กระบวนการผลิตลวดเหล็กเคลือบทองแดงที่ผลิตโดยการชุบด้วยไฟฟ้าและการอภิปรายเรื่องทั่วไป

สำนักพิมพ์เทคโนโลยี

กระบวนการผลิตลวดเหล็กเคลือบทองแดงที่ผลิตโดยการชุบด้วยไฟฟ้าและการอภิปรายเรื่องทั่วไป

1. บทนำ

ในสายเคเบิลสื่อสาร เมื่อส่งสัญญาณความถี่สูง ตัวนำจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์สกินเอฟเฟ็กต์ และเมื่อความถี่ของสัญญาณที่ส่งออกเพิ่มขึ้น ผลกระทบสกินเอฟเฟ็กต์จะรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าสกินเอฟเฟ็กต์ หมายถึงการส่งสัญญาณไปตามพื้นผิวด้านนอกของตัวนำด้านในและพื้นผิวด้านในของตัวนำด้านนอกของสายโคแอกเซียล เมื่อความถี่ของสัญญาณที่ส่งออกถึงหลายกิโลเฮิรตซ์หรือหลายหมื่นเฮิรตซ์

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยราคาทองแดงในตลาดโลกที่พุ่งสูงขึ้น และทรัพยากรทองแดงในธรรมชาติก็หายากมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น การใช้เหล็กเคลือบทองแดงหรือลวดอลูมิเนียมเคลือบทองแดงเพื่อทดแทนตัวนำทองแดงจึงกลายเป็นภารกิจสำคัญของอุตสาหกรรมการผลิตลวดและสายเคเบิล แต่ยังรวมถึงการโปรโมตโดยใช้พื้นที่ตลาดขนาดใหญ่ด้วย

แต่ลวดในการชุบทองแดงนั้น เนื่องมาจากกระบวนการเตรียมผิว การชุบนิกเกิล และกระบวนการอื่นๆ รวมถึงผลกระทบของสารละลายชุบ ทำให้เกิดปัญหาและข้อบกพร่องต่างๆ ดังต่อไปนี้ได้ง่าย ได้แก่ ลวดดำ การชุบเบื้องต้นไม่ดี ชั้นเคลือบหลักหลุดลอกออก ส่งผลให้เกิดเศษลวดและวัสดุเหลือใช้ ทำให้ต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น ดังนั้น การรับประกันคุณภาพของสารเคลือบจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการและขั้นตอนการผลิตลวดเหล็กเคลือบทองแดงโดยการชุบด้วยไฟฟ้าเป็นหลัก รวมถึงสาเหตุทั่วไปของปัญหาด้านคุณภาพและวิธีการแก้ไข 1 กระบวนการชุบลวดเหล็กเคลือบทองแดงและสาเหตุ

1. 1 การเตรียมลวดเบื้องต้น
ขั้นแรก ลวดจะถูกจุ่มลงในสารละลายด่างและสารละลายดอง แล้วจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับลวด (ขั้วบวก) และแผ่น (ขั้วลบ) ขั้วบวกจะตกตะกอนออกซิเจนจำนวนมาก บทบาทหลักของก๊าซเหล่านี้คือ: หนึ่ง ฟองอากาศขนาดใหญ่บนพื้นผิวของลวดเหล็กและอิเล็กโทรไลต์ที่อยู่ใกล้เคียงจะทำให้เกิดการกวนเชิงกลและการลอกออก ส่งผลให้น้ำมันหลุดออกจากพื้นผิวของลวดเหล็ก เร่งกระบวนการสะพอนิฟิเคชันและอิมัลชันของน้ำมันและจาระบี ประการที่สอง เนื่องจากฟองอากาศขนาดเล็กติดอยู่ที่รอยต่อระหว่างโลหะและสารละลาย เมื่อฟองอากาศและลวดเหล็กหลุดออก ฟองอากาศจะเกาะติดกับลวดเหล็กพร้อมกับน้ำมันจำนวนมากที่พื้นผิวของสารละลาย ดังนั้น ฟองอากาศจะนำน้ำมันจำนวนมากที่เกาะอยู่บนลวดเหล็กไปยังพื้นผิวของสารละลาย ส่งผลให้น้ำมันหลุดออก ในขณะเดียวกัน ขั้วบวกก็ไม่เปราะเนื่องจากไฮโดรเจนได้ง่าย ทำให้ได้การชุบที่ดี

1.2 การชุบลวด
ขั้นแรก ลวดจะถูกเตรียมและชุบด้วยนิกเกิลเบื้องต้นโดยการจุ่มลงในสารละลายชุบ และจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดให้กับลวด (แคโทด) และแผ่นทองแดง (แอโนด) ที่แอโนด แผ่นทองแดงจะสูญเสียอิเล็กตรอนและสร้างไอออนทองแดงที่มีประจุไฟฟ้าสองประจุอิสระในอ่างอิเล็กโทรไลต์ (การชุบ)

Cu – 2e→Cu2+
ที่แคโทด ลวดเหล็กจะถูกทำให้มีอิเล็กตรอนอีกครั้งด้วยไฟฟ้า และไอออนทองแดงที่มีประจุไฟฟ้า 2 ตัวจะถูกสะสมบนลวดเพื่อสร้างลวดเหล็กหุ้มทองแดง:
Cu2 ++ 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu ++ e→ Cu
2H ++ 2e→ H2

เมื่อปริมาณกรดในสารละลายชุบไม่เพียงพอ คิวปรัสซัลเฟตจะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายจนกลายเป็นคิวปรัสออกไซด์ คิวปรัสออกไซด์จะถูกกักไว้ในชั้นชุบ ทำให้ชั้นชุบหลุดออก Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4]

I. ส่วนประกอบหลัก

สายใยแก้วนำแสงกลางแจ้งโดยทั่วไปประกอบด้วยใยแก้วเปล่า ท่อหลวม วัสดุป้องกันน้ำ ส่วนประกอบเสริมความแข็งแรง และปลอกหุ้มภายนอก สายใยแก้วนำแสงมีโครงสร้างหลากหลาย เช่น การออกแบบท่อกลาง การพันเกลียวแบบชั้น และโครงสร้างโครงกระดูก

เส้นใยแก้วเปล่าหมายถึงเส้นใยนำแสงดั้งเดิมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 250 ไมโครเมตร โดยทั่วไปประกอบด้วยชั้นแกนกลาง ชั้นหุ้ม และชั้นเคลือบ เส้นใยแก้วเปล่าแต่ละประเภทจะมีขนาดชั้นแกนกลางที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เส้นใยแก้ว OS2 แบบโหมดเดี่ยวโดยทั่วไปจะมีขนาด 9 ไมโครเมตร ในขณะที่เส้นใยแก้ว OM2/OM3/OM4/OM5 แบบหลายโหมดจะมีขนาด 50 ไมโครเมตร และเส้นใยแก้ว OM1 แบบหลายโหมดจะมีขนาด 62.5 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วเปล่ามักมีรหัสสีเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างเส้นใยแก้วแบบหลายแกน

ท่อแบบหลวมมักทำจากพลาสติกวิศวกรรม PBT ที่มีความแข็งแรงสูง และใช้เพื่อรองรับเส้นใยเปล่า ท่อแบบหลวมเหล่านี้ให้การปกป้องและบรรจุด้วยเจลป้องกันน้ำเพื่อป้องกันการรั่วซึมของน้ำซึ่งอาจทำให้เส้นใยเสียหายได้ เจลนี้ยังทำหน้าที่เป็นตัวกันกระแทกเพื่อป้องกันความเสียหายของเส้นใยจากแรงกระแทก กระบวนการผลิตท่อแบบหลวมมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นใยมีความยาวส่วนเกิน

วัสดุป้องกันน้ำ ได้แก่ จารบีป้องกันน้ำสำหรับสายเคเบิล เส้นด้ายป้องกันน้ำ หรือผงป้องกันน้ำ เพื่อเพิ่มความสามารถในการป้องกันน้ำโดยรวมของสายเคเบิล แนวทางหลักคือการใช้จารบีป้องกันน้ำ

ส่วนประกอบเสริมความแข็งแรงมีทั้งแบบโลหะและแบบอโลหะ ส่วนประกอบโลหะมักทำจากลวดเหล็กฟอสเฟต เทปอะลูมิเนียม หรือเทปเหล็ก ส่วนประกอบอโลหะส่วนใหญ่ทำจากวัสดุ FRP ไม่ว่าจะใช้วัสดุชนิดใด ส่วนประกอบเหล่านี้ต้องมีความแข็งแรงเชิงกลที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน ซึ่งรวมถึงความต้านทานแรงดึง การดัด แรงกระแทก และการบิด

ปลอกหุ้มภายนอกควรคำนึงถึงสภาพแวดล้อมการใช้งาน เช่น การกันน้ำ ความทนทานต่อรังสียูวี และความทนทานต่อสภาพอากาศ ดังนั้นวัสดุ PE สีดำจึงเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไป เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งภายนอกอาคาร

2 สาเหตุของปัญหาคุณภาพในกระบวนการชุบทองแดงและวิธีแก้ไข

2.1 อิทธิพลของการปรับสภาพลวดเบื้องต้นต่อชั้นชุบ การปรับสภาพลวดเบื้องต้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตลวดเหล็กเคลือบทองแดงโดยการชุบด้วยไฟฟ้า หากฟิล์มน้ำมันและออกไซด์บนพื้นผิวของลวดไม่ถูกกำจัดออกจนหมด ชั้นนิกเกิลที่ชุบไว้เบื้องต้นจะไม่ได้ชุบอย่างดีและการยึดเกาะก็จะไม่ดี ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การหลุดลอกของชั้นทองแดงหลัก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบความเข้มข้นของสารอัลคาไลน์และสารดอง กระแสน้ำดองและกระแสอัลคาไลน์ และดูว่าปั๊มทำงานปกติหรือไม่ หากไม่เป็นเช่นนั้นจะต้องได้รับการซ่อมแซมโดยทันที ปัญหาคุณภาพทั่วไปในการปรับสภาพลวดเหล็กเบื้องต้นและวิธีแก้ไขแสดงไว้ในตาราง

2.2 ความเสถียรของสารละลายนิกเกิลก่อนชุบเป็นตัวกำหนดคุณภาพของชั้นชุบก่อนชุบโดยตรง และมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนต่อไปของการชุบทองแดง ดังนั้น การวิเคราะห์และปรับอัตราส่วนองค์ประกอบของสารละลายนิกเกิลก่อนชุบอย่างสม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้แน่ใจว่าสารละลายนิกเกิลก่อนชุบสะอาดและไม่มีการปนเปื้อน

2.3 อิทธิพลของสารละลายชุบหลักต่อชั้นชุบ สารละลายชุบประกอบด้วยคอปเปอร์ซัลเฟตและกรดซัลฟิวริกเป็นส่วนประกอบสองชนิด อัตราส่วนของสารละลายจะกำหนดคุณภาพของชั้นชุบโดยตรง หากความเข้มข้นของคอปเปอร์ซัลเฟตสูงเกินไป ผลึกคอปเปอร์ซัลเฟตจะตกตะกอน หากความเข้มข้นของคอปเปอร์ซัลเฟตต่ำเกินไป ลวดจะไหม้ได้ง่ายและประสิทธิภาพการชุบจะลดลง กรดซัลฟิวริกสามารถปรับปรุงสภาพการนำไฟฟ้าและประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าของสารละลายชุบไฟฟ้า ลดความเข้มข้นของไอออนทองแดงในสารละลายชุบไฟฟ้า (ซึ่งมีผลต่อไอออนเช่นเดียวกัน) จึงช่วยเพิ่มการเกิดโพลาไรเซชันแบบแคโทดิกและการกระจายตัวของสารละลายชุบไฟฟ้า ทำให้ขีดจำกัดความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และป้องกันการไฮโดรไลซิสของคิวปรัสซัลเฟตในสารละลายชุบไฟฟ้าเป็นคิวปรัสออกไซด์และการตกตะกอน เพิ่มความเสถียรของสารละลายชุบไฟฟ้า และยังช่วยลดการเกิดโพลาไรเซชันแบบแอโนด ซึ่งเอื้อต่อการละลายของแอโนดตามปกติ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าปริมาณกรดซัลฟิวริกที่สูงจะลดความสามารถในการละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต เมื่อปริมาณกรดซัลฟิวริกในสารละลายชุบไฟฟ้าไม่เพียงพอ คอปเปอร์ซัลเฟตจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นคิวปรัสออกไซด์ได้ง่ายและติดอยู่ในชั้นชุบไฟฟ้า สีของชั้นชุบไฟฟ้าจะเข้มและหลวม เมื่อมีกรดซัลฟิวริกในสารละลายชุบมากเกินไปและปริมาณเกลือทองแดงไม่เพียงพอ ไฮโดรเจนจะถูกคายประจุบางส่วนในแคโทด ทำให้พื้นผิวของชั้นชุบดูเป็นจุดๆ ปริมาณฟอสฟอรัสในแผ่นทองแดงฟอสฟอรัสยังมีผลกระทบสำคัญต่อคุณภาพของสารเคลือบ ควรควบคุมปริมาณฟอสฟอรัสให้อยู่ในช่วง 0.04% ถึง 0.07% หากน้อยกว่า 0.02% จะเกิดฟิล์มป้องกันการเกิดไอออนทองแดงได้ยาก ส่งผลให้ผงทองแดงในสารละลายชุบเพิ่มขึ้น หากปริมาณฟอสฟอรัสเกิน 0.1% จะส่งผลต่อการละลายของขั้วบวกทองแดง ทำให้ปริมาณไอออนทองแดงสองประจุในสารละลายชุบลดลงและเกิดตะกอนขั้วบวกจำนวนมาก นอกจากนี้ ควรล้างแผ่นทองแดงเป็นประจำเพื่อป้องกันไม่ให้ตะกอนขั้วบวกปนเปื้อนสารละลายชุบและทำให้เกิดความหยาบและรอยเสี้ยนในชั้นชุบ

3 บทสรุป

จากการผ่านกระบวนการต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้น ผลิตภัณฑ์จึงมีการยึดเกาะและความต่อเนื่องที่ดี คุณภาพมีเสถียรภาพ และประสิทธิภาพการทำงานเป็นเลิศ อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการผลิตจริง มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพของชั้นชุบในกระบวนการชุบ เมื่อพบปัญหา ควรวิเคราะห์และศึกษาหาสาเหตุอย่างทันท่วงที และหามาตรการที่เหมาะสมเพื่อแก้ไขปัญหา


เวลาโพสต์: 14 มิ.ย. 2565