Устройство для изготовления металлической ленты

Предлагаемое решение относится к электрогметаллургии, в частности к способам производства металлических лент преимущественно из цветного металла из раствора под воздействием электрического тока, например, меди. Технической задачей предлагаемого решения является повышение качества ленты за счет получения медной тонкой ленты многослойной, например медной фольги. Указанная техническая задача достигается тем, что в предложенном устройстве получения медной ленты из растворов под воздействием электрического тока рабочая поверхность анодов дополнительно снабжена участком регулировки плотностью электрического тока, в виде изоляторов, расположенных со стороны нижней точки катода. Использование предлагаемого технического решения позволит повысить качество металлической ленты, получать ленту многослойной по толщине и улучшить ее механические характеристики по сравнению с известными устройствами производства ленты методом электролиза.

Предлагаемое техническое решение относится к области электрометаллургии, в частности к устройствам для производства металлической ленты из водных растворов путем электролиза непрерывным способом.

Известен барабанный электролизер, содержащий корпус с ванной, внутри которой установлено несколько анодов, барабан-катод, расположенный с зазором по отношению к рабочей поверхности, перемешивающее устройство и диафрагмы для уплотнения зазоров между крышками барабан-катода и корпусом (см. например авторское свидетельство, СССР, №763484 год.)

Недостатком этого электролизера является то, что полученная на нем металлическая лента получается разной толщины по ширине, что не позволяет производить качественную ленту при производстве на нем фольги, например, медной.

Так же известен электролизер для производства металлической ленты из водных растворов, содержащий корпус внутри которого установлены вращающийся барабан-катод, охватывающий его анод, выполненный из многослойной сетки, устройство для перемешивания электролита в виде дисков с радиальными кронштейнами и закрепленными на них спицы и щетки, съемные и натяжные ролики и дафрагменное уплотнение, установленное между корпусом и барабан-катодом, уплотнение выполнено в поперечном сечении с упругой наклонной к основанию ветвью с утолщением на конце, плотно прижатое к наружной поверхности барабан-катода. (см. авторское свидетельство, СССР, №2088698 по кл. С 25 С 7/00 за 1997 г.)

Недостатком этого вида электролизеров является то, что в них отсуствует устройство для регулирования силы тока по ширине барабан-катода в процессе работы. В результате этого осаждение меди на различных его участках не

одинаково, что и приводит к выпуску ленты с различной толщиной по ширине, что недопустимо при изготовлении тонкой медной ленты, преимущественно фольги из цветных металлов. Из-за различной толщины фольги она плохо сматывается в рулоны и отрицательно влиет на качество изделий изготовленных из нее, преимущественно плат для электронных приборов

Известен электролизер для изготовления медной фольги из растворов путем электролиза, содержащий корпус с ванной в которой установлен неподвижный анод и вращающийся барабан-катод, установленный с зазором по отношению к аноду. К аноду и катоду подведен электрический ток, под воздействием которого происходит осаждение металла на рабочую поверхность барабан-катода. При выходе из ванны слой металла в виде ленты снимается и сматывается в рулон. Неподвижный анод выполнен из двух частей, с зазором между ними в нижней части ванны, а сама ванна заполнена раствором электролита. (см. патент РФ по кл. С 25 Д 1/04, №2166567 за 2001 год).

Недостатком известного электролизера является то, что в нем отсутствует устройство для регулировки силы тока по длине рабочей поверхности анода, в результате которого качество фольги невысокое из-за разной ее толщины по ширине. Это происходит потому, что в нижней части ванны, где расположено устройство для подачи электролита, имеют место неблагоприятные гидродинамические условия, которые и влияют на ухудшение структуры катодного осадка.

Технической задачей предлагаемого устройства является устранение указанных недостатков, повышение качества медной ленты и получение ленты многослойной в процессе ее производства.

Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для изготовления металлической ленты, содержащем корпус с ванной, внутри которой расположены неподвижный анод с криволинейной рабочей поверхностью, вращающийся барабан-катод, установленный с зазором по отношению к аноду, узлы подвода к аноду и барабан-катоду электроэнергии, подачи и слива электролита из полости ванны, снятие ленты с барабан-катода и намотка ее в

рулон, на рабочей поверхности неподвижного анода дополнительно выполнен участок регулировки плотности тока, расположенный со стороны нижней точки барабан-катода, длина которого равна 1/6-1/10 длины рабочей поверхности неподвижного анода.

Еще одним отличием данного устройства является то, что участок регулировки плотности тока выполнен в виде нескольких изоляторов, закрепленных в канавках анода параллельно друг друга по ширине анода, а ширина изолятора выполнена равной промежутку между ними

На фиг.1 - изображен электролизер, выполненный в соответствии с предложенной формулой.

На фиг.2 - вид А фиг.1.

Как показано на прилагаемой графической части предлагаемое устройство содержит корпус 1, с ванной 2 заполненной жидким электролитом 3 подводящийся в нее через узел 4. Внутри камеры 2 установлен неподвижный анод из двух частей 5 и 6, рабочая поверхность 7 которого выполнена в виде окружности. Над анодом с зазором (S) установлен вращающийся вокруг центра 8 барабан-катод 9. Между частями анода 5, 6 и барабан-катодом 9 имеется жидкий электролит, который постоянно циркулирует и перемешивается, например воздухом. На каждой из частей анода 5 и 6 со стороны подводящего электролит узла 4 закреплены изоляторы 10, ширина каждого из которых выполнена равной (t) и равна ширине расстоянию между ними, а их продольные кромки параллельны друг другу. В верхней части барабан-катода 9 закреплен на кронштейнах 11 узел намотки 12 ленты 13. Длина участка регулировки плотности тока (l₁) на анодах 5 и 6 выполнена равной 1/10-1/6 (L) длины рабочей поверхности 7.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В ванну 2 заливается через узел 4 жидкий электролит 3 таким образом, что часть барабан-катода 9 располагается выше уровня электролита. К обеим частям 5 и 6 анода и барабан-катоду 9 подводится напряжение, (на барабан-катод подается отрицательный заряд, а на анод положительный). Под воздействием электрического тока происходит отложение металла на поверхности барабан-

катода 9, до тех пор, пока он находится внутри электролита 3. Затем включается привод и барабан-катод 9 начинает вращаться вокруг центра вращения 8. После осаждения нужного слоя ленты 13, который определяется временем нахождения барабан-катода 9 в электролите 3, производят отрыв полученной металлической ленты 13 от барабан-катода 9 и сматывают ее в рулон в узле намотки 12. В процессе осаждения металла, плотность тока различна и уменьшается в сторону узла 4 т.к. изоляторы 10 снижают плотность тока и снижается скорость осаждения металла на барабан-катод 9.

При вращении барабан-катода под напряжением вся поверхность между анодом и катодом разбита на три зоны (зона А, зона В, зона С.). Зоны А и С с высокой плотностью тока, а зона В с низкой плотностью тока, которая получена за счет введения изоляторов, выполняющих роль экрана в зоне с неблагоприятными гидродинамическими условиями осаждения металла на барабан-катод. Поэтому неблагоприятные гидро-динамические условия осаждения металла сглаживаются и структура металла осадка на этом участке имеет форму равновесной кристаллической структуры, а на участках А и С осадок металла имеет игольчатую структуру

Установка изоляторов на неподвижный анод в местах подвода электролита в ванну позволяет, снизить скорость осаждения материала на поверхность барабан-катода, в этой зоне, а масса осаждающегося металла остается постоянной за счет увеличения плотности тока в зонах А и С. Длина участка с изоляторами рассчитывается, а первоначально подбиралась экспериментально. Еще одним преимуществом предлагаемого электролизера является то, что появляется возможность регулировки плотности тока по длине анода и влиять на осаждение металла на барабан-катод, а лента получается многослойной (3 слоя), причем вначале и в конце осаждения слои получаются плотными, а в средней части меньшей плотности чем на поверхностях ленты.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить качество медной ленты, получаемой электролизом из водных растворов получить ленту в виде нескольких слоев по ширине непосредственно в процессе ее

изготовления и тем самым повысить качество металлической ленты по сравнению с известными конструкциями барабанных электролизеров аналогичного назначения.

1. Устройство для изготовления металлической ленты, содержащее корпус с ванной, внутри которой расположен неподвижный анод с криволинейной рабочей поверхностью, вращающийся барабан-катод, установленный с зазором по отношению к аноду, узлы подвода к аноду и катоду электроэнергии, подачи и сливу электролита из полости ванны, съем ленты с барабан-катода и намотку ее в рулон, отличающееся тем, что рабочая поверхность неподвижного анода дополнительно снабжена участком регулирования плотности тока, расположенным со стороны нижней точки барабан-катода, длина которого составляет 1/10-1/6 длины рабочей поверхности неподвижного анода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что участок регулирования выполнен в виде нескольких изоляторов, закрепленных на аноде параллельно друг другу в осевом направлении.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ширина каждого изолятора выполнена равной промежутку рабочей поверхности анода между ними.