Безфлюсовый способ получения луженой медной проволоки с покрытием сплавом на основе олова и индия
FLUX-FREE METHOD FOR PRODUCING TINNED COPPER WIRE COATED WITH AN ALLOY BASED ON TIN AND INDIUM

Изобретение относится к способу получения луженой медной проволоки и, в частности, к способу покрытия сплавом олова поверхности медной проволоки и к луженой медной проволоке, полученной этим способом для использования в качестве электродов солнечных элементов.
Медная проволока подходит для производства выводов электронных компонентов и полных печатных плат, проводов. Медный провод, используемый для электродов модулей солнечных элементов и других электронных изделий для улучшения коррозионной стойкости и стойкости к окислению и обеспечения пайки покрывается припоем.
Луженая круглая медная проволока обычно производится методом горячего погружения, то есть неизолированная медная проволока непрерывно и быстро пропускается через резервуар с расплавленным сплавом олова, жидкий сплав олова прикрепляется к поверхности медной проволоки, а затем охлаждается и затвердевает на воздухе. Этот процесс, по сути, представляет собой процесс смачивания и диффузии. В то же время это также процесс, при котором жидкий сплав олова на поверхности медной проволоки покидает ванну со сплавом, чтобы течь и кристаллизоваться. Таким образом, процесс производства луженой медной проволоки, состоящий из плавления сплава олова и горячего погружения, также оказывает большее влияние на характеристики продукта. При этом с постоянным развитием электронных компонентов и оборудования растут и требования к луженой проволоке. С одной стороны, на поверхности медных проводов часто бывают масляные пятна, пятна от воды, окисления и т.д., из-за которых поверхность медных проводов не покрывается оловом частично или толщина и плотность покрытия недостаточны. Хотя и медные провода подвергаются поверхностной активационной обработке перед нанесением горячего покрытия, на поверхности медной проволоки появляются дефекты качества, которые невозможно устранить полностью, и возникает проблема недостаточной толщины и отсутствия покрытия медной проволоки, в результате слой сплава олова не защищает медную подложку. С другой стороны, при горячем лужении медной проволоки сплавом олова, происходит одновременно загрязнение слава частицами меди. Температура плавления сплава увеличивается, также увеличивается вязкость, тем самым уменьшая смачиваемость между сплавом и медной проволокой, что сказывается на однородности получаемого покрытия. В связи с этим возникают проблемы, связанные с недостаточной толщиной и отсутствием покрытия, что снижает термостойкость и сопротивление солевому туману луженой медной проволоки, что делает ее неспособной соответствовать требованиям электронных компонентов.
Кроме того, характеристики луженых круглых выводов, используемых для электронных компонентов, часто бывают большими, и требуется, чтобы слой покрытия имел определенную толщину. Существующий процесс нанесения покрытия методом горячего погружения также затрудняет обеспечение однородности медной проволоки с требуемой толщиной покрытия.
Другой проблемой, которая имеет значение применительно к свинцово-оловянным припоям и другим сплавам, является накопление шлака на припое. Шлак представляет собой скопление оксидов металлов в припое. В шлак может уходить значительное количество припоя, после чего шлак необходимо обрабатывать для извлечения и повторного использования металла. Даже если шлак не виден, небольшое его количество на поверхности расплавленного припоя может привести к возникновению перемычек из припоя между близко расположенными друг от друга выводами и/или невозможности смачивания паяемых поверхностей, в результате чего получаются незавершенные или плохие соединения.
Для устранения этих недостатков используются различные приемы, например изменение состава сплава олова, изменение состава флюса, либо его исключение, а также повышение температуры горячего лужения и т.д.
Известен способ лужения медной проволоки погружением в расплавленный припой (SU 1391816), включающий отжиг, флюсование, горячую металлизацию, калибрование, отличающийся тем, что, с целью повышения качества лужения и производительности процесса, проволоку в процессе флюсования пластически деформируют волочением с суммарным обжатием 5-30%, а отжиг производят непосредственно перед флюсованием, отжиг проводят при температуре 400-450°С.
Недостатками этого способа является наличие остатков флюса на получаемой проволоке, которые при проведении отжига приводит к образованию различных окислов, приводящие к снижению адгезионной прочности наносимого покрытия, тем самым оказывая негативное влияние на качестве луженой медной проволоки и результате пайки.
Известен способ нанесения покрытия на металлическую проволоку (SU 355809), включающий протягивание проволоки через расплав металла-покрытия и удаление с ее поверхности излишка расплава протягиванием через сглаживающее очко при нагревании последнего до температуры расплава металла-покрытия.
Недостатками этого способа является получение покрытия луженой проволоки с неоднородной плотностью и наличием микропустот и раковин, в результате чего при пайке солнечных элементов получаются незавершенные или плохие соединения, что приводит к увеличению брака.
Известен способ получения медной проволоки с покрытием сплавом олова и индия (CN 103950244), содержащий сердечник из бескислородной медной проволоки, отличающаяся тем, что: сердечник некислородной медной проволоки покрыт слоем покрытия из сплава олова и индия с материалом из сплава олова и индия, имеющего содержание индия 8%, включающий стадии: А - изготовления медных стержней; В - протягивание вышеуказанного медного стержня через волочильную машину для получения сердечника из бескислородной медной проволоки; С - очистка поверхности сердечника бескислородной медной проволоки; D - отжиг, охлаждение, очистка; Е - травление, горячее лужение.
Недостатками этого способа является то, что существующая технология не позволяет получать однородные покрытия луженой проволоки необходимой толщины с содержанием индия выше 40%, в результате чего при пайке солнечных элементов получаются незавершенные или плохие соединения, что приводит к увеличению брака.
Наиболее близким является способ электроосаждения сплава олово-индий в электролите, содержащем сульфат олова, серную кислоту и препарат ОС-20, отличающийся тем, что содержание индия в сплаве составляет 0,5-56,0 мас. %, а в электролит вводят сульфат индия, формалин (37%-ный раствор), бутиндиол-1,4 (35%-ный раствор) при следующем соотношении компонентов, г/л:
сульфат олова (в пересчете на металл)
2-15
сульфат индия (в пересчете на металл)
2-30
серная кислота
90-100
препарат ОС-20
1-2
формалин (37%-ный раствор)
5-7 мл/л
бутиндиол (35%-ный раствор)
10-15 мл/л,
2
и проводят осаждение при температуре 15-30°С, катодной плотности тока 0,5-7 А/дм с выходом по току 37-98%.
Недостатками этого способа является невозможность получения равномерного покрытия необходимой толщиной сплава по всей длине медной проволоки, достаточным для спаивания при температуре плавления сплава на основе олова и индия, а также надежного электрического контакта электродов с серебросодержащей контактной сеткой солнечных модулей.
Задачей настоящего изобретения является создание способа получения однородной луженой медной проволоки, обладающей необходимой толщиной и плотностью покрытия, содержанием индия 40-52%, пластичностью, прочностью на разрыв, высокой проводимостью, который не требует флюсования, т.е. создание безфлюсовой технологии получения луженой медной проволоки.
Технический результат заключается в получении необходимой толщины и равномерности, плотностью покрытия луженой медной проволоки, с содержанием индия 40-52%, при котором сплава на основе олова и индия достаточно для спаивания электродов солнечных модулей и обеспечения надежного электрического контакта с серебросодержащей контактной сеткой, что способствует уменьшению омического сопротивления между фотоэлектрическими элементами солнечных модулей, повышение пластичности, проводимости, повышении прочности сцепления с медной основой при сохранении прочности на разрыв проволоки, предотвращении разрушению и отслаиванию покрытия, высокой производительности процесса, сохраняемости готового продукта. При этом необходимое соотношение толщины к диаметру проволоки составляет 0,02-0,04.
Технический результат достигается тем, что безфлюсовый способ получения луженой медной проволоки с покрытием сплавом на основе олова и индия включает:
- обезжиривание медной проволоки,
- промывку в деминерализованной воде,
2
- получение первого микроскопического адгезионного слоя сплава олова и индия методом электрохимического осаждения при температуре 20-35°С, катодной плотности тока 20-80 А/дм с выходом по току 95-98%. в электролите, содержащем сульфат олова, серную кислоту и сополимер диметикона и полиэтиленгликоля, сульфат индия, изопропиловый спирт, глицерин при следующем соотношении компонентов, г/л:
сульфат олова (в пересчете на металл)
17-35
сульфат индия (в пересчете на металл)
20-45
серная кислота
80-120
сополимер диметикона и полиэтиленгликоля
0,5-2,0
изопропиловый спирт
5-20 мл/л
глицерин
5-15 мл/л,
при этом содержание индия в покрытии составляет 40,0-52,0 мас. %,
- получение второго слоя погружением в расплав припоя на основе олова и индия, при котором протягивают медную проволоку через расплав припоя на основе олова и индия в ванне лужения со скоростью 140-260 м/мин при температуре расплава припоя на основе олова и индия 150-220°С, и удаляют с ее поверхности излишки расплава протягиванием через фильеру диаметром 265-310 мкм,
- сушку на воздухе,
при этом толщина первого микроскопического адгезионного слоя олова и индия составляет 0,1-1,0 мкм, а толщина второго слоя олова и индия составляет 2,5-5 мкм, а соотношение толщины покрытия к диаметру проволоки составляет 0,02-0,04. Способ осуществляют следующим образом.
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава на основе олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. Раствор обезжиривания подогревается до 30-55°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании от 0 до 4 В, сила тока от 15 до 100 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 40-300 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки от 15 с до 5 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне электролитического лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне сплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17-35 мл/л, сульфат индия 20-45 мл/л, серную кислоту 80-120 мл/л и сополимер диметикона и полиэтиленгликоля 0,5-2 г/л, изопропиловый спирт 5-20 мл/л, глицерин 5-15 мл/л, процесс ведут при температуре 20-35°С, катодной плотности тока 20-80 А/дм с выходом по току 95-98%, обеспечивающие нанесение покрытия толщиной 0,3-1,0 мкм. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 140-260 м/мин в ванну горячего лужения со сплавом на основе олова и индия. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура сплава на основе олова и индия составляет 150-220°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава на основе олова и индия через фильеру с круглым отверстием диаметром 265-310 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 1
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя на основе сплава олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 30°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 1 В, сила тока от 15 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 40 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 5 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17 мл/л, сульфат индия 20 мл/л, серную кислоту 80 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 0,5 г/л, изопропиловый спирт 20 мл/л, глицерин 5 мл/л, процесс ведут при температуре 20°С, катодной плотности тока 20 А/дм с выходом по току более 95%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 260 м/мин в ванну горячего лужения со сплавом олова и индия. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура сплава олова и индия составляет 150°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава олова и индия через фильеру с круглым отверстием диаметром 265 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 2
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 55°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 5 В, сила тока от 100 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 260 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 5 секунд. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 35 мл/л, сульфат индия 45 мл/л, серную кислоту 120 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 2 г/л, изопропиловый спирт 5 мл/л, глицерин 15 мл/л, процесс ведут при температуре 35°С, катодной плотности тока 80 А/дм с выходом по току 98%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 140 м/мин в ванну горячего лужения со расплавом припоя ПОИН-52. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура расплава припоя ПОИН-52 составляет 150°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава припоя ПОИН-52 через фильеру с круглым отверстием диаметром 310 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 3
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава на основе олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 40°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 2 В, сила тока от 55 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 200 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 3 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17 мл/л, сульфат индия 20 мл/л, серную кислоту 100 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 1 г/л, изопропиловый спирт 15 мл/л, глицерин 10 мл/л, процесс ведут при температуре 30°С, катодной плотности тока 40 А/дм с выходом по току более 95%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 260 м/мин в ванну горячего лужения с расплавом припоя ПОИН-52. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура расплава припоя ПОИН-52 составляет 150°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава припоя ПОИН-52 через фильеру с круглым отверстием диаметром 310 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 4
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава на основе олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 50°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 3 В, сила тока от 65 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 160 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 5 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17 мл/л, сульфат индия 20 мл/л, серную кислоту 100 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 2 г/л, изопропиловый спирт 15 мл/л, глицерин 10 мл/л, процесс ведут при температуре 30°С, катодной плотности тока 20 А/дм с выходом по току более 95%, обеспечивающие нанесение покрытия толщиной 0,1-1,0 мкм. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 140 м/мин в ванну горячего лужения с расплавом припоя ПОИН-52. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура расплава припоя ПОИН-52 составляет 220°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава расплавом ПОИН-52 через фильеру с круглым отверстием диаметром 285 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 5
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава на основе олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 30°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 4 В, сила тока от 45 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 200 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 4 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17 мл/л, сульфат индия 20 мл/л, серную кислоту 80 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 1,5 г/л, изопропиловый спирт 5 мл/л, глицерин 15 мл/л, процесс ведут при температуре 20°С, катодной плотности тока 60 А/дм с выходом по току более 95%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 200 м/мин в ванну горячего лужения с расплавом припоя ПОИН-50. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура расплава припоя ПОИН-52 составляет 170°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава припоя ПОИН-52 через фильеру с круглым отверстием диаметром 290 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 6
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя на основе сплава олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 30°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 1 В, сила тока от 15 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 40 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 5 минут. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 17 мл/л, сульфат индия 20 мл/л, серную кислоту 150 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 0,5 г/л, изопропиловый спирт 20 мл/л, глицерин 5 мл/л, процесс ведут при температуре 30°С, катодной плотности тока 20 А/дм с выходом по току более 95%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 300 м/мин в ванну горячего лужения со сплавом олова и индия. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура сплава олова и индия составляет 150°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава олова и индия через фильеру с круглым отверстием диаметром 265 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Пример 7
3
2
Для получения микроскопического адгезионного слоя сплава олова и индия используют модульную электролитическую ванну из полипропилена размерами 1500X1600X1400 мм, смонтированную на раме из нержавеющей стали и соединенную полипропиленовыми трубами с накопительными резервуарами. Заготовку медной проволоки с отдающего устройства барабана подают в ванну электролитического обезжиривания емкостью 100 л. Под ванной обезжиривания находиться накопительный резервуар для раствора обезжиривания емкостью 800 л. Осуществляют постоянное перемешивание путем перекачки раствора из резервуара в ванну обезжиривания с помощью насосно-фильтрующей системы. 10%-ый раствор едкого натра подогревается до 55°С с помощью нагревателей из нержавеющей стали с тефлоновым покрытием с регулируемым при помощи термостата температурой от 0 до 80°С. В ванне обезжиривания расположены пластины анода из нержавеющей стали, напряжение при обезжиривании 5 В, сила тока от 100 А. Проволока в ванне обезжиривания движется со скоростью 260 м/мин в горизонтальной плоскости между анодами, совершая замкнутый круг. Время выдержки 5 секунд. После обезжиривания проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Для промывки используется деминерализованная вода после очистки в фильтровальной установке. Очистка промывочной воды и процесс рециркуляции представляет собой сбор промывочных вод в приемный резервуар из нержавеющей стали емкостью 2 м, автоматическую закачку промывочных вод в угольный фильтр, фильтр анионной и катионной смолы, возврат чистой, деминерализированной (деионизационной воды в гальваническую установку в замкнутом цикле. После промывки проволока поступает в ванну электролитического лужения емкостью 300 л. Под ванной электролитического лужения находится резервуар для раствора лужения емкостью 800 л. Титановые корзины наполняют чистым анодным оловом в виде пластин. В ванне лужения находится моторизированное катодное колесо для обеспечения постоянного нахождения в ванне расплава на основе олова и индия до 180 м проволоки. В качестве электролита используют раствор, содержащий сульфат олова 35 мл/л, сульфат индия 45 мл/л, серную кислоту 220 мл/л и промышленный полиэтиленгликоль диметикон-10 2 г/л, изопропиловый спирт 5 мл/л, глицерин 15 мл/л, процесс ведут при температуре 55°С, катодной плотности тока 80 А/дм с выходом по току 98%. После электролитического лужения проволока подвергается трехступенчатой каскадной промывке. Далее проволоку подают со скоростью 130 м/мин в ванну горячего лужения со расплавом припоя ПОИН-52. Медная проволока протягивается в ванне горячего лужения через направляющее колесо из циркониевой керамики. В ванне горячего лужения температура расплава припоя ПОИН-52 составляет 260°С, далее луженая медная проволока выходит из расплава припоя ПОИН-52 через фильеру с круглым отверстием диаметром 285 мкм и охлаждается на воздухе с помощью вентиляторов.
Внешний вид покрытия проверяли путем внешнего осмотра в процессе лужения проволоки и при осмотре проволоки на катушке (без перемотки) без применения увеличительных приборов. Покрытие проволоки должно быть сплошным, на проволоке не должно быть наплывов, шишек и рисок, выводящих проволоку за пределы двойных допусков по диаметру. Измерение диаметра проволоки, его отклонения и овальности проводили по ГОСТ 12177 с помощью системы видеоизмерительной модели NVM-2010D. Определение толщины покрытия проводили по ГОСТ 9.302 с применением анализатора покрытий рентгенофлуоресцентного X-STRATA 920. Определение плотности проводили гидростатическим взвешиванием. Определение предела прочности на разрыв, предела текучести и относительного удлинения при разрыве проволоки проводили по ГОСТ 10446 с применением видеоэкстензометра оптического бесконтактного M-VIEW и на разрывной машине РКМ-1.1. Определение удельного и электрического сопротивления проводили по ГОСТ 7229. Для определения производительности процесса определяли массу меди и сплава ПОИН-52 в 1 км изделия, а также выход годного изделия. Испытания на сохраняемость в форсированных режимах проводили при повышенной испытательной температуре (70±3)°С и относительной влажности воздуха 60% - 80%.
Покрытие на электродной медной проволоке для модуля солнечного элемента из сплава олова и индия с содержанием индия 40-52% было испытано на специализированном предприятии и выдержало стандартные испытания.
В табл. 1 приведены результаты испытаний луженой медной проволоки с покрытием из сплава олова и индия.
Приведенные выше результаты испытаний показывают, что полученные данные готовой луженой медной проволоки полностью соответствуют стандартам, и настоящее изобретение применимо к производству и применению луженой медной проволоки сплавами на его основе олова и индия для изготовления электродов солнечных элементов.