專利名稱：銅表面氧化物的去除的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在獨(dú)立權(quán)利要求中定義的方法和系統(tǒng)(arrangement)，用于改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量。
制造期間，例如在鑄造以及各種退火處理期間，在采用銅或銅合金制成的物體的表面上可能會(huì)產(chǎn)生影響其進(jìn)一步加工的氧化物層。因此，必須經(jīng)常清潔表面，以便將其上積聚的氧化物層除掉。銅表面上的氧化物層難于觀察或測量，而且，如果不采用特定設(shè)備，氧化物層不一定明顯。除掉銅表面上的厚氧化物層相當(dāng)簡單，而另一方面，去掉最后的各分子層則麻煩得多。但是，甚至肉眼評估不明顯的氧化物層對于銅產(chǎn)品的質(zhì)量而言都是缺陷。銅表面上的氧化物層例如會(huì)影響擠壓，結(jié)果，當(dāng)除掉氧化物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有害的擠壓廢料。擠壓廢料的處理和再循環(huán)使用會(huì)導(dǎo)致費(fèi)用的額外增加。當(dāng)通過擠壓制備銅線時(shí)，完全無氧化物的原料線材能夠確保操作質(zhì)量更高，而且，能夠獲得幾乎無缺陷的產(chǎn)品質(zhì)量。
在清洗銅金屬表面時(shí)，一般采用腐蝕的方法，即金屬表面借助溶解而化學(xué)清除掉氧化物層。通常已知在腐蝕之前應(yīng)該將所有脂和油從產(chǎn)品表面除去。通常，銅金屬的腐蝕在硫酸水溶液中進(jìn)行，而且，這能夠?qū)⒈砻嫔袭a(chǎn)生的大部分氧化物除掉。在傳統(tǒng)的硫酸腐蝕中，在剛好腐蝕處理之后，能夠獲得程度很輕的氧化物層，但是，酸中溶解的氧以及最終沖洗操作的遲緩可能會(huì)使干燥后氧化物層加倍。
機(jī)械方法，例如表面剝皮或磨削可能損壞待清洗物體的表面，而且，在要求精密度的表面清洗方法中不一定合適。
一種防止銅物品表面產(chǎn)生氧化物的方法是采用保護(hù)性氣氛隔離銅物體，以防止氧化。
從出版物WO 02/32595了解一種機(jī)制，根據(jù)來自鋁和或銅表面的該機(jī)制，將表面層機(jī)械刮掉，這樣，能夠消除表面上出現(xiàn)的雜質(zhì)如氧化物層。但是，機(jī)械清潔表面可能導(dǎo)致鋁或銅本身材料的大量消耗。此外，機(jī)械刮擦可能損壞材料表面。刮掉的表面層的回收和進(jìn)一步處理也特別麻煩。
本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，并且引入一種改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量的新技術(shù)方案。本發(fā)明的一個(gè)特定目是借助陰極還原除掉銅基金屬合金制物體表面上的氧化物，從而改善其質(zhì)量。
本發(fā)明的特征在于獨(dú)立的權(quán)利要求的特征部分限定的內(nèi)容。本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方案的特征在于其它權(quán)利要求中限定的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明涉及一種改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量的方法，根據(jù)該方法，至少在氧化物去除單元中對所述物體進(jìn)行處理，結(jié)果，在氧化物去除單元中，借助陰極還原從物體表面上除掉氧化物。通過采用陰極還原，將銅表面上存在的氧化物還原成銅，結(jié)果，消除了銅物體表面上的氧化物層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，陰極還原中使用的電解液是碳酸鈉溶液。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，陰極還原中使用的電解液是硫酸溶液。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，陰極還原中使用的陰極是銅基金屬合金制的物體，所使用的陽極是一種不溶性材料，例如鉑陽極或者涂覆鉑的鈦陽極。其它適合的陽極材料例如是涂覆氧化銥的鉛或鈦。在陰極還原中，在陽極上產(chǎn)生氧，在陰極上產(chǎn)生銅。就陽極而言，至少設(shè)置了一個(gè)能夠排放氧氣的排放孔。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，陰極還原中使用了一種不能滲透氧的離子選擇性薄膜。該薄膜優(yōu)選放在陽極和陰極之間，以防止氧從陽極轉(zhuǎn)移到陰極。氧在陽極與薄膜之間的空間，與溶液循環(huán)一起排放，或者通過氧氣排放孔排放。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，薄膜對稱地分布在陰極周圍，這樣它將整個(gè)陰極包圍。采用這種方式，氧化和還原反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，而且，電壓在整個(gè)電解池中均勻分布。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在陰極還原之前，對銅基金屬合金制物體進(jìn)行初步?jīng)_洗。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，在陰極還原之前，采用硫酸對銅基金屬合金制物體進(jìn)行腐蝕。結(jié)果，在陰極還原之前，將最厚的氧化物膜快速去除。必要時(shí)，通過機(jī)械干燥除掉硫酸膜。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在陰極還原之后，對物體進(jìn)行快速加壓水洗。
根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)過在氧化物去除單元中實(shí)施的處理之后，余下的氧化物層厚度優(yōu)選在0.001-0.01納米的程度，即有利地是氧化物膜接近被完全去除。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在氧化物去除單元之后，所述物體進(jìn)行加工處理，例如連續(xù)操作的擠壓處理。氧化物去除單元與加工處理單元采用保護(hù)性氣體與周圍隔離。
本發(fā)明也涉及一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量的方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少用于實(shí)現(xiàn)陰極還原的氧化物去除單元和元件，例如陽極、陰極和電解質(zhì)，結(jié)果，借助不滲透氧的薄膜可以阻止在陽極產(chǎn)生的氧到達(dá)陰極。
一般地，通過采用本發(fā)明，有助于并且能夠加速銅擠壓操作的連續(xù)進(jìn)行，而且，能夠改善工藝的回收性，同時(shí)，又能夠除掉表面上存在的氧化物。能夠避免擠壓廢料的產(chǎn)生，并且延長裝備的工作壽命。在將有害氧化物層除掉的同時(shí)，能夠獲得更好的銅產(chǎn)品質(zhì)量。
下面，參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)介紹。


圖1是根據(jù)本發(fā)明方法的原理圖。
圖2是陰極還原橫截面。
圖1以方塊圖形式說明根據(jù)本發(fā)明方法。銅制圓線狀物體1送入氧化物去除單元3。氧化物去除單元3包括陰極還原布置。由氧化物去除單元得到的無氧化物銅線2送入加工處理單元，例如連續(xù)操作的擠壓處理裝置4。氧化物去除單元與加工處理單元采用保護(hù)性氣體與周圍隔離。
圖2示出了在氧化物去除單元進(jìn)行的陰極還原工藝的橫截面圖。根據(jù)該實(shí)施例，在徹底除掉氧之前，對銅線進(jìn)行清洗。之后，采用硫酸對銅線進(jìn)行初步腐蝕，以便除掉最厚的氧化物層。腐蝕之后留下的硫酸膜例如通過機(jī)械干燥加以去除。然后，實(shí)施陰極還原。將銅線5放在含有碳酸鈉溶液11的室9中，而且，電流從所述室通過。銅線5作為陰極，在其上銅的氧化物被還原成銅，結(jié)果，氧化物幾乎完全從銅表面除掉。所使用的陽極6是不溶性鉑陽極，在其上產(chǎn)生氧。溶液11充滿整個(gè)室9。借助不滲透氧的離子選擇性薄膜8可以阻止在陽極產(chǎn)生的氧的滲透，所述薄膜優(yōu)選包圍整個(gè)陰極。所使用的用于薄膜的外殼(housing)是絕緣的穿孔管10，以便保持液體相連。優(yōu)選地，薄膜對稱分布在陰極周圍，這有助于氧化和還原反應(yīng)的均勻進(jìn)行。就陽極6而言，存在氧氣排放孔7，在陽極上產(chǎn)生的氧氣通過該孔從系統(tǒng)中除去。
對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員而言，顯而易見的是本發(fā)明的各種實(shí)施方案對上述實(shí)施例沒有限制，而且可以在附后權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量的方法，根據(jù)該方法，所述物體至少在氧化物去除單元(3)中進(jìn)行處理，其特征在于在氧化物去除單元中，借助陰極還原將氧化物從物體表面除掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在陰極還原中，所使用的電解質(zhì)(11)是碳酸鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在陰極還原中，所使用的電解質(zhì)(11)是硫酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的方法，其特征在于在陰極還原中，所使用的陰極(5)是一種銅基金屬合金制物體，所使用的陽極(6)是不溶性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于所使用的陽極(6)是不溶性材料，例如鉑。
6.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在陰極還原中，在陽極(6)上存在產(chǎn)生的氧氣，在陰極(5)上存在產(chǎn)生的銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求4，5或6的方法，其特征在于就陽極(6)而言，至少設(shè)置一個(gè)用于排放氧氣的氧氣排放孔(7)。
8.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在陰極還原中，使用不滲透氧的離子選擇性薄膜(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于薄膜位于陽極和陰極之間，以便阻止氧從陽極到達(dá)陰極。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其特征在于薄膜(8)對稱排列在陰極周圍，結(jié)果，包圍整個(gè)陰極(5)。
11.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在陰極還原之前，對銅基金屬合金制物體進(jìn)行初步清洗。
12.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在陰極還原之前，采用硫酸對銅基金屬合金制物體進(jìn)行腐蝕。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于硫酸膜通過機(jī)械干燥去除。
14.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在陰極還原之后，對物體進(jìn)行快速加壓水洗。
15.根據(jù)任意前述權(quán)利要求的方法，其特征在于在氧化物去除單元(3)之后，銅基金屬合金制物體送入加工處理(4)，例如連續(xù)操作的擠壓處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于氧化物去除單元(3)和加工處理(4)均采用保護(hù)性氣體與周圍隔離。
17.一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的改善銅基金屬材料制成的物體質(zhì)量的方法的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)氧化物去除單元，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于實(shí)現(xiàn)陰極還原的部件，例如陽極(6)、陰極(5)和電解質(zhì)(11)，結(jié)果，借助不滲透氧的薄膜(8)阻止在陽極產(chǎn)生的氣體到達(dá)陰極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善銅基金屬合金制物體的質(zhì)量的方法，根據(jù)該方法，所述物體至少在一個(gè)氧化物去除單元(3)中進(jìn)行處理，結(jié)果，在氧化物去除單元中，借助陰極還原將氧化物從物體表面除掉。本發(fā)明也涉及一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1的改善銅基金屬合金制物體質(zhì)量的方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)氧化物去除單元。所述方案包括用于實(shí)現(xiàn)陰極還原的部件，例如陽極(6)、陰極(5)和電解質(zhì)(11)，結(jié)果，借助不滲透氧的薄膜(18)可以阻止在陽極產(chǎn)生的氧到達(dá)陰極。
文檔編號C25F1/04GK1671890SQ03818395
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者O·許韋里寧, M·萊波寧 申請人:奧托庫姆普聯(lián)合股份公司