DE2823984A1 - Verfahren zur herstellung von kupfer - Google Patents

Description

78 029 Kü/u

3 0. MAI 197Ö

BICC Limited, 21 Bioomsbury Street, London WClB 3QN, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung

Nr. 23106/77 vom 01.06.1977 beansprucht.

Verfahren zur Herstellung von Kupfer

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kupfer in Form von langgestreckten Körpern bzw. in Strangform und (hauptsächlich als Zwischenprodukt) in Form von zerbrechlichen Blechen und in Form von Teilchen, insbesondere Teilchen mit

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Volumina im angenäherten Bereich von 1 mm bis 0,1 dm ; Teilchen in dieser Größenordnung werden im nachfolgenden "Granulate" genannt, und zwar ungeachtet ihrer Form. Durch die Erfindung hergestellte Granulate werden gewöhnlich mindestens eine Hauptabmessung (ihre Dicke) von nicht mehr als 10 mm haben.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung von langgestreckten Körpern bzw. Strängen aus Kupfer vom Gütegrad elektrischer Leiter, was zur Vermeidung von Unsicherheit Kupfer mit einer Leitfähigkeit von mindestens 101 % I.A.C.S. bedeutet. Wenn das Kuofer Verunreinigungen der üblichen Art enthält, so entspricht dies einem Gesamtverunreinigungspegel (Sauerstoff als Verunreinigung mitgerechnet) im Bereich von 0,05 % oder weniger.

Kupfer dieser Qualität wird normalerweise durch elektrolytische Verfeinerung als flache, annähernd rechteckige Kathoden erzeugt, und das herkömmliche Herstellungsverfahren bringt das Schmelzen der Elektroden, Gießen (entweder kontinuierlich

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oder einzeln) in Stangen oder Barren und Heißbearbeitung in langgestreckte Form mit sich, z.B. durch Drücken, Walzen, Extrudieren oder durch mehr als eines dieser Verfahren. In den meisten Fällen folgt ein Kaltziehen und/oder Kaltwalzen.

Es wurde schon lange erkannt, daß dieses Verfahren das Vorsehen einer sehr kostspieligen Einrichtung und die Verwendung von großen Energiemengen mit sich bringt, nur um die Temperatur des Kupfers zum Schmelzen desselben zu erhöhen und nachfolgend eine geeignete Heißbearbeitungstemperatur aufrechtzuerhalten, und es sind Versuche unternommen worden, ein Niedrigtemperatur-Herstellungsverfahren zur Erzeugung von langgestreckten Produkten aus ungeschmolzenem Kathodenkupfer zu schaffen. Die meisten dieser Versuche basierten auf einer Modifizierung des elektrolytischen Verfeinerungsverfahrens, um ein langgestrecktes Produkt direkt zu bilden. Obwohl dies für einige Produkte technisch möglich ist, hat sich dies insofern als inpraktikabel und/oder unwirtschaftlich für die Herstellung von elektrischen Leitern (außer dünnen Folien) erwiesen, als die Fläche der Elektroden nicht wirksam ausgenutzt wird, wenn deren Bestandteile (z.B. die Windungen einer Spirale) genügend weit voneinander entfernt sind, um die Gefahr einer Adhäsion, eines unregelmäßigen Querschnitts und sich daraus ergebendem Bruch bei der nachfolgenden Verarbeitung zu vermeiden, und die in dem Elektrolytbad erforderlichen Additive zur Steuerung der Form des Produktes können eine ernsthafte Auswirkung auf dessen elektrische Leitfähigkeit und/oder auf die Niederschlagsrate haben.

Ein anderer derartiger Versuch, der in den Vereinigten Staaten von Amerika in einem bescheidenen Maßstab in den dreißiger Jahren etwa eine kommerzielle Anwendung erreichte, aber seitdem nicht mehr in Anwendung ist, erzeugte ein Produkt, das als "koalesziertes Kupfer" bekannt ist. Dieses Verfahren zur Herstellung von koalesziertem Kupfer war im weiten Sinne des

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Wortes ein "pulvermetallurgisches" Verfahren, da es die absichtliche Erzeugung von spröden Kathoden mit sich brachte, die in Bruchstücke zerkleinert wurden, welche einige Zentimeter in jeder ihrer Hauptabmessungen groß und 5 mm dick waren Diese Bruchstücke wurden in Briketts gepreßt, koalesziert durch Erhitzen unter reduzierenden Bedingungen bei etwa 90O⁰C für eine wesentliche Zeitdauer, um eine Oberflächendesoxidation, eine gewisse andere Reinigung sowie ein Kornwachstum zu bewirken, und wurden schließlich heiß extrudiert, damit sich ein festes Produkt mit dem Gütegrad elektrischer Leiter ergab.

Es wurde nun kürzlich festgestellt, daß die Verfahrensschritte der Heißbehandlung und der Koaleszenz dieses bekannten Verfahrens weder notwendig noch nützlich sind und daß hergestellte Produkte mit besseren Eigenschaften ohne Oberflächendesoxidation erhalten werden können, vorausgesetzt, daß das Metall niemals so hoch erhitzt wird, daß bedeutende Mengen irgendeiner vorhandenen Verunreinigung sich im Kupfer auflösen können, und es wurde daher in der Complete Specification der zugehörigen britischen Patentanmeldung Nr. 31763/76 ein Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten Körpers aus Kupfer mit dem Gütegrad eines elektrischen Leiters vorgeschlagen, das aus folgenden Verfahrensschritten besteht: Elektrolytische Abscheidung von Kupfer in Form von spröden Kathoden; Brechen der Kathoden in Bruchstücke mit einer mittleren spezifischen Oberfläche im angenäherten Be-

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reich von 25-1000 mm /g; Eingeben dieser Bruchstücke als solche und ohne jede Hochtemperaturbearbeitung für die Reinigung oder für das Kornwachstum in eine kontinuierlich wirkende, mit Reibung arbeitende Extrusionsmaschine und mittels dieser Maschine Bearbeitung der Bruchstücke unter Druck, um die Bruchstücke in einen kontinuierlichen langgestreckten Körper ausreichend zu verfestigen und zu binden.

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Spröde Kathoden haben sicherlich eine höhere Porösität als Kathoden der herkömmlichen Duktilität und können daher größere Elektrolytmengen und möglicherweise Anodenschlamm mit sich führen, was in einigen Fällen zu höheren Verunreinigungspegeln führt (insbesondere für Antimon, Arsen und Schwefel) als bei herkömmlichen Kupfersorten; ein derartig hoher Verunreinigungspegel kann nicht in allen Fällen vollständig durch Steuerung der Verunreinigungsauflösung kompensiert werden und führt sehr leicht zu einem Produkt mit niedrigerer Leitfähigkeit als diese aus einem Vorrat von duktilen Kupferteilchen erhalten worden sein könnte,

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird Kupfer in ein langgestrecktes Produkt durch folgende VerfahrensscJiHtte hergestellt:

a) Elektrolytisches bzw. galvanisches Niederschlagen bzw. Abscheiden von Kupfer auf eine Elektrode mit einer Vielzahl von Kathodenoberflächen, die durch Isoliermaterial deutlich voneinander getrennt sind;

b) Abstreifen des niedergeschlagenen Kupfers von der Elektrode und, falls die auf den einzelnen Kathodenoberflächen niedergeschlagenen Kupferbereiche an den Grenzen dieser Flächen so weit anhaften, daß das Kupfer in Form eines Bleches abgestreift wird, nachfolgendes Zerbrechen des Bleches in Schwachbereichen, die mindestens einigen jener Grenzen entsprechen, um Granulate, Körnchen oder andere Kupferteilchen zu bilden, und

c) Extrudieren dieser Teilchen durch ein kontinuierliches, durch Reibung bewirktes Extrusionsverfahren, um ein langgestrecktes Produkt zu bilden.

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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden Granulate oder andere Kupferteilchen durch elektrolytisches Niederschlagen von Kupfer auf eine Elektrode hergestellt, die eine Vielzahl von Kathodenflächen aufweist, welche durch Isoliermaterial deutlich voneinander getrennt sind, durch Abstreifen des niedergeschlagenen Kupfers von der Elektrode und, wenn die Flächenbereiche des niedergeschlagenen Kuofers auf den einzelnen Kathodenoberflächen an den Grenzbereichen jener Flächen so weit anhaften, daß das Kupfer in Form eines Bleches abgestreift wird, durch nachfolgendes Zerbrechen des Bleches in Schwachbereichen, die mindestens einigen jener Grenzbereiche entsprechen.

Ob die Kupfer-Flächenbereiche ankleben, hängt nicht in erster Linie von der Beziehung zwischen der Dicke des niedergeschlagenen Kupfers und dem Abstand zwischen <len einzelnen Kathodenoberflächen ab, obwohl Faktoren, die die Struktur des niedergeschlagenen Kupfers beeinflussen, einen gewissen Einfluß haben werden.

Die Erfindung umfaßt außerdem ein Verfahren zur Herstellung von zerbrechlichen Kupferblechen, das darin besteht, daß Kupfer auf eine Elektrode elektrolytisch niedergeschlagen wird, welche eine Vielzahl von Kathodenoberflächen aufweist, die durch Isoliermaterial deutlich voneinander getrennt sind, bis ein kontinuierliches Blech durch Anhaften von anfänglich niedergeschlagenen Kupferflächenbereichen an den einzelnen Kathodenoberflächen gebildet wird, und daß dieses Blech von der Elektrode abgestreift wird.

Wenn das Niederschlagen bzw. Abscheiden aufhört, bevor die Kupferflächen bis zu einem bedeutenden Ausmaß anhaften, dann wird körniges Kupfer direkt beim Abstreifen des Niederschlags von der Elektrode erhalten.

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Die Elektrode kann aus jedem geeigneten leitenden Material bestehen; für herkömmliche saure Kupfersulfatbäder werden entweder Titan, Edelstahl oder Kupfer gewöhnlich bevorzugt; wenn Kupfer verwendet wird, dann wird gewöhnlich an ihm ein Trennmittel angebracht. Normalerweise werden die Kathodenflächen alle Teile der Hauptfläche(n) eines anfänglich kontinuierlichen Bleches sein.

Normalerweise ist das elektrolytische Niederschlagen Teil eines elektrolytischen Verfeinerungsverfahrens, und die angewandten Verfahrensbedingungen sind vorzugsweise so, daß duktiles Kupfer niedergeschlagen wird; Standard-Verfeinerungsbedingungen können verwendet werden und werden auch vorzugsweise verwendet.

Die Trennung des Bleches in netrennte Kathodenflächen durch Isoliermaterial kann auf verschiedene Weise erfolgen. Insbesondere kann das Isoliermaterial dauerhaft sein, damit es das Abstreifen des Kupfers überlebt und wiederholt verwendet werden kann, oder es kann, wenn es billig genug ist, einkalkulierbar und nach jedem Gebrauch austauschbar sein. Das bevorzugte dauerhafte Isoliermaterial ist eine anodische Oxidschicht, die auf einer Elektrode aus Titan (oder einem anderen geeigneten Metall) gebildet ist. Alternativen umfassen verschiedene organische Isolierstoffe, die gegen mechanische Beschädigung dadurch geschützt werden, daß sie in flache Nuten ausgespart werden, die in der Oberfläche der Elektrode vorgesehen sind; geeignete organische Stoffe für die Verwendung in dieser Weise umfassen Epoxyharze (warm- oder kalthärtend), Gummi (vorzugsweise an Ort und Stelle vulkanisiert) und Äthylen-Vinylazetat-Kopolymere (thermoplastisch). Wenn ein verbrauchbares Isoliermaterial vorgezogen wird, so wird dies gewöhnlich ein organisches Material sein, das als Ober-

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flächenschicht auf eine ebene Metalloberfläche aufgebracht wird. Die Oberflächenschicht kann ein Oberzug sein, der flüssig aufgebracht wird, oder sie kann eine vorgeformte perforierte Folie sein, die vorzugsweise auf das Metall der Elektrode durch Selbstklebung oder durch ein separates Klebemittel fest aufgebracht wird, doch alternativ fest auf das Metall aufgeklemmt wird, um einen im wesentlichen strömungsmitteldichten Kontakt herzustellen. Geeignete Materialien umfassen bei Raumtemperatur vulkanisierende Si 1ikongummiverbindungen, die in pastenartigem Zustand aufgebracht werden, sowie Polyvinylchlorid, welches in Folienform aufgebracht wird.

Um die Herstellung eines gleichmäßigen Produktes sicherzustellen, sind die Kathodenflächen vorzugsweise in Form und Größe gleich, oder sie sind mindestens von nur einer kleinen Anzahl von unterschiedlichen Formen und/oder Größen. Es wird vorgezogen, ein regelmäßiges Muster von Quadraten, Sechsecken, rechteckigen Streifen oder anderen Mehrecken zu verwenden, die durch Isolierstreifen von gleichmäßiger Breite voneinander getrennt sind, außer wenn vorgeformte Isolierfolien verwendet werden, wenn es vorgezogen wird, runde öffnungen, möglicherweise von zwei unterschiedlichen Größen, zu verwenden, um eine bessere Raumausnutzung sicherzustellen. Rechteckige Streifen können ggf. so lang sein wie die Elektrode selbst. Es wird zur Zeit vorgezogen, daß lange Streifen nicht breiter als 10 mm oder höchstens 25 mm sein sollten, und daß kompaktere Formen 100 qmm nicht überschreiten sollten. Bestimmte mit Reibung arbeitende Extrudermaschinen, wie die zur Zeit in Gebrauch befindlichen Prototypen, können kleinere Teilchen als diese erfordern.

Die Kathodenflächen erfordern gewöhnlich einen Abstand von wenigen Millimetern voneinander, um eine klare Abgrenzung sicherzustellen; und natürlich wird für eine gegebene Dicke

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von Niederschlag ein größerer Abstand benötigt, wenn Teilchen direkt gebildet werden sollen, als wenn ein zusammenhängendes zerbrechliches Blech gewünscht wird. Unter typischen Bedingungen hat sich herausgestellt, daß für eine direkte Bildung von Granulaten oder Körnchen der Abstand und die Dicke des Niederschlags etwa gleich sein können, und für die Blechbildung wird die Niederschlagdicke gewöhnlich ein Mehrfaches des Abstandes betragen.

Nach Herausnahme aus der Elektrolytzelle wird die Elektrode mit dem niedergeschlagenen Kupfer normalerweise gewaschen, um das Elektrolyt für die nachfolgende Handhabung zu entfernen. Das Kupfer kann dann grob in der gleichen Weise abgezogen werden wie Kupfer-Mutterbleche von Rohlingen abgestreift werden, d.h. durch eine Klinge, die über die Elektrode in leichtem Abstand von der Elektrodenoberfläche gefahren wird, und möglicherweise (wenn anwendbar) durch Ziehen, nachdem eine Ecke oder ein Ende abgetrennt worden ist. Entsprechend seinem Zustand trennt sich das Kupfer entweder als Granulate bzw. Körnchen oder als ein kontinuierliches Blech. Wenn ein kontinuierliches Blech gebildet wird, so kann dieses anschließend durch eine entsprechende Art von Mühle zerbrochen werden, und zwar gewöhnlich mit einer solchen, die durch Schlagen und/oder Biegen arbeitet. Backenbrecher, Zahnmühlen, Kugelmühlen, Hammermühlen und Trommelmühlen können alle verwendet werden.

Nach dem Abstreifen und vor und/oder nach dem Zerbrechen, wenn anwendbar, wird das körnige Kupfer vorzugsweise erneut gewaschen, um die Elektrolytverunreinigung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und wird danach vorzugsweise getrocknet. Insbesondere dann, wenn ein zerbrechliches Blech als Zwischenprodukt verwendet wird, wird das Kupfer vorzugsweise gesiebt, um alle übergroßen Teilchen herauszutrennen (die dann der Brechermühle wieder zugeführt werden).

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Kontinuierliche Reibungs-Extrusionsverfahren, wie diejenige, die durch die Markennamen "Conform", "Linex" und "Extrol1 ing", arbeiten ohne eine geschlossene Preßlings- oder Knüppel kammer, und das Metall wird, anstatt in die Strangpreßmatrize durch einen Stempel oder durch Strömungsmitteldruck gezwungen zu werden, durch einen oder mehrere Bauteile des Gehäuses ergriffen, die in Richtung auf das Mundstück vorgeschoben werden, wo es gestaucht und durch die Matrize stranggepreßt wird. Eine ausführliche Beschreibung des Conform- und Linex-Verfahrens ist in "Wire Journal", April 1976, Seiten 64-69 zu finden; das Conform-Verfahren ist Gegenstand der britischen Patente 1 370 894 und 1 434 201, während das Linex-Verfahren Gegenstand des britischen Patentes 1 488 445 ist.

Vorzugsweise werden die Granulate oder anderen Kupferteilchen als solche ohne irgendwelche Vorverdichtung dem Extrusionsprozess zugeführt und werden veranlaßt, durch das Extrusionsverfahren selbst zu haften; vorzugsweise überschreitet außerdem die Temperatur des Kupfers zu keiner Zeit 700⁰C, um jeden wesentlichen Verlust an elektrischer Leitfähigkeit durch Auflösung von Verunreinigungen, die in ungelöster Form vorhanden sein können, zu vermeiden.

Wahlweise können die Teilchen auch vor dem Strangoressen vorgeheizt werden, um den erforderlichen Strangpreßdruck zu reduzieren. Vorzugsweise überschreitet die Vorheiztemperatur 45O⁰C nicht, da sonst die Gefahr bestehen kann, daß während des Strangpressens eine Temperatur von 700⁰C als Folge einer adiabatischen Erhitzung überschritten werden kann. Eine reduzierende oder neutrale Atmosphäre oder die Verwendung eines Vakuums kann wünschenswert sein, wenn eine Vorheizung angewandt wird; gekracktes Ammoniak und Dampf (vorzugsweise in beiden Fällen frei von Luft) sind geeignet.

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Ggf. können auch die Strangpreßwerkzeuge vorgeheizt werden, zumindest anfänglich. Die Aufwärmzeit ist so kurz, daß eine Schutzatmosphäre in normalen Fällen nicht für notwendig erachtet wird. Wenn nicht ein poröses Produkt akzeptabel ist, dann beträgt das Extrusionsverhältnis mindestens 8 : 1, und Reduktionen um 9 : 1 bis 20 : 1 werden bevorzugt. In einigen Fällen kann es nützlich sein, zwei oder mehr Produkte gleichzeitig unter Verwendung einer Doppel- oder Mehrfachmatrize strangzupressen. Die Extrusion kann axial erfolgen, d.h. in der gleichen Richtung, wie das zu extrudierende Material sich der Matrize nähert, oder sie kann in rechten Winkeln erfolgen oder in anderen Winkeln zur Axialrichtung.

Das stranggepreßte Produkt kann ggf. wärmebehandelt werden, um sein Gefüge zu homogenisieren und/oder seine mechanischen Eigenschaften abzuändern; vorzugsweise erfolgt die Wärmebehandlung unter 700⁰C, um ein wesentliches Kornwachstum sowie eine Auflösung von Verunreinigungen zu vermeiden.

Das langgestreckte Produkt wird häufig eine "Drahtstange" sein, d.h. ein runder Stab, der sich zum Ziehen in Draht eignet; alternativ kann es ein fertiggestelltes Produkt von rechteckigem oder speziellem Querschnitt sein, einschließlich hohle Abschnitte, die unter Verwendung von Brücken oder Einschnittmatrizen erzeugt werden können. Ferner kann es ein Zwischenprodukt sein (beispielsweise eine quadratische oder rechteckige Stange) für die Verwendung als Ausgangsmaterial für ein zweites kontinuierliches Reibungs-Extrusionsverfahren, und in einigen Fällen kann Draht direkt stranggepreßt werden.

In der beigefügten Zeichnung ist jede der Fign. 1 bis 6 eine schematische Seitenansicht (nicht maßstäblich) einer anderen Elektrode für die Verwendung beim ersten Verfahrensschritt nach der Erfindung.

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Die Elektrode nach Fig. 1 weist ein massives Metallblech mit einer oberen Fläche 1 auf, die blank ist und zur Herstellung elektrischer Verbindungen dient, mit einer Zwischenfläche 2, die mit Isoliermaterial beschichtet ist und bei Gebrauch sich teilweise in das Elektrolyt und teilweise in die Luft darüber erstreckt, und mit einer Hauptfläche 3, die zur Aufnahme von elektrolytisch niederqeschiagenem Kupfer dient. Die Ränder 4, 4, 4 der Hauptfläche sind mit Isoliermaterial beschichtet, und beide Hauptflächen sind durch diagonale Streifen 5, 6 aus Isoliermaterial in eineVielzahl von rautenförmigen Kathodenflächen 7 unterteilt. Dreieckige oder andere Flächen 8 von Untergröße, die sich an den Rändern des Streifens befinden, können beschichtet werden, wenn eine Gleichmäßinkeit der Teilchen erforderlich ist.

Die Elektrode nach Fig. 2 unterscheidet sich nur insofern von der vorbeschriebenen, als die Isolierstreifen 9, auf der HauDtfläche 3 vertikal und horizontal verlaufen. Dies stellt eine Gleichförmigkeit der Teilchengröße ohne Verlustvolumen sicher, kann aber einen etwas weniger reinen Niederschlag erzeugen, da die horizontalen oberen Kanten der anfänglichen Niederschläge die Tendenz haben können, einige Verunreinigungsteilchen (z.B. Schlamm) anzusammeln.

Die Elektrode nach Fig. 3 hat nur vertikale Isolierstreifen 9 und hat folglich lange schmale blanke Flächen 11 für den Niederschlag von Kupferstreifen. Horizontale Kupferstreifen 10 könnten auch alleine verwendet werden, wie in Fig. 4 dargestellt, doch würde diese Anordnung ebenfalls dazu neigen, ein weniger reines Produkt zu erzeugen.

Die Elektroden der Fign. 5 und 6 haben insgesamt beschichtete Hauptflächen 3 außer runden Flächen 12, 13 von einer einzigen Größe in Fig. 5 und von zwei verschiedenen Größen in Fig. Diese Anordnung hat einen geringeren Volumen-Wirkungsgrad, aber die runde Form der Teilchen kann mithelfen, diese günstiger

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einigen Reibungs-Extrusionsmaschinen zuzuführen. Beispiele

Elektroden in der Abmessung von 235 χ 280 mm für die Verwendung in einer Versuchszelle für elektrolytische Verfeinerung wurden wie folgt hergestellt:

Beispiel 1

Ein Titanblech wurde auf beiden Seiten mit einer fotoempfindlichen Deckmasse beschichtet und auf jeder Seite abwechselnd mit einem aktinischen Licht unter einem Negativ mit dunklen Bändern von etwa 4 mm Breite bei 15 mm Mittenabstand in einem Quadratgittermuster belichtet, das durch Aufkleben von Streifen aus lichtundurchlässigem Material auf einer klaren Kunststoffolie und durch Fotografieren desselben hergestellt wurde. Das unbelichtete Gittermuster wurde durch herkömmliche Entwicklung entfernt, wobei ein Muster aus geschützten Quadraten mit einer Seitenlänge von etwa 11 mm übrigblieb. Die Platte wurde dann unter Anwendung einer herkömmlichen Technik anodisiert, um eine dauerhafte Oxidbeschichtung auf das belichtete Metall aufzubringen; die verbleibende fotoemnfindliche Deckmasse wurde dann mit einem Lösungsmittel abgestreift, um das Metall in der nicht anodisierten Fläche der Quadrate freizulegen (Muster wie in Fig. 2).

Beispiel 2

Ein Kupferblech wurde in Quadratgittermuster von verschiedenen Größen im Bereich von etwa 10 mm bis 25 mm Seitenlänge aufgeteilt, und zwar unter Verwendung einer bei Raumtemperatur vulkanisierenden Si 1ikongummiverbindung, die auf die reine trockene Oberfläche des Bleches in einem Streifen von etwa 5 mm Breite über einem Grundierstreifen aus einer empfohlenen Grundierung

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aufgebracht wurde (Muster wie in Fig. 2). Ein herkömmliches Trennmittel wurde dann aufgebracht.

Beispiel 3

Ein auf der Rückseite mit Klebemittel versehener PVC-FiIm in einer Dicke von etwa 1 mm, der als Schutzfilm für Buchdeckel im Handel ist, wurde mit einem quadratischen Muster von runden Löchern mit je 25 mm Durchmesser auf einen Mittenabstand von 18 mm zu kleineren Löchern von etwa 5 mm Durchmesser, die diagonal zwischen ihnen angeordnet waren, gestanzt und auf die Oberfläche eines Titanbleches geklebt (Muster wie in Fig. 6)

Beispiel 4

Eine nachgiebige plastifizierte PVC-Folie mit einer Dicke von etwa 5mm wurde mit einem sechseckigen Muster von 20 mm-Löchern im Mittenabstand von 25 mm gestanzt, auf ein Titanblech geklemmt und unter Druck gehalten, der an vielen Stellen auf dessen Oberfläche aufgebracht wurde (Muster wie in Fig. 5).

Ein dickes Titanblech hatte ein diagonales Quadratmuster von Nuten von 3 mm im Quadrat und im Mittenabstand von 15 mm auf jeder Seite durch eine Kreissäge eingeschnitten (Muster wie in Fig. 1). Diese Nuten wurden durch Eingießen einer Kalthärten den synthetischen Harzverbindung gefüllt, und zwar mit folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent:

Niederviskoses Epoxyharz vom Bisphenol-A-Tyo, unter der Marke "Araldite" als "Araldite MY 750"

im Handel 50

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Talk 40

Polyoxypropyi en^.diami η vom Molekulargewicht von etwa 2000, im Handel als "Jeffamine 2000",

ein Bindemittel 10

Härter, im Handel als "Jeffamine D230" und beschrieben als bis-2-aminopropyläther eines Diols, mit einem Molekulargewicht von 230 14 Härtungsbeschleuniger, im Handel als

"Accelerator 398" 5

(Jeffamine D2000, Jeffamine D230 und Accelerator 398 sind alle von Jefferson Chemical Company, Houston, Texas, U.S.A., erhälti ich).

Nachdem das Harz ausgehärtet war, wurden die Oberflächen der Elektrode durch Sandstrahlen geglättet.

Beispiel 6

Dies war das gleiche wie Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß die Nuten einen Mittenabstand von 8 mm hatten, wobei Niederschlagsflächen von 5mm im Quadrat übrig b 1ieben.

Beispiel 7

Dieses war ähnlich dem Beispiel 2, mit der Ausnahme, daß das Blech aus Titan und das Isoliermaterial ein Werkstoff auf Asphaltbasis war, der unter dem Warenzeichen "Mexphalte" gehandelt wird, der durch Pinseln oder durch Aufdrucken mit einer gemusterten Gummirolle aufgebracht wurde.

Jede der Elektroden, die nach den Beispielen 1 bis 7 hergestellt wurden, wurde in der Elektrolytzelle kathodisch gemacht, indem herkömmliches Anodenkupfer verwendet wurde, welches auf 235 χ 254 mm geschnitten wurde, und indem ein herkömmliches

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Elektrolyt sowie ein Zirkulationsverfahren verwendet wurden. Die Stromdichte wurde auf annähernd dem herkömmlichen Pegel gehalten (die effektive Fläche ist anfänglich geringer als für eine ebene Kathode der gleichen Gesamtabmessung, aber nimmt in dem Maße zu, wie der Niederschlag fortschreitet, und kann in einigen Fällen die Fläche einer ebenen Kathode für einen Teil der Zeit überschreiten, wenn nämlich Kupfer an den Rändern von bereits niedergeschlagenen separaten Blöcken niedergeschlagen wird).

Alle diese Elektroden erzeugten granuläres bzw. körniges Kupfer direkt, wenn der Niederschlag bei einer Dicke von etwa 5 mm gestoppt wurde; im Beispiel 4 konnte die perforierte Folie vor dem Kupfer abgestreift und einige Male wiederverwendet werden, bevor sie ernsthaft abgenutzt war; die Elektroden der Beispiele 1, 5 und 6 konnten wiederverwendet werden, ohne frisch präpariert zu werden.

Beispiel 8

Dieses war dem Beispiel 1 ähnlich, mit der Ausnahme, daß das Negativ mit nur einem Satz von Darallelen dunklen Bändern hergestellt wurde und folglich rechteckine KuDferstreifen, die sich in voller Länge der Elektrode erstreckten, erzeugt wurden (Muster wie in Fig. 3). Wieder konnte ein zusammenhängendes zerbrechliches Blech erzeugt werden, wenn gewünscht.

Alle Elektroden konnten dazu verwendet werden, zerbrechliche Bleche aus duktilem Kupfer zu erzeugen, und zwar durch Fortsetzen des Niederschlags auf verschiedene Dicken im Bereich von 10 mm.

Granuläres Kupfer, das durch Niederschlag auf der Elektrode von Beispiel 6 bis zu einer Dicke von 5 mm, Waschen und Abstreifen erzeugt wurde, wurde erneut gewaschen, getrocknet und

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auf 275⁰C vorgewärmt; die grob-kubischen Stücke wurden einer kleinen "Conform"-Reibungs-Extrusionsmaschine (einem Labor-Prototyp mit einem Kaliber von etwa 9 mm im Quadrat) zugeführt und mit einem Verhältnis von 8 : 1 extrudiert, um einen runden Stab von 3,6 mm Durchmesser zu bilden. Nach Ziehen in einen Draht von 0,5 mm Durchmesser und Anlassen hatte das Produkt eine Längung von 26 %, eine Zugfestigkeit von 235 MN/m² und eine elektrische Leitfähigkeit von 101,8 % IACS.

Ähnliche Ergebnisse können aus dem Extrudieren von Granülen erwartet werden, die auf den Elektroden der anderen Beispiele niedergeschlagen werden oder durch Zerbrechen von darauf niedergeschlagenen Blechen hergestellt werden, doch wird eine größere Extrudermaschine erforderlich sein, um die größeren Stückchen aufzunehmen.

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Claims (2)

PATENTANWALT Friedrich-Ebert-Str. DIPL.-ING. ROLF PÜRCKHAUER d-'bqoos^n ι Telefon {0271) 331970 Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegen 029 Kü/u BICC Linited Sa MAI HTB Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Kupfer in ein langgestrecktes Produkt bzw. in Strangform, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Elektrolytisches bzw. galvanisches Niederschlagen von Kupfer auf eine Elektrode, die eine Vielzahl von Kathodenoberflächen aufweist, welche durch Isoliermaterial deutlich voneinander getrennt sind;

b) Abstreifen des niedergeschlagenen bzw. abgeschiedenen Kupfers von der Elektrode und, falls die auf den einzelnen Kathodenoberflächen niedergeschlagenen Kupferflächen an den Grenzen jener Flächen bis zu dem Ausmaß haften, daß das Kupfer in Form eines Bleches abgestreift wird, nachfolgendes Brechen des Bleches in schwachen Flächenbereichen, die mindestens einigen jener Grenzen entsprechen, um Granulate oder andere Kupferteilchen zu bilden; und

c) Extrudieren jener Teilchen durch einen kontinuierlichen, durch Reibung bewirkten Extrusionsprozess, um ein langgestrecktes Produkt zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische bzw. galvanische Abscheidung Teil eines Elektroverfeinerungsprozesses ist.

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ORIGINAL INSPECTED