СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМЕДНЕННОЙ ПРОВОЛОКИ
METHOD FOR MANUFACTURING OF COPPERED WIRE

Изобретение относится к производству проволоки и может быть использовано в метизном производстве при изготовлении омедненной проволоки, которая используется для сварки или в различных отраслях промышленности.
Известен способ гальванического меднения стальной проволоки перед волочением [Патент РФ №2081210]. Он включает предварительную подготовку поверхности проволоки и последующее осаждение меди в нескольких ваннах при разной плотности тока до определенной толщины покрытия, после чего осуществляют сушку покрытия. Недостатками данного способа являются низкая производительность, большие площади, занимаемые оборудованием и его сложность.
Известен способ производства омедненной проволоки и других длинномерных изделий [заявка РФ №2004116389, опубл. 27.02.2006]. Способ осуществляют с помощью вакуумно-дуговой обработки. Недостатками данного способа являются низкая производительность и сложность оборудования.
За прототип выбран способ изготовления омедненной проволоки, включающий предварительную подготовку катанки к волочению; волочение катанки; рекристаллизационный отжиг; подготовку проволоки к волочению; волочение; меднение проволоки, включающее обезжиривание, контактное меднение, промывку и сушку; контроль качества готовой проволоки [Белалов Х.Н, Клековкина Н.А., Клековкин А.А и др. Производство стальной проволоки. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. С.344-348, 505-507]. Недостатком способа является низкое качество медного покрытия, т.е. нарушение сплошности медного покрытия, пористость и плохое сцепление со сталью, что приводит, например, на сварочной проволоке, к нарушению стабильности горения дуги при сварке, и, как результат, к низкому качеству сварного шва, а также увеличению разбрызгивания металла при сварке.
Задачей изобретения является улучшение качества медного покрытия, исключение нарушений его сплошности, пористости и плохого сцепления со сталью.
Предложен способ изготовления омедненной проволоки, включающий
предварительную подготовку катанки к волочению, первое волочение катанки с использованием сухой смазки, рекристаллизационный отжиг, подготовку проволоки ко второму волочению, второе волочение проволоки, которое выполняют в два этапа: 1 этап - волочение с использованием сухой смазки, 2 этап - волочение проволоки с использованием жидкой смазки. В способе используют 4 ванны, снабженные обтирами. Меднение проволоки включает подачу проволоки в первую ванну с жидкостью или с жидкостью, содержащую комплексон, нагретую до температуры 40-60°С с последующим обтиром. Обтиры повторяют после каждой ванны. После чего проволоку подают во вторую ванну в раствор серной кислоты или в раствор серной кислоты, содержащий комплексон. Далее осуществляют контактное меднение проволоки в третьей ванне. Омедненную проволоку промывают в воде в четвертой ванне и на конечном этапе выполняют уплотняющую протяжку и сушку.
В качестве комплексона вводят этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) и(или) ее натриевые соли. В качестве жидкости используют воду или водный раствор щелочи или кислоты.
Сущность изобретения заключается в том, что выполнение второго волочения в два этапа позволяет уменьшить слой сухой смазки на поверхности проволоки, оставшийся после сухого волочения, поскольку мокрая смазка частично растворяет сухую смазку. Подача проволоки в предварительно нагретую жидкость повышает растворимость волочильной смазки и большая ее часть переходит в жидкость при прохождении проволоки через ванну, а остатки снимаются обтиром.
Применение обтиров (механических, воздушных и т.п.) после каждой технологической операции предотвращает перенос жидкостей в последующие технологические растворы, что увеличивает срок эксплуатации растворов, а также удаляет с поверхности проволоки остатки загрязнений после технологических операций, что влияет на качество омедненной проволоки.
Дополнительная уплотняющая протяжка позволяет получить более прочное сцепление слоя меди с проволокой вследствие развития диффузионных процессов в твердом состоянии при малых упругих деформациях. Использование комплексона способствует удалению с поверхности проволоки волочильной смазки и продуктов взаимодействия волочильной смазки и стальной проволоки с технологическими растворами и обеспечивает чистоту поверхности, необходимую для получения более плотного и равномерного покрытия. Совокупность всех вышеперечисленных операций позволяет получить высокое качество омедненной проволоки.
При подаче проволоки в жидкость, находящуюся при температуре окружающей среды, меньшая часть волочильной смазки переходит в раствор, а большая часть снимается обтиром, загрязняя его. В конечном итоге обтир перестает выполнять свои функции и остатки волочильной смазки на поверхности проволоки будут препятствовать качественному осаждению меди. Нагрев жидкости до 40°С приводит к тому, что данный недостаток устраняется и процесс стабилизируется, а нагрев  более 60°С не целесообразен.
2
2
Пример 1. Способ реализован на установке, состоящей из участка подготовки катанки к волочению; первого стана сухого волочения; участка отжига проволоки; участка подготовки проволоки к волочению; второго стана сухого волочения; стана мокрого волочения; линии меднения, включающей четыре технологические ванны с обтирами; дополнительной волоки или различной конструкции фильеры для уплотняющей протяжки. Для производства омедненной проволоки использовали катанку ⌀6,5 мм из стали марки св. 08Г2С. Производство омедненной проволоки включало следующие стадии: предварительную подготовку катанки к волочению; первое волочение катанки с использованием в качестве смазки порошкового мыла; рекристаллизационный отжиг; подготовку проволоки к волочению; второе волочение проволоки, которое выполняли в два этапа: 1 этап - волочение с использованием в качестве смазки порошкового мыла на основе стеарата кальция, 2 этап - волочение проволоки с использованием жидкой смазки, в качестве которой использовали водную эмульсию, например, следующего состава: олеиновая кислота - 1,0%; сода кальцинированная - 0,4%; масло индустриальное - 0,1%; вода - 98,5%. При меднении проволоку подавали в первую ванну в жидкость плюс комплексон - водный раствор двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (NaHY - комплексон III, торговое название - трилон Б), предварительно нагретый до температуры 50°С с последующим прохождением через обтиры. После этого проволоку подавали во вторую ванну в раствор серной кислоты с последующим прохождением через обтиры. Контактное меднение проволоки осуществляли в третьей ванне в водном растворе, содержащем сульфат меди, с последующим прохождением через обтиры. Промывку омедненной проволоки осуществляли в четвертой ванне в воде с последующем прохождением через обтиры. На конечном этапе выполняли уплотняющую протяжку проволоки с использованием жидкой смазки, в качестве которой использовали водную эмульсию следующего состава: олеиновая кислота - 1,0%; сода кальцинированная - 0,4%; масло индустриальное - 0,1%; вода - 98,5%; намотку готовой проволоки.
Последующие примеры выполняли аналогично примеру 1, изменяя составы 1-й и 2-й ванн. Результаты приведены в таблице.
Таблица
№ опыта
Состав первой ванны, % по массе
Состав второй ванны, % по массе
Температура, °С
Сплошность покрытия
Пористость покрытия
Сцепление со сталью
1
Вода (98%) + двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (2%)
Раствор серной кислоты
50
Хорошее
Минимальная
Хорошее
2
1% раствор гидроксида натрия в воде(98%) + натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (2%)
Раствор серной кислоты(98%)+натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (2%)
40
Хорошее
Минимальная
Хорошее
3
1% раствор серной кислоты в воде
Раствор серной кислоты(95%)+этилендиаминтетрауксусная кислота (5%)
60
Хорошее
Минимальная
Хорошее
4
Вода (97%) +  тринатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты(3%)
Раствор серной кислоты
45
Хорошее
Минимальная
Хорошее
5
Вода (97%) + тетранатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (3%)
Раствор серной кислоты
55
Хорошее
Минимальная
Хорошее
Контроль сплошности покрытия проводили осмотром проволоки невооруженным глазом на расстоянии 25 см от контролируемой поверхности при естественном или искусственном освещении. Освещенность была не менее 300 лк при применении ламп накаливания. Оценку качества внешнего вида покрытий проводили на соответствие образцам-эталонам. При оценке внешнего вида учитывали состояние поверхности проволоки перед нанесением покрытий. Контроль прочности сцепления покрытия проводили методом изгиба. При проведении контроля проволоку с покрытием изгибали вручную под углом 90 градусов в одну сторону, затем в другую до излома. В месте излома не было отслаивания покрытия. Растрескивание покрытия не учитывалось. Контроль пористости покрытия проводили металлографическим методом. Таким образом, способ позволяет получить прочное сцепление покрытия с проволокой, сделать покрытие плотным и равномерным.