Przemysł miedziowy to jeden z najważniejszych atutów polskiej gospodarki. Ważną częścią jego zaplecza badawczego jest Instytut Metali Nieżelaznych, który w ubiegłym roku obchodził 60-lecie. Z ośrodka badawczo-rozwojowego przemysłu miedziowego rozwinął się w instytut naukowy o wielu specjalnościach związanych z przetwórstwem metali. Patenty, które się stąd wywodzą, lokują go w czołówce polskich placówek b+r.

Właściwie co roku IMN może prezentować nowe, ciekawe wynalazki i zdobywać medale na światowych wystawach. Oprócz centrum w Gliwicach w skład instytutu wchodzą dziś oddziały w Legnicy, Skawinie (akluminium) oraz Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw w Poznaniu. Każdy z nich ma interesujące osiągnięcia.

ODPADOWE BOGACTWO
W 2012 r. najczęściej nagradzanym wynalazkiem była technologia odzysku wolframu i miedzi z odpadowych złomów wolframowo-miedziowych (WCu) z Legnicy. Wydaje się, że Legnica zamierza skompletować technologie odzysku wszelkich metali z odpadów (w poprzednim roku nagradzany był wynalazek odzysku ołowiu ze szkła kineskopowego CRT). Dysponowanie katalogiem takich technologii, o ile są one efektywne, ekologiczne i tanie, to obecnie cenna specjalizacja, bo jak wiadomo wymagane poziomy recyklingu w Unii Europejskiej stale się podnoszą.

Stopy wolframowo-miedziowe są współcześnie jednym na najpowszechniej występujących materiałów w
elektrotechnice. Miedź (stanowiąca 10-50% stopu) nadaje wysoką przewodność, wolfram zaś (20-70%) poprawia parametry wytrzymałościowe. Cena obu metali stale rośnie.

Pierwszym etapem odzysku jest obróbka termiczna złomu w celu utlenienia miedzi i wolframu. Korozja gazowa następuje w atmosferze powietrza pod wpływem agresywności chemicznej tlenu. Dalej, w etapie hydrometalurgicznym, następuje ługowanie utlenionego produktu roztworem NaOH do wolframianu sodowego, który poddaje się zatężaniu. Nieprzereagowany osad miedzi jest surowcem do otrzymywania siarczanu miedzi. Dwuetapowy proces pirometalurgiczno-hydrometalurgiczny jest unikatowy w skali europejskiej. Wynalazek otrzymał Złoty Medal w Brukseli, Nagrodę Specjalną Ministra Gospodarki oraz Srebrny Laur Innowacyjności NOT.
Równie efektownym wynalazkiem (Złoty Medal Brussels Innova) jest stop srebra z dodatkiem 1% metali ziem rzadkich (tzw. miszmetalu), autorstwa zespołu z Gliwic.

Nie jest to zwykły stop; ma drobnoziarnistą mikrostrukturę, charakteryzuje się zwiększonymi w stosunku do czystego srebra i stabilnymi w wysokich temperaturach właściwościami mechanicznymi oraz wysoką konduktywnością elektryczną. Ma zdecydowanie lepszą odporność na prądy zwarciowe niż powszechnie stosowany w stykach elektrycznych stop srebra i niklu.

Metoda otrzymywania rozdrobnienia mikrostruktury metalu znacznie zwiększającej odporność mechaniczną metalu jest przedmiotem innego wynalazku - sposobu walcowania płaskich, taśmowych wyrobów. Taśmę walcowaną przegina się w walcarce na walcach zębatych prostopadle do kierunku walcowania, prostuje na walcach płaskich, po czym przewija na walcach bruzdowych i ponownie prostuje na walcach płaskich. Cykl jest powtarzany co najmniej dwa razy, odwracając każdorazowo taśmę o 180o. W efekcie uzyskuje się ziarna metalu nie większe niż 1 µm. Wywołany w ten sposób złożony stan naprężeń i odkształceń pozwala na obniżenie siły walcowania i intensyfikację procesu, a także eliminuje konieczność stosowania międzyoperacyjnej obróbki cieplnej.

KOMPAKTOWY MANIPULATOR
Nietypowym dla instytutu, ale niezwykle zaawansowanym wynalazkiem jest programowalny kompaktowy manipulator "Przedmiot-narzędzie" - wielofunkcyjny robot do zdalnego natryskiwania, spawania, pokrywania powierzchni lub operacji wycinania lub przecinania. Można go uzbroić w wymienne narzędzia, jak palnik plazmowy, laser, dyszę natryskową. Manipulator umożliwia zautomatyzowany ruch narzędzia i przedmiotu w płaszczyźnie X-Y dla powierzchni płaskich albo ruch obrotowy – dla powierzchni walcowych. Zastosowano nowatorskie napędy liniowe, dzięki którym ślad strumienia medium czynnego na obrabianej powierzchni płaskiej może tworzyć dowolne powtarzalne kształty. Urządzenie służy do precyzyjnej obróbki powierzchni o wymiarach maksymalnych 800x800 mm. Prędkość obrotowa obrabianych powierzchni walcowych może być regulowana do 400 obrotów na minutę.

Wymienione tu przykładowo technologie wskazują na metalograficzny kierunek prac instytutu oraz przygotowywanie podstaw do rozwiązań nanotechnologicznych w obróbce metali. W 2012 r. Instytut Metali Nieżelaznych w Gliwicach zainicjował utworzenie konsorcjum śląskiego klastra NANO. Istnieją wszelkie szanse po temu, by nanotechnologiczna obróbka metali i stopów stała się jedną z polskich specjalności.

jaz