1. المقدمة
عند نقل الإشارات عالية التردد في كابلات الاتصالات، تُنتج الموصلات تأثيرًا سطحيًا، ومع زيادة تردد الإشارة المرسلة، يزداد هذا التأثير خطورة. يشير ما يُسمى بالتأثير السطحي إلى انتقال الإشارات على طول السطح الخارجي للموصل الداخلي والسطح الداخلي للموصل الخارجي للكابل المحوري عندما يصل تردد الإشارة المرسلة إلى عدة كيلوهرتز أو عشرات الآلاف من الهيرتز.
على وجه الخصوص، مع ارتفاع الأسعار الدولية للنحاس وموارد النحاس في الطبيعة أصبحت أكثر وأكثر ندرة، وبالتالي فإن استخدام أسلاك الفولاذ المكسوة بالنحاس أو أسلاك الألمنيوم المكسوة بالنحاس لتحل محل موصلات النحاس، أصبحت مهمة مهمة لصناعة تصنيع الأسلاك والكابلات، ولكن أيضا للترويج لها مع استخدام مساحة كبيرة في السوق.
لكن الأسلاك المستخدمة في طلاء النحاس، نتيجةً للمعالجة المسبقة، وطلاء النيكل المسبق، وغيرها من العمليات، بالإضافة إلى تأثير محلول الطلاء، تُعرّض بسهولة للمشاكل والعيوب التالية: اسوداد الأسلاك، وضعف جودة الطلاء المسبق، وانفصال طبقة الطلاء الرئيسية عن الغلاف الخارجي، مما يؤدي إلى إنتاج أسلاك مهدرة، وهدر في المواد، مما يزيد من تكاليف تصنيع المنتج. لذلك، من الضروري للغاية ضمان جودة الطلاء. تتناول هذه الورقة بشكل رئيسي مبادئ وإجراءات إنتاج أسلاك الفولاذ المكسوة بالنحاس عن طريق الطلاء الكهربائي، بالإضافة إلى الأسباب الشائعة لمشاكل الجودة وطرق حلها. 1. عملية طلاء أسلاك الفولاذ المكسوة بالنحاس وأسبابها.
1. 1 المعالجة المسبقة للسلك
أولاً، يُغمر السلك في محلول قلوي ومحلول تخليل، ويُطبق جهد معين على السلك (الأنود) واللوحة (الكاثود)، فيترسب الأنود كمية كبيرة من الأكسجين. الدور الرئيسي لهذه الغازات هو: أولاً، تلعب الفقاعات العنيفة على سطح السلك الفولاذي والإلكتروليت القريب منه تأثير التحريك الميكانيكي والتجريد، مما يعزز الزيت من سطح السلك الفولاذي، ويسرع عملية التصبن والاستحلاب للزيت والشحوم؛ ثانياً، بسبب الفقاعات الصغيرة الملتصقة بالواجهة بين المعدن والمحلول، مع خروج الفقاعات والسلك الفولاذي، ستلتصق الفقاعات بالسلك الفولاذي مع الكثير من الزيت على سطح المحلول، وبالتالي، على الفقاعات ستجلب الكثير من الزيت الملتصق بالسلك الفولاذي إلى سطح المحلول، مما يعزز إزالة الزيت، وفي الوقت نفسه، ليس من السهل إنتاج هشاشة الهيدروجين للأنود، بحيث يمكن الحصول على طلاء جيد.
1. 2 طلاء السلك
أولاً، يُعالَج السلك ويُطلى بالنيكل مسبقًا بغمره في محلول الطلاء وتطبيق جهد كهربائي معين على السلك (الكاثود) وصفيحة النحاس (الأنود). عند الأنود، تفقد صفيحة النحاس إلكترونات وتُكوّن أيونات نحاس ثنائية التكافؤ حرة في حمام التحليل الكهربائي (الطلاء):
Cu – 2e→Cu2+
عند الكاثود، يتم إعادة إلكتروليت السلك الفولاذي وترسيب أيونات النحاس ثنائية التكافؤ على السلك لتشكيل سلك فولاذي مغطى بالنحاس:
Cu2 ++ 2e→ Cu
Cu2 ++ e→ Cu +
نحاس + + هـ → نحاس
2H ++ 2e→ H2
عندما تكون كمية الحمض في محلول الطلاء غير كافية، تتحلل كبريتات النحاس بسهولة لتكوين أكسيد النحاس. يُحبس أكسيد النحاس في طبقة الطلاء، مما يجعلها فضفاضة. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
أولا: المكونات الرئيسية
تتكون الكابلات الضوئية الخارجية عادةً من ألياف مكشوفة، وأنبوب مفكوك، ومواد مانعة لتسرب الماء، وعناصر تقوية، وغلاف خارجي. وتتوفر بهياكل متنوعة، مثل تصميم الأنبوب المركزي، وترابط الطبقات، والهيكل العظمي.
الألياف العارية هي الألياف البصرية الأصلية التي يبلغ قطرها 250 ميكرومترًا. وتشمل عادةً طبقة اللب، وطبقة الكسوة، وطبقة الطلاء. تختلف أحجام طبقات اللب باختلاف أنواع الألياف العارية. على سبيل المثال، يبلغ قطر ألياف OS2 أحادية الوضع 9 ميكرومترات، بينما يبلغ قطر ألياف OM2/OM3/OM4/OM5 متعددة الأوضاع 50 ميكرومترًا، وألياف OM1 متعددة الأوضاع 62.5 ميكرومترًا. غالبًا ما تُرمَّز الألياف العارية بألوان مختلفة للتمييز بين الألياف متعددة الأنوية.
تُصنع الأنابيب السائبة عادةً من بلاستيك PBT الهندسي عالي القوة، وتُستخدم لاستيعاب الألياف العارية. توفر هذه الأنابيب الحماية، وتُملأ بجل مانع لتسرب الماء لمنع تسربه الذي قد يُتلف الألياف. كما يعمل الجل كعازل لمنع تلف الألياف من الصدمات. تُعد عملية تصنيع الأنابيب السائبة أساسية لضمان طول الألياف الزائد.
تشمل مواد حجب الماء شحم الكابلات، أو خيوط حجب الماء، أو مسحوق حجب الماء. ولتحسين قدرة الكابل على حجب الماء بشكل عام، فإن النهج السائد هو استخدام شحم حجب الماء.
تتوفر عناصر التقوية بأنواع معدنية وغير معدنية. غالبًا ما تُصنع العناصر المعدنية من أسلاك فولاذية مُفسفتة، أو أشرطة ألومنيوم، أو أشرطة فولاذية. أما العناصر غير المعدنية فتُصنع أساسًا من مواد FRP. وبغض النظر عن المادة المستخدمة، يجب أن توفر هذه العناصر المتانة الميكانيكية اللازمة لتلبية المتطلبات القياسية، بما في ذلك مقاومة الشد والانحناء والصدمات والالتواء.
يجب أن تُراعي الأغلفة الخارجية بيئة الاستخدام، بما في ذلك مقاومة الماء والأشعة فوق البنفسجية والطقس. لذلك، تُستخدم مادة البولي إيثيلين الأسود بشكل شائع، لما تتمتع به من خصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة تضمن ملاءمتها للتركيب الخارجي.
2 أسباب مشاكل الجودة في عملية طلاء النحاس وحلولها
٢.١ تأثير المعالجة المسبقة للسلك على طبقة الطلاء. تُعد المعالجة المسبقة للسلك بالغة الأهمية في إنتاج أسلاك الفولاذ المكسوة بالنحاس بالطلاء الكهربائي. إذا لم تتم إزالة طبقة الزيت والأكسيد على سطح السلك تمامًا، فإن طبقة النيكل المطلية مسبقًا غير مطلية جيدًا، ويكون الترابط ضعيفًا، مما يؤدي في النهاية إلى تساقط طبقة الطلاء النحاسي الرئيسية. لذلك، من المهم مراقبة تركيز السوائل القلوية وسوائل التخليل، وتيار التخليل والتيار القلوي، وما إذا كانت المضخات تعمل بشكل صحيح، وإذا لم تكن كذلك، فيجب إصلاحها على الفور. يوضح الجدول مشاكل الجودة الشائعة في المعالجة المسبقة لأسلاك الفولاذ وحلولها.
٢.٢ يُحدد استقرار محلول النيكل المُسبق جودة طبقة الطلاء المسبق بشكل مباشر، ويلعب دورًا هامًا في المرحلة التالية من طلاء النحاس. لذلك، من المهم تحليل وتعديل نسبة تركيب محلول النيكل المُسبق بانتظام، والتأكد من نظافته وخلوه من أي تلوث.
٢.٣ تأثير محلول الطلاء الرئيسي على طبقة الطلاء: يحتوي محلول الطلاء على كبريتات النحاس وحمض الكبريتيك كمكونين، وتؤثر نسبة كل منهما بشكل مباشر على جودة طبقة الطلاء. إذا كان تركيز كبريتات النحاس مرتفعًا جدًا، فسوف تترسب بلورات كبريتات النحاس؛ وإذا كان تركيز كبريتات النحاس منخفضًا جدًا، فسوف يحترق السلك بسهولة، مما يؤثر على كفاءة الطلاء. يمكن لحامض الكبريتيك تحسين الموصلية الكهربائية وكفاءة التيار لمحلول الطلاء الكهربائي، وتقليل تركيز أيونات النحاس في محلول الطلاء الكهربائي (نفس تأثير الأيون)، وبالتالي تحسين الاستقطاب الكاثودي وتشتت محلول الطلاء الكهربائي، بحيث يزيد حد كثافة التيار، ويمنع تحلل كبريتات النحاس في محلول الطلاء الكهربائي إلى أكسيد النحاس والترسيب، مما يزيد من استقرار محلول الطلاء، ولكنه يقلل أيضًا من الاستقطاب الأنود، مما يؤدي إلى الذوبان الطبيعي للأنود. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن محتوى حمض الكبريتيك العالي سيقلل من قابلية ذوبان كبريتات النحاس. عندما يكون محتوى حمض الكبريتيك في محلول الطلاء غير كافٍ، تتحلل كبريتات النحاس بسهولة إلى أكسيد النحاس وتحاصر في طبقة الطلاء، ويصبح لون الطبقة داكنًا وفضفاضًا؛ عند وجود فائض من حمض الكبريتيك في محلول الطلاء ومحتوى ملح النحاس غير كافٍ، سيتم تفريغ الهيدروجين جزئيًا في الكاثود، مما يؤدي إلى ظهور سطح طبقة الطلاء بشكل متقطع. يؤثر محتوى الفوسفور في صفيحة النحاس بشكل كبير على جودة الطلاء، لذا يجب التحكم في محتوى الفوسفور في نطاق 0.04% إلى 0.07%. إذا كان أقل من 0.02%، يصعب تكوين طبقة تمنع إنتاج أيونات النحاس، مما يزيد من مسحوق النحاس في محلول الطلاء؛ إذا كان محتوى الفوسفور أكثر من 0.1%، فسيؤثر ذلك على ذوبان أنود النحاس، بحيث ينخفض محتوى أيونات النحاس ثنائية التكافؤ في محلول الطلاء، ويولد الكثير من طين الأنود. بالإضافة إلى ذلك، يجب شطف اللوحة النحاسية بانتظام لمنع تلوث محلول الطلاء بحمأة الأنود والتسبب في خشونة ونتوءات في طبقة الطلاء.
3 الخاتمة
من خلال معالجة الجوانب المذكورة أعلاه، يكون التصاق المنتج واستمراريته جيدين، وتكون جودته مستقرة، وأدائه ممتازًا. ومع ذلك، في عملية الإنتاج الفعلية، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة طبقة الطلاء، وبمجرد اكتشاف المشكلة، يجب تحليلها ودراستها في الوقت المناسب، واتخاذ الإجراءات المناسبة لحلّها.
وقت النشر: ١٤ يونيو ٢٠٢٢