Konsep Asas
Kuprum elektrolitik, juga dipanggil kuprum katod, adalah hasil daripada penapisan elektro. Kuprum lepuh yang mengandungi kira-kira 99% kuprum dibuang ke dalam plat anod tebal, kuprum tulen dibuat menjadi kepingan permulaan nipis sebagai katod, dan kedua-duanya digantung dalam elektrolit asid sulfurik dan sulfat kuprum. Apabila arus terus dikenakan, kuprum larut daripada anod sebagai ion kuprum dan bergerak melalui elektrolit ke katod, di mana ia memperoleh elektron dan dimendapkan sebagai-kuprum katod ketulenan tinggi.
Proses ini berfungsi kerana bendasing berkelakuan berbeza di dalam sel. Logam asas seperti besi, zink dan nikel, yang lebih aktif daripada kuprum, larut ke dalam elektrolit bersama-sama dengan kuprum dan disimpan daripada memendap pada katod dengan mengawal potensi sel dan kimia elektrolit. Kekotoran mulia seperti emas dan perak, yang kurang aktif daripada tembaga, tidak larut; ia mengendap di bahagian bawah sel sebagai lendir anod, di mana ia dipulihkan sebagai-produk yang berharga. Tingkah laku terpilih itulah yang menjadikan penapisan elektrolitik sebagai laluan standard kepada tembaga ketulenan yang sangat tinggi.
Gred, Kesucian dan Standard
| Jawatan | Keperluan kesucian | Penggunaan biasa |
|---|---|---|
| Cu-CATH-1 | tembaga ditambah perak 99.95% minimum | rod wayar, bar bas kekonduksian tinggi-, produk elektrik kritikal |
| Cu-CATH-2 | tembaga ditambah perak 99.90% minimum | rod dawai am, peleburan aloi, kepingan dan jalur |
Di China, keperluan komposisi untuk kuprum katod ditetapkan oleh GB/T 467, di mana gred yang lebih tinggi memerlukan kuprum ditambah perak sekurang-kurangnya 99.95% dan gred kedua sekurang-kurangnya 99.90%. Keperluan yang setara untuk kuprum katod elektrolitik di Amerika Utara diliputi oleh ASTM B115, yang juga mentakrifkan prosedur pensampelan kerana kualiti katod dinilai berdasarkan lot dan bukannya pada satu helaian. Di bursa logam, jenama berdaftar dibahagikan kepada gred standard yang boleh dihantar dan gred gantian, dan perbezaan itu adalah salah satu sebab pembeli menentukan pendaftaran pertukaran bersama gred kimia.
Kesucian bukan satu-satunya faktor penerimaan. Kualiti fizikal katod, keadaan permukaan, pencemaran nodul dan sulfat, dan profil kekotoran sisa semuanya menjejaskan langkah pemprosesan seterusnya, kerana katod dicairkan atau terus dibuang ke dalam rod wayar, dan kemasukan atau kandungan oksigen yang tinggi di sana menjadi putus wayar dan kecacatan permukaan kemudian.
Daripada Katod kepada Rod Wayar dan Produk Aloi
Kebanyakan kuprum katod meninggalkan kilang penapisan untuk kilang rod. Rod dawai tembaga untuk konduktor elektrik dihasilkan melalui tuangan dan penggelek berterusan, dengan produk dilindungi oleh GB/T 3952 untuk pasaran China dan oleh ASTM B49 untuk rod tembaga elektrik. Kandungan oksigen dikawal rapi, kerana oksigen yang tinggi menyebabkan keliangan dan kebolehcabutan yang lemah, dan kekonduksian rod siap dijangka berada berhampiran bahagian atas julat kuprum tulen, dalam kawasan 100% IACS untuk gred kekonduksian-tinggi.
Laluan kedua membekalkan peleburan aloi. Katod dicaj terus ke dalam relau aruhan atau reverberatory dalam pengeluaran loyang, gangsa dan kupronikel, di mana kimia konsistennya adalah satu kelebihan: kerana tahap kekotoran sisa sudah rendah memasuki pengecasan, kedai cair memerlukan kurang pembetulan dan aloi siap kekal dalam julat komposisi yang ditetapkan oleh GB/T 5231 untuk gred tempa dan GB/T 117 gred tuangan.
Wayar dan kabel: kandungan oksigen kualiti katod adalah salah satu faktor utama dalam prestasi lukisan dan rintangan konduktor siap.
Busbar dan jalur: katod ketulenan tinggi menyuap barisan tuangan dan rolling berterusan untuk busbar elektrik, dengan kekonduksian disahkan pada produk siap.
Peleburan aloi: kimia sisa yang rendah mengekalkan haba loyang, gangsa dan kupronikel dalam spesifikasi tanpa operasi penapisan tambahan.
Oleh-pemulihan produk: lendir anod dari rumah sel yang sama membekalkan litar pemulihan emas, perak, selenium dan telurium.
Kawalan Kualiti Sepanjang Rantaian
Kuprum katod diterima pada analisis kimia yang melaporkan kuprum ditambah perak bersama-sama, kekotoran individu, dan selalunya sulfur dan oksigen. Kekonduksian elektrik produk hiliran diukur pada item siap dan bukannya diandaikan daripada sijil katod, kerana amalan peleburan dan tuangan boleh menambah oksigen dan mengurangkannya. Untuk rod dawai, ujian termasuk kekuatan tegangan dan pemanjangan, kilasan, kualiti permukaan dan ukuran rintangan, dengan prosedur pensampelan diambil daripada standard rod yang berkenaan.
Kebolehkesanan penting kerana lot katod boleh digabungkan dengan lot lain di kilang rod. Nombor haba atau nombor lot yang mengikut logam daripada katod melalui rod ke konduktor siap ialah perkara yang membolehkan kegagalan disiasat, dan amalan standard memerlukan dokumen pemeriksaan kepada EN 10204 jenis 3.1 untuk kegunaan akhir berkaitan elektrik dan tekanan-. Di mana proses pelanggan melibatkan lukisan lanjut, kandungan oksigen dan profil kekotoran hendaklah dipersetujui secara bertulis sebelum penghantaran dan bukannya diperiksa selepas gegelung sudah berada di garisan lukisan.
Salah Faham Biasa
Dua salah faham menyebabkan kebanyakan pertikaian. Yang pertama ialah menganggap nama gred sebagai boleh ditukar ganti: gred 99.90% bukan pengganti gred 99.95% dalam aplikasi kekonduksian-tinggi, kerana perbezaannya terletak tepat pada kekotoran yang mengurangkan kekonduksian. Yang kedua ialah mengandaikan bahawa ketulenan katod menjamin sifat produk siap; kilang rod dan kedai cair masih mengawal oksigen, struktur butiran dan kualiti permukaan, dan langkah tersebut menentukan sama ada katod-tulen tinggi menjadi konduktor yang boleh dipercayai atau gegelung sekerap.
Soalan Lazim
S: Apakah kuprum elektrolitik secara ringkas?
J: Ia adalah kuprum katod yang dihasilkan melalui penapisan elektro, di mana kuprum dilarutkan daripada anod kuprum lepuh dan dimendapkan dalam bentuk tulen pada helaian katod dalam asid sulfurik-elektrolit kuprum sulfat.
S: Bagaimanakah proses membuang kekotoran?
J: Logam asas seperti besi dan zink larut ke dalam elektrolit dan dihalang daripada memendap oleh kawalan potensi sel, manakala logam mulia seperti emas dan perak tidak larut dan mengendap sebagai lendir anod untuk pemulihan berasingan.
S: Piawaian manakah yang menentukan gred kuprum katod?
A: GB/T 467 menetapkan komposisi kuprum katod, dengan Cu-CATH-1 memerlukan kuprum ditambah perak sebanyak 99.95% minimum dan Cu-CATH-2 memerlukan 99.90% minimum. ASTM B115 meliputi tembaga katod elektrolitik dan pensampelannya di Amerika Utara.
S: Untuk apa kuprum katod digunakan?
J: Terutamanya untuk batang dawai kuprum tuangan berterusan ke GB/T 3952 atau ASTM B49, dan untuk mencairkan ke dalam aloi loyang, gangsa dan kupronikel di mana tahap kekotoran sisa yang rendah mengekalkan haba dalam spesifikasi.
S: Mengapa kandungan oksigen penting dalam rod dawai kuprum?
A: Oksigen tinggi membentuk zarah oksida dan keliangan yang memecahkan wayar semasa lukisan dan mengurangkan kualiti permukaan. Oleh itu, kilang rod mengawal oksigen dengan teliti, dan pengeluar hiliran sering menentukan kandungan oksigen maksimum.
S: Adakah ketulenan katod sahaja menentukan kualiti konduktor?
J: Tidak. Amalan tuang dan guling pada struktur bijian bentuk kilang rod, kandungan oksigen dan kualiti permukaan. Ketulenan katod menetapkan titik permulaan, bukan sifat siap.
