Способ удаления слоя металла с неметаллической подложки

 

Использование: к электротехнической обработке металлов. Способ удаления слоя металла с неметаллической подложки, преимущественно медной фольги с текстолитовой подложки в ломе и отходах плат, включает воздействие, преодолевающее силу сцепления металла с неметаллической подложкой, и механическое отделение отслаивающего металла с подложки, причем неметаллическую подложку с металлическим слоем непрерывно поступательно перемещают, перемещающийся материал подвергают высокоскоростному нагреву со стороны металлического слоя до отслаивания последнего с подложки с последующим резким охлаждением перед механическим отделением, причем нагрев металлического слоя могут осуществлять со скоростью 5000 - 50000°С, а охлаждение путем закалки водой, причем в течение времени, достаточного для начала интенсивного испарения неметаллической подложки. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электротехнической обработки металлов, в частности к способам удаления слоя металла с неметаллической подложки, и может найти преимущественное использование при переработке лома и брака с фольгированого текстолита, плат и т.п. в различных областях промышленности.

Известен способ переработки промышленных отходов, особенно проводниковых плат, включающий измельчение исходного сырья в шаровой мельнице до фракции > 1 мм металлической фракции и < 1 мм неметаллической фракции с последующей электростатической сепарацией измельченной массы [1].

Этот способ недостаточно эффективен, так как требуется измельчение исходного материала до сильно мелких фракции, а применение электростатической сепарации не обеспечивает полного разделения металла и неметалла.

В качестве прототипа выбран способ удаления металла с неметаллической поверхности, в котором на плату со стороны, противоположной стороне, где расположено металлическое покрытие, например фольги или другого металлического слоя, устанавливают Г-образный электрод, обеспечивая контакт последнего со всей поверхностью нижнего края слоя металлического покрытия. Затем полученный комплект устанавливают в прижимное устройство и плотно прижимают друг к другу болтами, расположенными по периметру прижимного устройства, на расстоянии от края перерабатываемого материала (для обеспечения надежного контакта между нижними краями удаляемого слоя металла и электрода. После этого верхний край удаляемого слоя металла соединяют с вторым электродом, ширина которого должна быть не менее ширины металлического слоя. Контакт второго электрода с удаляемым металлическим слоем должен быть такой же надежности, что и контакт его нижнего края с Г-образным электродом. Электроды соединяют с источником импульсного тока. Затем между удаляемым слоем металлического покрытия и электродом пропускают импульс тока, амплитудное значение которого определяют из соотношения I_m ≥ где m - масса покрытия; F_c - сила сцепления на единицу площади; h_экв - усредненная по длине толщина покрытия, ρ - плотность покрытия; l - длина покрытия.

Сила тока выбирается таким образом, чтобы при его протекании по металлическому слою электродинамическая сила была больше силы сцепления удаляемого металла с подложкой. При пропускании тока происходит также разогрев отрываемого металла, также способствующий его отрыву.

Недостатками этого способа являются следующие: многочисленность и трудоемкость подготовительных операций, что в значительной степени снижает эффективность способа; формы электродов и прижимного устройства зависят от формы перерабатывающего материала, что также делает известный способ неэффективным и трудоемким; для надежного удаления металлического слоя необходим контакт по всей ширине его в нижнем крае, вследствие чего снижается эффективность; поскольку электроды должны контактировать у верхнего и нижнего краев отрываемого металлического слоя на какую-то конкретную реальную высоту, то на этих участках отрываемого слоя не возникает ни электродинамическая сила, ни разогрев металлического покрытия, поэтому это потребует механической сдирки после демонтажа всей установки и извлечения перерабатываемого материала, что также снижает эффективность этого способа; периодичность способа.

Цель изобретения - сохранение материала подложки с одновременным удалением фольги с неметаллической подложки за счет исключения тормозящих факторов и упрощения конструктивного исполнения.

Цель достигается тем, что в способе удаления слоя металла с неметаллической подложки, включающем воздействие, преодолевающее силу сцепления металла с неметаллической подложкой, и механическое отделение отслоившегося слоя металла, предусмотрены следующие технологические отличия: перерабатываемый материал непрерывно перемещают поступательно, предпочтительно горизонтально; металлический слой перемещающегося материала подвергают высокоскоростному нагреву до отслаивания последнего от неметаллической подложки; нагрев металлического слоя осуществляют со скоростью 5000-50000^оС/с; нагретый металлический слой подвергают резкому охлаждению, например закалкой водой.

Сущность предложенного способа удаления слоя металла с неметаллической подложки заключается в следующем.

С помощью системы роликов, расположенных один над другим, осуществляют правку исходного перерабатываемого материала и непрерывное поступательное перемещение правленных материалов металлическим слоем сверху. При этом ролики установлены таким образом, что допускают правку и перемещение материалов равной толщины.

По ходу перемещения правленного материала установлен источник высокоскоростного нагрева, осуществляющий нагрев металлического слоя со скоростью 5000-50000^оС/с, например мощная горелка, высокочастотный индукционный подогреватель или любой другой пригодный источник. Нагревание продолжается до отслаивания металлического слоя от неметаллической подложки. Отслаивание проходит вследствие спонтанного образования паров материала подложки на стыке металл-неметалл. Далее нагретый материал подвергают резкому охлаждению, например закалке водой, что приводит к окончательному отрыву металлического слоя от неметаллического. Лабораторные исследования показали, что при скорости нагрева менее 5000^оС/c имеются случаи сохранения достаточной адгезии металлического слоя к подложке и отделение их затруднено, а нагрев со скоростью выше 50000^оС/с к дальнейшему повышению эффективности температурного воздействия не показало.

Фольгированный медью гетинакс, применяемый для изготовления радиосхем с размерами 2 х 100 х 400 мм с толщиной медного слоя 0,12 мм, пропустили в индукторе высокочастотного нагревателя 25 кГц. После чего образец помещали в воду. При этом произошло отслоение медной фольги от пластика на всей поверхности, подвергнутой термообработке. Аналогичные результаты получены при разделении двухстороннего пластика на основе стеклотекстолита. Высокая скорость термообработки приводит к отрыву фольги за счет деструкции клеевого слоя пластика, прилегающего к фольге, резкому снижению сил сцепления металла с подложкой. Конкретная частота и время обработки зависят только от вида обрабатываемого сырья. Установка по отделению металлической фольги от неметаллической подложки состоит из прокатной клети с прижимными валками, нагревателя, прокатной клети, холодильника, бункеров для разделенных продуктов. В клеть подают материал, который проходит сквозь нагреватель, а затем с помощью валков направляются в холодильник, а затем разделяют и направляются в бункеры.

П р и м е р 1. Гетинакс толщиной 1,2 мм нагревался газовой горелкой со стороны фольги толщиной 0,12 мм с различной скоростью. Температура фольги контролировалась точечной термопарой. Скорость нагрева задавалась температурой горелки и временем термообработки образца. Процесс нагрева заканчивался при 500^оС.

При нагреве со скоростью ниже 5000^оС/c происходят прогревание и термическое разложение материала подложки.

П р и м е р 2. В условиях примера 1 образец нагревался со скоростью нагрева 2000^оС/с. Происходил термоудар связки фольга-пластик, ее деструкция с газовыделением и отрыв фольги от пластика.

П р и м е р 3. В условиях примера 1 образец нагревался со скоростью 50000^оС/с. При этом наблюдается отслаивание пластика фольги, однако начинается окисление фольги за счет кислорода окружающей среды.

П р и м е р 4. В условиях примера 1 образец нагревался со скоростью 5000^оС/c. При этом происходит отрыв фольги от пластика с дополнительной мехобработкой, например вращающейся металлической щеткой. Зон остатков фольги на пластике не обнаружено.

Как видно из примера 1, в низкоскоростном нагреве происходит деструкция пластика за счет его перегрева.

В остальных случаях разрушался лишь клеевой слой.

Аналогичные результаты получены на других видах сырья. Суммарная погрешность измерений оценивается 10%.

Предложенный способ обладает следующими преимуществами перед способом-прототипом: подготовительные операции сокращены до минимума - осталась лишь правка исходного материала; переход от одной формы исходного материала к другой или изменение его толщины не требует изменения оснастки и происходит без остановок и переналадки; предложенный способ является непрерывным, следовательно более эффективным; нет необходимости в обеспечении надежных электрических контактов.

Все это делает предложенный способ высокоэффективным, простым в осуществлении и надежным в работе.

Формула изобретения

1. СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СЛОЯ МЕТАЛЛА С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКИ преимущественно медной фольги с текстолитовой подложки в ломе и отходах плат, включающий воздействие, преодолевающее силу сцепления металла с неметаллической подложкой, и механическое отделение отслоившегося металла с подложки, отличающийся тем, что, с целью сохранения материала подложки с одноврменным удалением фольги, исключения тормозящих факторов и упрощения конструктивного исполнения, неметаллическую подложку по слоям металла непрерывно поступательно перемещают, перемещающийся материал подвергают высокоскоростному нагреву со стороны металлического слоя до отслаивания последнего с подложки с последующими резким охлаждением перед механическим отделением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев металлического слоя осуществляют со скоростью 5000 - 50000^oС /с, а охлаждение осуществляют путем закалки водой.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагрев металлического слоя осуществляют в течение времени, достаточного для начала интенсивного испарения неметаллической подложки.