комплектов электропроводящих валиков 14 (на фиг.1 показано комплекта валиков 14a, 14a", 14b, 14b"), которые образуют четыре завесы 25 проволоки.

Как показано на фиг.1 и 2, индивидуальные проволоки 13a и 13b вертикально откладываются на комплекте валиков 14a и 14b, а индивидуальные проволоки 13a" и 13b" вертикально откладываются на комплекте валиков 14a" и 14b". Электропроводящие валики могут иметь индивидуальные привод и самостоятельно запускаться в работу электродвигателями 28, например (фиг.1) электромоторами 28a и 28b. На поверхности валиков могут быть образованы канавки, которые облегчают процесс удаления проволоки и самих валиков из танка в виде единого целого, если возникает необходимость в устранении обрыва проволоки, в запуске процесса и т.д. Исходные базовые медные проволоки 13a, 13a", 13b и 13b" выполняют функцию катодов и подаются на вращающиеся валики с разматывающихся катушек или бобин 17 (на чертеже показаны только катушки 17a и 17b, но не показаны катушки 17a" и 17b"), преимущественно накрученными на балансир, чтобы сообщить аксиальное вращение; эти проволоки многократно входят и выходят из танка через его стенки 10a, 10a", 10b и 10b". Показанный на фиг.1 и 2 двухстенный танк дает возможность улавливать вытекающий через стенки 10a" и 10b" электролит в двойной стенке и повторно возвращать его в танк 10, например, через трубки 18. Шлам и/или электролит можно удалять через трубку 19, а клапаны 22 будут регулировать поток электролита 11 или шлама в секции восстановления или/и очистки либо повторно возвращать электролит в танк 10. На чертежах показан нижний танк 10, имеющий определенный наклон, который облегчает сбор и удаление шлама. Конечная проволока с утолщенным за счет электролитического действия сечением сматывается с валиков 14 (см. валики 14a, 14a", 14b и 14b") и наматывается в виде катушек или бухт на приемный барабан 20 (на фиг.1 показаны намоточные барабаны 20a, 20a", 20b и 20b"), которые могут приводиться в действие теми же электродвигателями, которые обеспечивают вращение валиков на соответствующих концах танка.

В стенках танка 10a и 10b, а также в стенках 10a" и 10b" образованы отверстия 15, которые могут иметь любую конфигурацию и размер, гарантирующие свободное и легкое прохождение проволоки через танк. Как правило, если обрабатывается проволока круглого сечения, то и отверстия 15 должны иметь круглую конфигурацию, а их размер должен быть достаточным для гарантирования свободного и легкого (без излишнего трения) прохождения проволоки через эти отверстия. Тем не менее для некоторых практических ситуаций является желательным усилить циркуляцию электролита в танке, например, для минимизации границ диффузионного слоя, а следовательно, и для подавления эффектов плотности электротока; отверстия 15 в стенках 10a" и 10b" выполнены специального размера, чтобы гарантировать прохождение электролита через эти отверстия со строго регулируемой скоростью. Размер отверстий 15 можно, например, увеличить с нижней до верхней части танка 10 с целью образования в танке равномерного режима потока. За счет резонансных вибраций проволоки в завесах можно также добиться перемешивания межфазной поверхности проволоки - электролит. Вместо дискретных отверстий можно также использовать образованную в стенках 10a" и 10b" прорезь, ширина которой может увеличиваться по мере приближения к верхней части танка с целью образования равномерного потока электролита. Для вариантов, которые предусматривают возможность удаления из танка проволоки и внешних валов в качестве единого целого, о чем уже упоминалоси выше, в стенках 10a, 10a", 10b и 10b" будут образованы специальные прорези для облегчения процесса удаления из танка упомянутых элементов.

Важным признаком изобретения является то, что процесс электролитического осаждения на проволоке 13 можно задержать до тех пор, пока проволока не будет хорошо очищена, например, в результате действия электролита в ходе его однократного или многократного пропускания через танк 10. Этого можно добиться, например, посредством пропускания каждой проволоки 13, входящей в танк 10, через установленную в танке диэлектрическую трубку или посредством пропускания проволоки выше или ниже рабочей поверхности анода.

На чертежах не показано подъемное устройство, которое используется для замены корродированных /истощенных/ анодов. Что касается самого процесса замены анодов, то является предпочтительными в процессе осуществления этой операции обеспечить надежную защиту катодных проволочных завес 25 путем их экранирования, например, посредством введения инвертированных непроводящих протекторов поверх всей протяженности проволочных завес на период выполнения операции замены анода.

На фиг. 3 показан вариант изобретения, по которому предназначенные для увеличения их сечения проволоки пропускаются вокруг дополнительных сходящихся роликов 30, функция которых заключается в выравнивании растяжения проволоки и в применении направления проволок, а следовательно, и в изменении расположения проволок 13 в танке 10 относительно анодов 12 и боковых стенок танка 31. Для многих практических областей является желательным близкое расположение анода относительно проволоки, например, в целях уменьшения расхода электроэнергии на единицу изготовления медной проволоки с увеличенным сечением, что достигается за счет минимизации падения напряжения через ванну. Чтобы иметь возможность регулировать интервалы между анодами и катодами, рекомендуется использовать сходящиеся ролики 30 с возможностью их перемещения или просто взаимозаменяемые по размеру ролики. Интервал расположения можно также регулировать посредством специфического позиционирования анодов на анодных опорах 24. По этому варианту изобретения для образования проходов 16 можно использовать двойные ряды анодов 26 (см. фиг.3), а для обеспечения максимального коэффициента использования электротока каждый ряд анодов располагается горизонтально относительно проволочных завес. Для поддержания желаемого интервала между анодом и катодом в процессе обработки проволоки можно соответствующим образом перемещать анод. Возможность изменения интервала между анодом и катодом дает возможность минимизировать электрический нагрев, который вызывает повышение температуры электролита.

И тем не менее в случае, когда используемая плотность электротока и/или электрическое сопротивление через ванну будут относительно низкими, происходят потеря тепла электролитом в результате конвенции и понижение его температуры от нормального уровня до примерно 50-60^oC. Описываемый вариант изобретения предусматривает установку и использование термических крышек 32, которые частично показаны на фиг.1 и полностью на фиг.2. Эти крышки используют для закрытия верхней части танка в процессе обработки проволоки, а в случае осуществления операции электрохимического извлечения меди упомянутые крышки можно дополнительно закреплять полуперманентным образом, чтобы можно было оптимально регулировать наличие кислотного тумана, образующегося в результате высвобождения кислорода на анодах.

На фиг. 2 показана вертикальная опора 29, которая обычно располагается примерно по центру танка в каждом проходе и которая изготовлена из поливинилхлорида или другого приемлемого материала и снабжена отверстиями, через которые проходит проволока и которые стабилизируют позицию завес. По еще одному варианту изобретения сходящиеся ролики 30 можно использовать совместно с расположенными в форме треугольника внешними валиками 14 и с анодами 12, которые расположены с определенным интервалом друг от друга, причем в данном случае это дает возможность минимизировать размер танка, необходимый для изготовления проволоки с увеличенным сечением.

На фиг.4 показана конфигурация устройства, в которой используются дополнительные валики 14a" и проволока 13a"(на каждом валике имеется только одна проволока). По этому варианту размер танка, необходимый для изготовления проволоки увеличенного сечения, может быть меньше других конфигураций, в которых не используются сходящиеся ролики 30 и установленные с определенным интервалом друг от друга внешние валики 14, в частности расположенные треугольником валики только по причине более близкого расположения проволоки относительно друг друга в горизонтальной плоскости.

По этому варианту изобретения является предпочтительным сделать максимальной площадь катодной поверхности, которая подвергается воздействию электролита в какой-то конкретной части танка, чтобы максимально сократить капитальные расходы по промышленной установке и оптимизировать эффективность работы этой установки. В данном случае экономически целесообразно оптимизировать вертикальное расстояние между проволоками в какой-то завесе, а также оптимизировать интервал между каждой проволочной завесой и смежным анодом. Для какой-то конкретной плотности электротока анода, определение которой было дано в начале описания изобретения, упомянутые выше концепции имеют своим конечным результатом исключительно высококачественное осаждение меди на исходной проволоке и наиболее экономичную в плане себестоимости работу всей системы. Имея в виду различные аспекты изобретения, наиболее важной его целью является создание такой системы, которая дает возможность минимизировать отношение плотности электротока катода к плотности электротока катода, которая обычно будет более 1, и сделать ее менее 15, а лучше между 1 и 10. Например, уже доказала свою практичность и пригодность система, в которой используется плотность электротока катода в 120 ампер/фут² и плотность электротока анода в 18 ампер/фут² (1 фут² 929,030 см²).

Альтернативный вариант изобретения отличается тем, что количество проволочных завес в каком-то конкретном танке доведено до максимума (фиг.5). Внешние валики 14 (14a и 14a") выровнены относительно оси, которая расположена под углом к продольному размеру танка. Сходящиеся ролики 30 расположены таким образом, что они направляют проволоки 13a и 13a" (на каждом валике показана только одна проволока) в параллельной и близко расположенной друг от друга диспозиции.

Хотя размер танка 10, проволоки 13, комплектов валиков 14 и количество анодов 12 могут изменяться в довольно широком диапазоне, однако можно предположить, что большинство пользователей будут использовать исходную проволоку диаметром примерно 4 мм, а обычно диаметром 1 2 мм, и получать конечную проволоку диаметром примерно 6 мм, а обычно диаметром примерно 2 4 мм. Предпочтительным увеличением сечения обрабатываемой проволоки является примерно 150% причем эта цифра основана на весе исходной проволоки. Обычно сечение проволоки увеличивается примерно от 25% до 200% или даже больше, например, в диапазоне 100 150%

Хотя показанные на фиг.1-3 варианты изобретения используют два комплекта валиков и две исходные проволоки на каждом комплекте валиков, однако на каждом комплекте валиков и/или за счет использования дополнительных комплектов валиков и анодов 12, показанных на фиг.4, можно будет увеличивать сечение любой одиночной проволоки или дополнительных проволок.

Размер танка 10 будет изменяться в зависимости от желаемого увеличения сечения проволоки и от количества проволоки, на которые одновременно будет наноситься покрытие методом электроосаждения, а также от производительности оборудования, которую хотят достичь в данном конкретном случае. Для показанной на фиг.1 конструкции оборудования длина танка 10 может достигать 40 футов (3048 мм) или даже больше, а его высота 5 футов (1524 мм) или даже больше. Предпочтительно изготавливать приводные валики 14, 14a" и т.д. из электропроводящего стойкого к коррозии материала, например из меди или нержавеющей стали, и они должны иметь диаметр примерно 600 мм. Скорость движения проволоки через ванну может существенно изменяться в зависимости от длины ванны, количества исходной проволоки, требуемой степени увеличения сечения проволоки и от используемой плотности электротока.

Важным признаком изобретения является то, что диаметр валика коррелируется в зависимости от размера проволоки и желаемой степени увеличения ее сечения, чтобы избежать ненужных напряжений, которые в процессе осуществления операции увеличения сечения проволоки могут вызвать обрыв проволоки. В общем отношение диаметра валика к увеличенной толщине электролитического осаждения определяется как конечный диаметр минус значение начального диаметра, деленное на два, и полученный результат будет больше примерно 100.

В таблице показаны увеличения сечения проволоки для начальной проволоки 15 по американскому сортаменту проволоки (1,45 мм) и результирующее отношение диаметра валика к толщине электроосаждения (отношение).

В соответствии с предпочтительным вариантом работы предлагаемого устройства сечение исходной проволоки размером примерно 1 2 мм будет увеличиваться до сечения конечной проволоки примерно 1,8 3,2 мм. Предпочтительный диаметр используемого валика равен примерно 100 350 мм.

Повышенная производительность и более высокий КПД обычно будут достигаться за счет увеличения количества намоток проволоки на валиках 14 для каждой обрабатываемой в данный момент проволоки, при этом количество намоток на каждом валике будет лимитироваться предельно допустимым током контакта с валиком. Как правило, максимальное количество намоток исходной проволоки может достигать примерно 160. Расстояние от центра до центра проволок, которые образуют завесы в проходах 16, может быть максимально примерно 20 мм, а точнее колеблется в пределах от 2 до 14 мм, а в общем оно колеблется от 5 до 12 мм.

Во многих практических ситуациях может оказаться желательным постоянное контролирование предельно допустимого тока самого процесса обработки проволоки посредством непрерывного измерения диаметра проволоки как минимум в одной какой-то точке технологического процесса. Серийно выпускаемые в настоящее время оптические или лазерные устройства 21, например бесконтактное измерительное устройство "Контрологик", будут надежно и точно измерять диаметр проволоки и сравнивать измеренное значение с заданным значением. На основе результатов этого сравнения можно будет определить предельно допустимый ток, и если он окажется меньше желаемого уровня, то предпринять соответствующие действия. Например, на предельно допустимый ток оказывает влияние короткое замыкание между анодом и катодом, а также композиция электролита, причем низкий уровень предельно допустимого тока можно компенсировать за счет временного уменьшения скорости движения проволоки до момента устранения и коррекции причины появления низкого предельного тока.

Еще одной особенностью устройства регулирования технологического процесса будет постоянное контролирование скорости подачи проволоки и скорости удаления проволоки в случае обнаружения разрыва. На основе результата сравнения этих двух скоростей движения проволоки можно быстро установить факт обрыва проволоки и предпринять соответствующие действия. В качестве мер регулирования технологического процесса можно также использовать результаты измерения натяжения проволоки и результаты постоянного контактирования электропроводности.

По одному из вариантов изобретения предусматривается промывка проволоки 13 в момент ее выхода из танка 10 (после стенок 10a и 10b) и использование промывочной воды для мокрой чистки валиков 14 методом орошения. Все это способствует поддержанию проволоки в чистом виде и удалению с валиков всех металлических отложений в нем, а также уменьшает электрическое сопротивление при контактировании проволоки с валиком. Намотку выходящей из танка 10 проволоки на катушки 20 рекомендуется предварительно высушивать в условиях вакуума.

Еще одним признаком изобретения является использование практики отжига проволоки как минимум в одной какой-то точке технологического процесса. Сама операция отжига имеет тенденцию к модифицированию кристаллической структуры как исходной проволоки, так и полученной в результате обработки конечной проволоки с нанесением дополнительного слоя меди, что будет положительно сказываться на повышении производительности оборудования (например, за счет сокращения числа обрывов проволоки) и на получение конечного изделия с гальваническим покрытием, которое обладает улучшенными физическими и электрическими свойствами. На прилагаемых чертежах не показано устройство для отжига, однако операция отжига будет обычно проводиться на проволоке с уже увеличенным сечением, которая затем будет вытягиваться до желаемого размера для последующей продажи и/или будет использоваться в качестве исходной проволоки для последующей обработки. Следует также иметь в виду, что выполнение операций отжига и вытягивания между электролитическими ячейками образует ступенчатый процесс для получения конечного изделия желаемого размера.