۱. مقدمه
کابل ارتباطی در انتقال سیگنالهای فرکانس بالا، هادیها اثر پوستی ایجاد میکنند و با افزایش فرکانس سیگنال منتقل شده، اثر پوستی بیشتر و جدیتر میشود. اصطلاحاً اثر پوستی به انتقال سیگنالها در امتداد سطح بیرونی هادی داخلی و سطح داخلی هادی خارجی یک کابل کواکسیال اشاره دارد، زمانی که فرکانس سیگنال منتقل شده به چند کیلوهرتز یا دهها هزار هرتز میرسد.
به طور خاص، با افزایش قیمت بینالمللی مس و کمیاب شدن منابع مس در طبیعت، استفاده از سیم فولادی با روکش مسی یا سیم آلومینیومی با روکش مسی به جای هادیهای مسی، به یک وظیفه مهم برای صنعت تولید سیم و کابل و همچنین برای ارتقای آن با استفاده از فضای بازار بزرگ تبدیل شده است.
اما سیم در آبکاری مس، به دلیل پیش تصفیه، پیش آبکاری نیکل و سایر فرآیندها، و همچنین تأثیر محلول آبکاری، به راحتی مشکلات و نقصهای زیر را ایجاد میکند: سیاه شدن سیم، پیش آبکاری نامناسب، جدا شدن لایه اصلی آبکاری از روی پوست، که منجر به تولید سیم ضایعاتی، ضایعات مواد میشود، به طوری که هزینههای تولید محصول افزایش مییابد. بنابراین، اطمینان از کیفیت پوشش بسیار مهم است. این مقاله عمدتاً اصول فرآیند و رویههای تولید سیم فولادی با روکش مسی از طریق آبکاری و همچنین علل رایج مشکلات کیفی و روشهای حل آن را مورد بحث قرار میدهد. 1 فرآیند آبکاری سیم فولادی با روکش مسی و علل آن
۱. ۱ پیش تصفیه سیم
ابتدا سیم در محلول قلیایی و اسیدشویی غوطهور میشود و ولتاژ خاصی به سیم (آند) و صفحه (کاتد) اعمال میشود، آند مقدار زیادی اکسیژن رسوب میدهد. نقش اصلی این گازها عبارتند از: اول، حبابهای شدید روی سطح سیم فولادی و الکترولیت مجاور آن، یک اثر تحریک مکانیکی و سلب کنندگی ایفا میکنند، در نتیجه روغن را از سطح سیم فولادی خارج میکنند و فرآیند صابونی شدن و امولسیون روغن و گریس را تسریع میکنند. دوم، به دلیل حبابهای ریز متصل به سطح مشترک بین فلز و محلول، با خارج شدن حبابها و سیم فولادی، حبابها به سیم فولادی چسبیده و مقدار زیادی روغن به سطح محلول میچسبند، بنابراین، حبابها مقدار زیادی روغن چسبیده به سیم فولادی را به سطح محلول میآورند و در نتیجه حذف روغن را افزایش میدهند و در عین حال، ایجاد تردی هیدروژنی آند آسان نیست، به طوری که میتوان آبکاری خوبی به دست آورد.
۱. ۲ آبکاری سیم
ابتدا، سیم با غوطهور کردن در محلول آبکاری و اعمال ولتاژ مشخص به سیم (کاتد) و صفحه مسی (آند)، پیشتیمار و با نیکل آبکاری میشود. در آند، صفحه مسی الکترون از دست میدهد و یونهای مس دو ظرفیتی آزاد را در حمام الکترولیتی (آبکاری) تشکیل میدهد:
مس – ۲e→ مس ۲+
در کاتد، سیم فولادی به صورت الکترولیتی دوباره الکترونی میشود و یونهای مس دو ظرفیتی روی سیم رسوب میکنند تا یک سیم فولادی با روکش مس تشکیل شود:
Cu2 + + 2e → مس
Cu2 + + e→ Cu +
مس + + e→ مس
2H + + 2e→ H2
وقتی مقدار اسید در محلول آبکاری کافی نباشد، سولفات مس به راحتی هیدرولیز شده و اکسید مس تشکیل میدهد. اکسید مس در لایه آبکاری به دام میافتد و آن را سست میکند. Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4]
I. اجزای کلیدی
کابلهای نوری فضای باز عموماً از فیبرهای لخت، لوله شل، مواد مسدودکننده آب، عناصر تقویتکننده و غلاف بیرونی تشکیل شدهاند. آنها در ساختارهای مختلفی مانند طراحی لوله مرکزی، رشتهای لایهای و ساختار اسکلتی عرضه میشوند.
فیبرهای لخت به فیبرهای نوری اصلی با قطر ۲۵۰ میکرومتر اشاره دارند. آنها معمولاً شامل لایه هسته، لایه روکش و لایه پوشش هستند. انواع مختلف فیبرهای لخت اندازه لایه هسته متفاوتی دارند. به عنوان مثال، فیبرهای تک حالته OS2 معمولاً ۹ میکرومتر هستند، در حالی که فیبرهای چند حالته OM2/OM3/OM4/OM5 50 میکرومتر و فیبرهای چند حالته OM1 62.5 میکرومتر هستند. فیبرهای لخت اغلب برای تمایز بین فیبرهای چند هسته ای با کد رنگی مشخص می شوند.
لولههای شل معمولاً از پلاستیک مهندسی با استحکام بالا PBT ساخته میشوند و برای قرار دادن الیاف لخت استفاده میشوند. آنها محافظت ایجاد میکنند و با ژل مسدودکننده آب پر شدهاند تا از ورود آب که میتواند به الیاف آسیب برساند، جلوگیری کنند. این ژل همچنین به عنوان یک بافر برای جلوگیری از آسیب الیاف در اثر ضربه عمل میکند. فرآیند تولید لولههای شل برای اطمینان از طول اضافی الیاف بسیار مهم است.
مواد مسدودکننده آب شامل گریس مسدودکننده آب کابل، نخ مسدودکننده آب یا پودر مسدودکننده آب هستند. برای افزایش بیشتر توانایی کلی مسدودکننده آب کابل، رویکرد اصلی استفاده از گریس مسدودکننده آب است.
المانهای مقاومسازی در انواع فلزی و غیرفلزی موجود هستند. المانهای فلزی اغلب از سیمهای فولادی فسفاته، نوارهای آلومینیومی یا نوارهای فولادی ساخته میشوند. المانهای غیرفلزی عمدتاً از مواد FRP ساخته میشوند. صرف نظر از جنس مورد استفاده، این المانها باید مقاومت مکانیکی لازم را برای برآورده کردن الزامات استاندارد، از جمله مقاومت در برابر کشش، خمش، ضربه و پیچش، فراهم کنند.
در انتخاب غلافهای بیرونی باید شرایط محیطی مورد استفاده، از جمله ضد آب بودن، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر آب و هوا، در نظر گرفته شود. بنابراین، معمولاً از مواد PE سیاه استفاده میشود، زیرا خواص فیزیکی و شیمیایی عالی آن، مناسب بودن آن را برای نصب در فضای باز تضمین میکند.
2 علل مشکلات کیفی در فرآیند آبکاری مس و راه حل های آنها
۲. ۱ تأثیر پیشعملیات سیم بر لایه آبکاری پیشعملیات سیم در تولید سیم فولادی با روکش مسی از طریق آبکاری الکتریکی بسیار مهم است. اگر لایه روغن و اکسید روی سطح سیم به طور کامل از بین نرود، لایه نیکل پیشآبکاری شده به خوبی آبکاری نشده و اتصال ضعیف است که در نهایت منجر به ریزش لایه اصلی آبکاری مس میشود. بنابراین توجه به غلظت مایعات قلیایی و اسیدشویی، جریان اسیدشویی و قلیایی و اینکه آیا پمپها طبیعی هستند یا خیر، مهم است و اگر نیستند، باید به سرعت تعمیر شوند. مشکلات رایج کیفی در پیشعملیات سیم فولادی و راهحلهای آنها در جدول نشان داده شده است.
۲. ۲ پایداری محلول پیش از آبکاری نیکل مستقیماً کیفیت لایه پیش از آبکاری را تعیین میکند و نقش مهمی در مرحله بعدی آبکاری مس ایفا میکند. بنابراین، تجزیه و تحلیل منظم و تنظیم نسبت ترکیب محلول نیکل پیش از آبکاری و اطمینان از تمیز بودن و عدم آلودگی محلول نیکل پیش از آبکاری بسیار مهم است.
۲.۳ تأثیر محلول اصلی آبکاری بر لایه آبکاری محلول آبکاری حاوی سولفات مس و اسید سولفوریک به عنوان دو جزء است، ترکیب نسبت آنها مستقیماً کیفیت لایه آبکاری را تعیین میکند. اگر غلظت سولفات مس خیلی زیاد باشد، کریستالهای سولفات مس رسوب میکنند. اگر غلظت سولفات مس خیلی کم باشد، سیم به راحتی میسوزد و راندمان آبکاری تحت تأثیر قرار میگیرد. اسید سولفوریک میتواند رسانایی الکتریکی و راندمان جریان محلول آبکاری را بهبود بخشد، غلظت یونهای مس را در محلول آبکاری کاهش دهد (همان اثر یون)، در نتیجه قطبش کاتدی و پراکندگی محلول آبکاری را بهبود بخشد، به طوری که حد چگالی جریان افزایش یابد و از هیدرولیز سولفات مس در محلول آبکاری به اکسید مس و رسوب جلوگیری کند و پایداری محلول آبکاری را افزایش دهد، اما قطبش آندی را نیز کاهش دهد که منجر به انحلال طبیعی آند میشود. با این حال، باید توجه داشت که محتوای بالای اسید سولفوریک، حلالیت سولفات مس را کاهش میدهد. هنگامی که محتوای اسید سولفوریک در محلول آبکاری کافی نباشد، سولفات مس به راحتی به اکسید مس هیدرولیز شده و در لایه آبکاری محبوس میشود، رنگ لایه تیره و شل میشود. هنگامی که اسید سولفوریک اضافی در محلول آبکاری وجود داشته باشد و محتوای نمک مس کافی نباشد، هیدروژن تا حدی در کاتد تخلیه میشود، به طوری که سطح لایه آبکاری لکهدار به نظر میرسد. محتوای فسفر صفحه مسی فسفر نیز تأثیر مهمی بر کیفیت پوشش دارد، محتوای فسفر باید در محدوده 0.04٪ تا 0.07٪ کنترل شود، اگر کمتر از 0.02٪ باشد، تشکیل یک لایه برای جلوگیری از تولید یونهای مس دشوار است، در نتیجه پودر مس در محلول آبکاری افزایش مییابد. اگر مقدار فسفر بیش از 0.1٪ باشد، بر انحلال آند مس تأثیر میگذارد، به طوری که محتوای یونهای مس دو ظرفیتی در محلول آبکاری کاهش مییابد و مقدار زیادی گل آند تولید میشود. علاوه بر این، صفحه مسی باید به طور منظم شسته شود تا از آلودگی محلول آبکاری توسط لجن آند و ایجاد زبری و بریدگی در لایه آبکاری جلوگیری شود.
۳ نتیجهگیری
از طریق پردازش جنبههای ذکر شده در بالا، چسبندگی و پیوستگی محصول خوب، کیفیت پایدار و عملکرد عالی است. با این حال، در فرآیند تولید واقعی، عوامل زیادی وجود دارند که بر کیفیت لایه آبکاری در فرآیند آبکاری تأثیر میگذارند، پس از یافتن مشکل، باید به موقع تجزیه و تحلیل و بررسی شود و اقدامات مناسب برای حل آن انجام شود.
زمان ارسال: ۱۴ ژوئن ۲۰۲۲