Медная проволока и способ изготовления медной проволоки

Медная проволока и способ изготовления медной проволоки

Реферат

 

Изобретение относится к медной проволоке, имеющей по существу единообразную однородную неориентированную зерновую структуру, по существу не содержащую столбчатых зерен. Это изобретение также относится к способу изготовления медной проволоки, включающему резку медной фольги для образования по крайней мере одной нити медной проволоки, при этом упомянутая фольга является отжигаемой электроосажденной медной фольгой, имеющей по существу единообразную однородную неориентированную зерновую структуру, по существу не содержащую столбчатых зерен, и имеет усталостную вязкость по крайней мере около 25% после отжига при 177^oС в течение 15 мин, и профилирование упомянутой нити проволоки для обеспечения требуемых формы поперечного сечения и размера упомянутой нити. Это изобретение также относится к способу изготовления медной проволоки, включающему протекание водного раствора электролита между анодом и катодом и приложение эффективного значения напряжения на анод и катод для осаждения медной фольги на катоде, при этом упомянутый раствор электролита имеет концентрацию свободных хлоридных ионов до около 5 ррm (млн^-1) и концентрацию органической добавки до около 0,2 ppm (млн^-1), резку упомянутой фольги для образования по крайней мере одной нити проволоки и профилирование упомянутой нити проволоки для обеспечения требуемой формы и размера поперечного сечения упомянутой нити. 3 с. и 40 з.п. ф-лы, 22 ил., 3 табл.

Изобретение относится к медной проволоке новой формы и к новому способу изготовления медной проволоки. Проволока отличается, по существу, равномерно неориентированной структурой зерна, которая, по существу, не имеет столбчатых зерен. Способ включает образование электроосажденной медной фольги с низко усталостной вязкостью, резку фольги для образования одного или более отрезков или пучков проволоки и придание формы отрезкам или пучкам для получения проволоки с требуемой формой поперечного сечения и размером.

Предшествующий уровень Обычные способы изготовления медной проволоки включают следующие этапы. Электролитная медь (электрорафинированная, или полученная электровыщелачиванием, или и та, и другая) расплавляется, разливается в медные заготовки в форме прутков и прокатывается в горячем состоянии до катанки. Катанку затем подвергают холодной обработке, когда ее пропускают через вытяжные штампы, которые систематически уменьшают диаметр, в то же время удлиняя проволоку. При обычной работе производители катанки разливают расплавленную электролитную медь в заготовки или пластины, поперечное сечение которых имеет, по существу, трапецеидальную форму с закругленными краями с площадью поперечного сечения около 7 квадратных дюймов (45,161 см²). Эту заготовку или пластину пропускают через подготовительный этап обрезки углов, и затем через 12 прокатных клетей, из которых она выходит в форме медной катанки или прутка диаметром 0,3125 дюйма (0,794 см). Медную катанку или пруток затем обжимают до проволоки требуемого размера посредством стандартных круглых вытяжных штампов. Обычно такое обжатие осуществляют в серии машин с конечным этапом отжига, в некоторых случаях с этапами промежуточного отжига для пластификации обработанной проволоки.

Обычный способ производства медной проволоки потребляет значительное количество энергии и требует дорогостоящих трудовых и капитальных затрат. При плавлении, разливке и операциях горячей прокатки продукт подвергается окислению и потенциальному загрязнению внешними материалами, как, например, огнеупорами и материалами валков, что может в дальнейшем вызвать проблемы при волочении проволоки, обычно в форме разрывов проволоки в процессе волочения.

Наиболее близким к заявленному техническим решением является способ получения электроосажденной медной фольги, раскрытый в патенте США N 5431803.

Недостатком этого способа является то, что он не предусматривает преобразования медной фольги в проволоку, как это раскрыто в предлагаемом способе.

Фактически, благодаря способу по изобретению, медная проволока изготовляется упрощенным и менее дорогостоящим образом в сравнении с известными способами, Способ по изобретению использует такие источники меди, как медная дробь, оксид меди или оборотную медь. Способ не требует применения известных этапов, включающих сначала изготовление медных катодов, затем плавление, разливка и горячая прокатка катодов для получения сырья для медной катанки.

Краткое описание изобретения Это изобретение относится к медной проволоке, имеющей, по существу, единообразную неориентированную зерновую структуру, которая, по существу, не имеет столбчатых зерен. Это изобретение также относится к способу изготовления медной проволоки, включающему резку медной фольги для образования, по крайней мере, одной нити или жилы медной проволоки, при этом упомянутая медная фольга является отжигаемой электроосажденной фольгой, по существу, не содержащей столбчатых зерен, и упомянутая фольга отличается тем, что ее усталостная вязкость составляет, по крайней мере, около 25% после отжига при температуре 177^oC в течение 15 минут; и придание формы или профилирование упомянутой нити или жилы проволоки для обеспечения требуемой формы поперечного сечения и размера. Это изобретение также относится к способу изготовления медной проволоки, включающему: протекание водного раствора электролита между анодом и катодом для осаждения медной фольги на катоде, упомянутый раствор электролита имеет концентрацию хлоридных ионов до около 5 ppm (частей на миллион) и концентрацию органической добавки до около 0,2 ppm; резку упомянутой фольги для образования, по крайней мере, одной нити или жилы проволоки; и придание формы или профилирование упомянутой нити или жилы проволоки для получения требуемой формы поперечного сечения и размера упомянутой нити или жилы проволоки.

Краткое описание чертежей В приложенных чертежах сходные части и детали обозначены сходными номерами позиций.

Фиг. 1 является технологической схемой, изображающей один вариант изобретения, в котором медь электроосаждается на вертикально расположенном катоде для получения медной фольги, фольга сдирается и удаляется с катода в виде нити медной проволоки и затем медной проволоке придается форма для получения медной проволоки с требуемыми формой поперечного сечения и размера.

Фиг. 2 является технологической схемой, изображающей второй вариант изобретения, в котором фольга электроосаждается на горизонтально расположенный катод для получения медной фольги, и затем фольга удаляется с катода, разрезается для получения одной или более нитей медной проволоки, и затем нитям медной проволоки придается форма с получением медной проволоки требуемых форм поперечного сечения и размеров.

Фигуры 3-20 изображают формы поперечного сечения проволоки, полученные в соответствии с изобретением.

Фиг. 21 является микрофотографией поперечного сечения образца фольги N 5 из примера 1 при увеличении 800^x; и Фиг. 22 является микрофотографией поперечного сечения образца фольги N 8 из примера 1 при увеличении 800^x.

Описание предпочтительных вариантов Медная проволока по изобретению обладает уникальной и новой комбинацией характеристик. В одном из вариантов эта проволока имеет, по существу, единообразную неориентированную зерновую структуру, которая, по существу, не имеет столбчатых зерен. В одном из вариантов проволока по изобретению, по существу, не имеет пористости. В одном из вариантов, проволока по изобретению, по существу, не имеет пограничных двойников. Термины "по существу, не имеет столбчатых зерен", "по существу, не имеет пограничных двойников", "по существу, не имеет пористости" относятся к факту, когда в большинстве примеров микроструктурного анализа или электронной микроскопии (ТЕМ) показано, что такая проволока не имеет столбчатых зерен, пограничных двойников и пористости, но в некоторых случаях в небольших количествах можно наблюдать образование столбчатых зерен, пограничных двойников и/или пористость. В одном из вариантов проволока по изобретению не имела окисных включений. Преимуществом проволоки по изобретению является то, что она легче подвергается волочению, чем известная проволока.

В одном из вариантов проволока по изобретению имеет средний размер зерен до около 8 микрон, и в одном из вариантов - в диапазоне от около 0,5 до около 8 микрон. В одном из вариантов проволока по изобретению после изготовления, но перед любым отжигом или термообработкой имеет средний размер зерна в диапазоне до около 5 микрон, и в одном из вариантов - в диапазоне от около 0,5 до около 5 микрон, и в одном из вариантов от около 1 до около 4 микрон.

В одном варианте проволока по изобретению имеет предел прочности на разрыв или растяжение (ППР) при 23^oC в диапазоне от около 6000 psi до около 95000 psi (от около 4218 до около 6678,5 кг/см²), в одном варианте от около 60000 psi до около 85000 psi (от около 4218 до около 5975,5 кг/см²), и в одном варианте от около 65000 psi до около 75000 psi (от 4569,5 до около 5272,5 кг/см²). В одном варианте ППР для этой проволоки при температуре 180^oC находится в диапазоне от около 22000 до около 32000 psi (от около 1546,6 до около 2249,6 кг/см²), в одном варианте от около 23000 psi до около 30000 psi (от около 1616,9 до около 2109 кг/см²), и в одном варианте от около 25000 psi до около 28000 psi (1757,5 до около 1968,4 кг/см²). В одном варианте коэффициент удлинения этой проволоки при температуре 23^oC составляет от около 8% до около 18%, в одном варианте от около 9% до около 16%, и в одном варианте от около 8% до около 14%. В одном варианте коэффициенты удлинения для этой проволоки при 180^oC составили от около 24% до около 45%, и в одном варианте от около 27% до около 41%, и в одном варианте от около 29% до около 38%.

В одном варианте медная проволока по изобретению является холоднокатанной для обжатия около 60%, и эта проволока имеет предел прочности на разрыв или растяжение в диапазоне от около 65000 psi до около 90000 psi (от около 4569,5 до около 6327 кг/см²), в одном варианте от около 70000 до около 75000 psi (от около 4921 до около 5272,5 кг/см²), и коэффициенты удлинения от около 0% до около 4%, и в одном варианте от около 0% до около 2%, и в одном варианте до около 1%.

В одном варианте медная проволока по изобретению является холоднокатанной для обжатия около 60% и затем подвергнута обжигу при температуре около 200^oC в течение двух часов. Эта проволока имеет предел прочности на разрыв в диапазоне от около 25000 psi до около 40000 psi (от около 1757,5 до около 2812 кг/см²), и в одном варианте от около 27000 psi до около 30000 psi (от около 1898,1 до около 2109 кг/см²), и коэффициент удлинения, по крайней мере, около 30%, и в одном варианте от около 30% до около 40%.

В одном варианте медная проволока по изобретению имеет электропроводность, по крайней мере, около 100% IACS (International Annealed Copper Standart), и в одном варианте от около 100% до около 102,7% IACS.

В одном варианте изобретение относится к способу изготовления медной проволоки, включающему: резку медной фольги для образования, по крайней мере, одной нити медной проволоки, при этом упомянутая медная фольга является отжигаемой электроосажденной медной фольгой, имеющей, по существу, однородную единообразную неориентированную зерновую структуру, которая, по существу, не содержит столбчатых зерен, и которая имеет усталостную вязкость, по крайней мере, около 25% после отжига при температуре 177^oC в течение 15 минут; и придание формы упомянутой стренге медной проволоки с получением требуемых формы поперечного сечения и размера упомянутой стренги.

Медные фольги, используемые в соответствии с этим способом являются электроосажденными медными фольгами с высокой усталостной вязкостью, которые обладают уникальным и новым сочетанием характеристик. Эти фольги являются отжигаемыми при низкой температуре фольгами, имеющими, по существу единообразную неориентированную зерновую структуру, по существу, не имеющую столбчатых зерен, упомянутые фольги имеют усталостную вязкость, по крайней мере, около 25% после отжига при температуре 177^oC в течение 15 минут. В одном из вариантов эти фольги являются отожженными фольгами с усталостной вязкостью, про крайней мере, около 65%. Методика измерения усталостной вязкости приведена в способе испытаний 2.4.2.1 стандарта IPC-TM-650. Усталостная вязкость расчитывается, используя следующее уравнение.

В уравнении (I) D_f - усталостная вязкость (дюйм/дюйм (100,0%) или см/см (100,0%), N_f - количество циклов до разрушения, E - предел прочности на разрыв (psi = 0,073 кг/см²), E - модуль упругости (psi = 0,0703 кг/см²), t_m - толщина жилы (дюйм = 2,54 см), t - толщина образца микрометра (дюйм = 2,54 см), p - радиус кривизны оправки (дюйм = 2,54 см) в диапазоне от 0,005 мм (0,0002 дюйма).

В одном из вариантов эти медные фольги имеют высокий предел прочности на разрыв для обеспечения легкости обращения и контроля качества поверхности и высокий коэффициент удлинения при повышенных температурах для снижения растрескивания. В одном из вариантов медные фольги имеют регулируемые низкие профили. В одном из вариантов медные фольги не имеют окисных включений.

В одном из вариантов эти медные фольги имеют, по существу, единообразную неориентированную зерновую структуру, которая, по существу, не имеет столбчатых зерен. В одном из вариантов эти фольги, по существу, не имеют пограничных двойников. В одном из вариантов медные фольги, по существу, не имеет пористости. Как упоминалось выше, выражения "по существу, не имеет столбчатых зерен", " по существу, не имеют пограничных двойников", "по существу, не имеют пористости" относятся к факту, когда в большинстве примеров микроструктурного анализа и электронной микроскопии (TEM) фольг по изобретению показано, что эти фольги не имеют столбчатых зерен, пограничных двойников, пористости, но в некоторых случаях можно наблюдать в небольших количествах образование столбчатых зерен, пограничных двойников и/или пористость.

В одном из вариантов эти медные фольги после изготовления перед любой термообработкой или отжигом имеют средний размер зерна в диапазоне до около 3 микрон, в одном из вариантов - в диапазоне от около 0,5 до около 3 микрон, и в одном из вариантов - от около 1 до около 2 микрон. В одном из вариантов эти фольги были подвергнуты термообработке при 177^oC в течение 15 минут, и эти фольги имели средний размер зерна до около 5 микрон, в одном из вариантов - от около 1 до около 5 микрон, и в одном из вариантов - от около 2 до около 4 микрон. В одном варианте эти фольги были подвергнуты термообработке при температуре, превышающей 200^oC в течение, по крайней мере, около 30 минут и эти фольги имели средний размер зерна до около 8 микрон, и в одном варианте - от около 3 до около 8 микрон, и в одном варианте - от коло 4 до около 7 микрон.

В одном варианте эти медные фольги после изготовления перед любым отжигом или термообработкой имели ППР при температуре 23^oC в поперечном направлении в диапазоне от около 60000 psi (4218 кг/см²) до около 95000 psi (6678,5 кг/см²), в одном из вариантов от около 60000 psi (4218 кг/см²) до около 85000 psi (5975,5 кг/см²), и в одном варианте от около 65000 psi (4569,5 кг/см²) до около 75000 psi (5272,5 кг/см²) при использовании способа испытаний 2.4.18 стандарта IPC-TM-650. В одном варианте ППР (предел прочности на растяжение или разрыв) для этих фольг при температуре 180^oC в поперечном направлении находится в диапазоне от около 22000 psi (1546,6 кг/см²) до около 32000 psi (2249,6 кг/см²), в одном варианте от около 23000 psi (1616,9 кг/см²) до около 30000 psi (2109 кг/см²), и в одном варианте до около 25000 psi (1757,5 кг/см²) до около 28000 psi (1968,4 кг/см²) при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициент удлинения для этих фольг при температуре 23^oC в поперечном направлении составил от около 8% до около 18%, в одном варианте - от около 9% до около 16%, и в одном варианте - от около 9% до около 14% при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициенты удлинения для этих фольг при температуре 180^oC в поперечном направлении составляли от около 24% до около 45%, в одном варианте - от около 27% до около 41%, и в одном варианте - от около 29% до около 38%, используя вышеупомянутую методику испытаний.

В одном варианте эти медные фольги подвергали термообработке или отжигу при температуре 177^o в течение 15 минут, и ППР для этих фольг при температуре 23^oC в поперечном направлении находился в диапазоне от около 42000 psi (2952,6 кг/см²) до около 70000 psi (4921 кг/см²), в одном варианте - от около 44000 psi (3093,2 кг/см²) до около 65000 psi (4569,5 кг/см²), и в одном варианте - от около 46000 psi (3233,8 кг/см²) до около 60000 psi (4218 кг/см²), при использовании вышеупомянутой методики испытаний, а именно, способ испытаний 2.4.18 стандарта IPC-TM-660. В одном варианте ППР для этих фольг при температуре 180^oC в поперечном направлении находился в диапазоне от около 22000 psi (1546,6 кг/см²) до около 32000 psi (2249,6 кг/см²), в одном варианте - от около 23000 psi (1616,9 кг/см²) до около 30000 psi (2109 кг/см²), и в одном варианте - от 25000 psi (1757,5 кг/см²) до около 28000 psi (1968,4 кг/см²) при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициент удлинения для этих фольг при температуре 23^oC в поперечном направлении составляли от около 15% до около 31%, в одном варианте - от около 17% до около 27%, и в одном варианте - от около 19% до около 23% при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициенты удлинения для этих фольг при температуре 180^oC в поперечном направлении составляли от около 24% до около 45%, в одном варианте - от около 27% до около 40%, и в одном варианте - от около 29% до около 37% при использовании вышеупомянутой методики испытаний.

В одном варианте медные фольги были подвергнуты термообработке или отжигу при температуре, превышающей около 200^oC в течение промежутков времени около 30 минут или более, и ППР для этих фольг при испытании при температуре 23^oC в поперечном направлении находился в диапазоне от около 36000 psi (2530,8 кг/см²) до около 48000 psi (3374,4 кг/см²), в одном варианте - от около 38000 psi (2671,4 кг/см²) до около 46000 psi (3233,8 кг/см²), и в одном варианте - от около 40000 psi (2812 кг/см²) до около 45000 psi (3163,5 кг/см²) при использовании методики испытаний Test Method 2.4.18 стандарта IPC-TM-650. В одном варианте ППР для этих фольг при испытании при температуре 180^oC в поперечном направлении находился в диапазоне от около 22000 psi (1546,6 кг/см²) до около 32000 psi (2249,6 кг/см²), в одном варианте - от около 23000 psi (1616,9 кг/см²) до около 30000 psi (2109 кг/см²), и в одном варианте - от 25000 psi (1757,5 кг/см²) до около 28000 psi (1968,4 кг/см²) при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициенты удлинения для этих фольг при испытании при температуре 23^oC в поперечном направлении составили от около 25% до около 36%, в одном из вариантов - от около 25% до около 34%, и в одном варианте - от около 27% до около 32% при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициенты удлинения для этих фольг при испытании при температуре 180^oC в поперечном направлении составляли от около 25% до около 48%, в одном варианте - от около 27% до около 42%, и в одном из вариантов - от около 29% до около 38% при использовании вышеупомянутой методики испытаний. В одном варианте коэффициенты удлинения для этих фольг при испытании при температуре 180^oC в поперечном направлении составляли от около 25% до около 48%, в одном варианте - от около 27% до около 42%, и в одном варианте от около 29% до коло 38% при использовании вышеупомянутой методики испытаний.

В одном варианте эти медные фольги после получения перед любым отжигом или термообработкой имеют усталостную вязкость в поперечном направлении в диапазоне от около 15% до около 60%, в одном из вариантов - от около 15% до около 55%, и в одном варианте - от около 20% до около 50% при использовании методики испытаний Test Method 2.4.2.1 стандарта IPC-TM-650. В одном варианте эти фольги были подвергнуты термообработке при температуре 177^oC в течение 15 минут, и усталостная вязкость в поперечном направлении для этих фольг составляла, по крайней мере, около 25%, в одном варианте - в диапазоне от около 45% до около 90%, в одном варианте - от около 55% до около 80%, и в одном варианте от около 65% до около 75%. В одном варианте эти фольги подвергали термообработке при температуре, превышающей около 200^oC в течение, по крайней мере, около 30 минут, и усталостная вязкость в поперечном направлении для этих фольг составила, по крайней мере, около 65%, в одном варианте - в диапазоне от около 65% до около 120%, и в одном варианте от около 65% до около 110%, и в одном варианте от 65% до около 100%.

В одном варианте эти медные фольги после изготовления, но перед любым отжигом или термообработкой выдерживали от около 150 до 270 изгибающих циклов до разрыва при использовании 2 мм в поперечном направлении и приложенной к фольге нагрузке, равной 84 граммам, в одном варианте - от около 170 до около 270 изгибающих циклов, и в одном варианте - от около 190 до около 250 изгибающих циклов до разрыва. В одном варианте эти фольги подвергали термообработке при температуре 177^oC в течение 15 минут, и эти фольги выдержали от около 220 до около 360 изгибающих цикла до разрыва, в одном варианте - от 240 до около 340 изгибающих циклов, и в одном варианте - от около 260 до около 320 изгибающих циклов до разрыва. В одном варианте эти фольги подвергали термообработке при температуре, превышающей около 200^oC в течение около 30 минут, и эти фольги выдержали от около 260 до около 500 циклов изгибания до разрыва, в одном варианте - от около 300 до около 440 циклов изгибания, и в одном варианте - от около 340 до около 400 циклов изгибания до разрыва.

Медные фольги, используемые для изготовления медной проволоки, обычно имеют шероховатость матовой неполированной боковой стороны необработанной фольги, R_tm, от около 1 до около 10 микрон, в одном варианте от около 2 до около 8 микрон и в одном варианте от около 3 до около 6 микрон. R_tm является средним значением максимального размаха или амплитуды (от максимума до минимума) вертикального расстояния из каждых пяти последовательных выборочных длин, и может быть измерено, используя профилометр Surftronic 3, поставляемый фирмой Rank Taylor Hobson, ltd, Leicester, England. Для блестящей стороны этих фольг R_tm обычно составляет менее, чем около 6 микрон, в одном варианте менее, чем около 5 микрон, и в одном варианте - в диапазоне от около 2 до около 6 микрон, (и в одном варианте) в диапазоне от около 2 до около 5 микрон.

Веса этих медных фольг обычно находились в диапазоне от 1/8 до около 14 унций на квадратный фут (38,104 - 4367,67 г/м²), в одном варианте от около 1/4 до около 6 унций на квадратный фут (76,208-1829,0 г/м²), в одном варианте от около 3/8 до около 6 унций на квадратный фут (114,31 - 1829,0 г/м²), и в одном варианте от около 1/2 до 2 унций на квадратный фут (157,416-609,667 г/м²). В одном варианте эти фольги имели веса около 1/2, 1 или 2 унций на квадратный фут (157,416-304,834 или 609,667 г/м²). Фольга, имеющая вес 1/2 дюйма на квадратный фут (157,416 г/м²), имела номинальную или паспортную толщину около 17 микрон. Фольга, имеющая вес 1 унцию на квадратный фут (304,834 г/м²), имела номинальную или паспортную толщину около 35 микрон. Фольга, имеющая вес 2 унции на квадратный фут (609,667 г/м²), имела номинальную толщину около 70 микрон. В одном варианте эти фольги имели толщину от около 10 до около 250 микрон. R_tm для более тонких фольг имеет тенденцию быть ниже, чем для более толстых фольг. Так, например, для фольг, имеющих вес 1/2 унции на квадратный фут (157,416 г/м²), значение R_tm матовой стороны необработанной фольги составляла от около 1 до около 4 микрон, тогда как для фольг, имеющих вес 2 унции на квадратный фут (609,667 г/м²), в одном варианте значение R_tm матовой стороны необработанной фольги находилось в диапазоне от около 5 до около 7 микрон.

В одном варианте, изобретение относится к способу изготовления медной проволоки, который включает электроосаждение медной фольги с использованием раствора электролита, содержащего критические концентрации хлоридных ионов на уровне от около 5 ppm (частей на миллион) или ниже и, предпочтительнее, нулевом, и органических добавок (например, животного клея) около 0,1 ppm (частей на миллион) или менее, и, предпочтительнее, нулевом, затем резку фольги для получения одной или более нитей (жил), и затем придание формы нитям проволоки для получения нитей с требуемыми формой поперечного сечения и размером.

Раствор электролита получают путем растворения перерабатываемого медного сырья, которое может быть медной дробью, окислом меди или оборотной медью, в растворе серной кислоты. Медное перерабатываемое сырье, серная кислота и вода, предпочтительнее, являются материалами с высокой степенью чистоты. Раствор электролита может быть подвергнут очистке или фильтрации перед введением в гальваническую ячейку. При наложении напряжения между анодом и катодом на катоде происходит электроосаждение меди. Электрический ток, предпочтительнее, является постоянным током или переменным током с постоянным смещением.

Катод может быть установлен вертикально или горизонтально и имеет форму цилиндрической оправки. Анод примыкает к катоду и имеет изогнутую форму, соответствующую изогнутой форме катода для обеспечения одинакового зазора между анодом и катодом. Зазор между катодом и анодом обычно составляет от около 0,2 до около 2 см. В одном варианте анод является нерастворимым и изготовлен из свинца, свинцового сплава или титана, покрытого металлом платиновой группы (т.е. Pt, Pd, Ir, Ru) или их окислами. Катод имеет гладкую поверхность, на которой электроосаждается медь, и эта поверхность в одном варианте изготовлена из нержавеющей стали, плакированной хромом нержавеющей стали, титана.

В одном варианте электроосажденная медная фольга образуется на горизонтально установленном вращающемся цилиндрическом катоде, и затем сдирается в виде тонкого полотна при вращении катода. Это тонкое полотно медной фольги разрезают для получения одной или более нитей или жил медной проволоки и затем нитям или жилам медной проволоки придают форму или профилируют для получения требуемых формы и размера поперечного сечения.

В одном варианте медная фольга электроосаждается на вертикально установленном катоде для получения тонкой цилиндрической оболочки меди вокруг катода. Эта цилиндрическая оболочка сдирается для получения тонкой нити или жилы медной проволоки, которая сдирается с катода и затем профилируется для получения требуемых формы и размера поперечного сечения.

Скорость течения раствора электролита через зазор между анодом и катодом обычно находится в диапазоне от около 0,2 до около 3 м/сек., в одном варианте от около 0,5 до около 2,5 м/сек., и в одном варианте от около 0,7 до около 2 м/сек. Раствор электролита обычно имеет свободную концентрацию серной кислоты в диапазоне от около 10 до около 150 г/л, в одном варианте от около 40 до около 110 г/л и в одном варианте от около 50 до около 90 г/л. Температура раствора электролита в гальванической ячейке обычно находится в диапазоне от около 40^oC до около 80^oC, и в одном варианте от около 45^oC до около 75^oC и в одном варианте от около 50^oC от около 70^oC. Концентрация ионов меди (содержащихся в CuSO₄) обычно находится в диапазоне от около 50 до около 130 г/л, в одном варианте от около 65 до около 115 г/л, и в одном варианте от около 80 до около 100 г/л. Плотность тока является критической и находится в диапазоне от около 500 до около 2000 ампер на квадратный фут (от около 5376,34 до около 21505,38 а/м²), в одном варианте от 500 до около 1700 ампер на квадратный фут (5376,34 - 18279,6 а/м²), и в одном варианте от около 600 до около 1400 ампер на квадратный фут (от около 6451,61 до около 15053,76 а/м²).

В одном варианте медь электроосаждали, используя вертикально установленный катод, вращающийся с тангенциальной скоростью до около 400 м/сек., в одном варианте от около 10 до около 175 м/сек., в одном варианте от около 50 до около 75 м/сек., и в одном варианте от около 60 до около 70 м/сек. В одном варианте раствор электролита протекал вверх между вертикально установленными катодом и анодом со скоростью в диапазоне от около 0,1 до около 10 м/сек, в одном варианте от около 1 до около 4 м/сек., и в одном варианте от около 2 до около 3 м/сек.

Уровень нежелательных примесей (не хлоридных ионов) в растворе электролита обычно составлял менее, чем около 10 г/л, в одном варианте от около 0,2 до около 5 г/л, и в одном варианте от около 0,4 до около 2 г/л. Эти примеси включают фосфаты, мышьяк, цинк, нежелательные органические примеси и т.п.).

Концентрация свободных хлоридных ионов в рабочем растворе электролита является решающей, и предпочтительнее, равна нулю, но практически находится в диапазоне до около 5 ppm (частей на миллион), в одном варианте до около 3 ppm (частей на миллион), и в одном варианте до около 1 ppm (частей на миллион). Концентрация хлоридных ионов может быть меньше, чем около 0,5 ppm (частей на миллион), в одном варианте менее, чем около 0,1 ppm (частей на миллион), и в одном варианте меньше, чем около 0,05 ppm (частей на миллион), и в одном варианте меньше, чем около 0,2 ppm (частей на миллион). Хлоридные ионы могут добавляться в раствор электролита в виде HCl или NaCl или других, содержащих свободный хлоридный ион соединений, но концентрация таких хлоридных ионов должна поддерживаться на упомянутом выше уровне. Термин "рабочий раствор электролита", используемый в настоящем описании, относится к раствору электролита после введения его в действующую гальваническую ячейку. Способ измерения низких концентраций хлоридного иона в растворе электролита включает использование нефелометрии и реагента, который образует нерастворимый осадок с хлоридными ионами. При использовании нефелометра содержание хлоридного иона в образце может быть количественно измерено на уровнях порядка 0,01 ppm (млн^-1).

Решающим является то, что концентрация органических добавок в раствор электролита должна находиться в диапазоне до около 0,2 ppm (млн^-1), в одном варианте до около 0,1 ppm (млн^-1). В одном варианте не добавляли органических добавок, и, следовательно, концентрация упомянутых органических добавок равнялась нулю. При использовании органических добавок этими добавками могут быть один или более желатинов. Желатины, которые здесь являются полезными, являются гетерогенными смесями водорастворимых протеинов, производных коллагена. Предпочтительным желатином является животный клей. Органические добавки могут быть выбраны из группы, включающей сахарин, кофеин, мелассу или черную патоку, гуаровую камедь (guar gum), гуммиарабик или аравийскую камедь, тиомочевину, полиалкиленгликоли, (Например, полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полиизопропиленгликоль и т.д.), дитиотреитол, аминокислоты (например, пролин, гидроксипролин, цистеин и т.д.), акриламид, сульфопропилдисульфид, тетраэтил тиурамдисульфид, спиртоокиси (например окись этилена, окись пропилена и т.п.), алкансульфонаты сульфония, тиокарбомилдисульфид, или производные или смеси двух или более из них.

Медные фольги, полученные в гальванической ячейке, являются отжигаемыми при низкой температуре фольгами. В одном варианте перед превращением в проволоку эти фольги подвергались термообработке или отжигались при подходящей температуре в течение соответствующего эффективного периода времени для индуцирования релаксации напряжений и повышения вследствие этого усталостной вязкости. Температура термообработки обычно находилась в диапазоне от около 120^oC до около 400^oC, в одном варианте от около 140^oC до около 300^oC, и в одном варианте от около 160^oC до около 250^oC. Продолжительность термообработки зависит от специального способа, посредством которого осуществляют термообработку. Например, термообработка может осуществляться одним или более следующих путей: в сушилке или воздушной печи, в печи в инертной атмосфере, в вакууме, посредством излучения и/или непосредственного контакта. Альтернативно, термообработка может осуществляться путем омического нагрева, или резистивного нагрева полосы фольги, нагрева в формовочном прессе, или путем последующей прокалки после наслаивания. Решающим является то, что время термообработки при подходящей температуре является достаточно продолжительным для того, чтобы закончили свое превращение кристаллическая структура, дефекты и дислокации в медной фольге. Например, большое количество фольги в больших периодических печах требует относительно продолжительного времени термообработки, главным образом для нагрева печи, внутренних оболочек (оберток) на валках, и воздуха, удерживаемого между оболочками. Непрерывный процесс термообработки как раз наоборот требует короткого промежутка времени термообработки, поскольку только медная фольга, поступающая в печь, доведена до конкретной температуры. Обычно время термообработки составляет от около 0,001 до около 24 часов, в одном варианте от около 0,01 до около 6 часов, и в одном варианте от около 0,03 до около 3 часов.

В одном варианте используется вращающийся катод, и медная фольга сдирается при вращении катода. Фольга разрезается в течение одного или нескольких этапов резки для образования множества жил или узких полосок или лент меди, имеющих приблизительно прямоугольную форму поперечного сечения. В одном варианте используются два последовательных этапа резки. В одном варианте фольга имела толщину в диапазоне от около 0,001 до около 0,050 дюйма (0,00254-0,127 см), или от около 0,004 до около 0,010 дюйма (0,01016 - 0,0254 см). Фольга режется на жилы, имеющие ширину от около 0,25 до около 1 дюйма (0,635 - 2,54 см) или от около 0,3 до около 0,7 дюйма (0,762 - 1,778 см) или около 0,5 дюйма (1,27 см). Эти жилы затем разрезаются до ширины, составляющей от около 1 до около 3 толщин фольги, в одном варианте отношение ширины к толщине составляет от около 1,5:1 до около 2:1. В одном варианте 6 - унциевую фольгу (1829 г/м²) резали на жилы, имеющие поперечное сечение около 0,008х0,250 дюйма (0,02032х0,635 см), затем разрезали до поперечного сечения около 0,008х0,012 дюйма (0,02032х0,03048). Жилы затем прокатывали или волочили для получения жилы с требуемой формой и размером поперечного сечения.

В одном варианте медь электроосаждалась на вращающемся катоде, который имел форму цилиндрической оправки медной фольги, до тех пор, пока толщина меди на катоде не достигала от около 0,005 до около 0,050 дюйма (0,0127-0,127 см) или от около 0,010 до около 0,030 дюйма (0,0254 см - 0,0762 см) или около 0,020 дюйма (0,0508 см). Электроосаждение меди затем прекращали и поверхность меди промывали и высушивали. Для надрезания меди на тонкие жилы, которые затем сдирались с катода использовали продольнорезательный надрезающий резак с одним ножом. Продольнорезательный надрезающий резак перемещается по длине катода при его вращении. Продольнорезательный резак надрезает или задирает медь в пределах около 0,001 дюйма (0,00254 см) поверхности катода. Ширина отрезаемой жилы меди в одном варианте составляла от около 0,005 до около 0,050 дюйма (0,0127 - 0,127 см), или около 0,010 до около 0,030 дюйма (0,00254-0,762 см), или около 0,020 дюйма (0,0508 см). В одном варианте медная жила имела квадратное или почти квадратное поперечное сечение от около 0,005х0,005 дюйма (0,0127х0,127 см) до около 0,050х0,050 дюйма (0,127х0,127 см), или около 0,010х0,010 дюйма (0,0254х0,0254 см) до 0,030х0,030 дюйма (0,0762х0,762 см) или около 0,020х0,020 дюйма (0,0508х0,0508 см). Медную жилу затем прокатывали или волочили для получения требуемых формы и размера поперечного сечения.

В одном варианте жилы проволоки прокатывали, используя одну или серию профилирующих станов Turks head, который в каждом профилирующем прокатном стане жилы протягиваются через пару противолежащих жестко закрепленных формообразующих или профилирующих роликов. В одном варианте эти ролики имеют канавки для изготовления форм (например, прямоугольной, квадратной и т.д.) с закругленными кромками. Можно использовать станы Turks head с внешним приводом, в котором ролики являются приводными. Скорость стана Turks head может составлять от около 100 до около 5000 футов в мин. (0,5080 - 25,40 м/сек), в одном варианте от около 300 до около 1500 футов в минуту (1,524 - 7,620 м/сек), и в одном варианте около 600 футов в минуту (3,048 м/сек).

В одном варианте жилы медной пр