1. Introduzione
Nei cavi di comunicazione, durante la trasmissione di segnali ad alta frequenza, i conduttori sono soggetti all'effetto pelle, che si accentua con l'aumentare della frequenza del segnale trasmesso. Il cosiddetto effetto pelle si riferisce alla propagazione dei segnali lungo la superficie esterna del conduttore interno e la superficie interna del conduttore esterno di un cavo coassiale quando la frequenza del segnale trasmesso raggiunge diversi kilohertz o decine di migliaia di hertz.
In particolare, con l'impennata del prezzo internazionale del rame e la crescente scarsità delle risorse naturali di rame, l'utilizzo di fili di acciaio rivestito di rame o di alluminio rivestito di rame in sostituzione dei conduttori in rame è diventato un compito importante per l'industria della produzione di fili e cavi, nonché per la sua promozione e l'occupazione di un ampio mercato.
Tuttavia, il filo nella placcatura di rame, a causa del pretrattamento, della pre-placcatura di nichel e di altri processi, nonché dell'impatto della soluzione di placcatura, può facilmente produrre i seguenti problemi e difetti: annerimento del filo, pre-placcatura non buona, distacco dello strato principale di placcatura, con conseguente produzione di filo di scarto, spreco di materiale, in modo che il prodotto aumenti i costi di produzione. Pertanto, è estremamente importante garantire la qualità del rivestimento. Questo documento discute principalmente i principi e le procedure del processo per la produzione di filo di acciaio rivestito di rame mediante galvanostegia, nonché le cause comuni dei problemi di qualità e i metodi di soluzione. 1 Processo di placcatura del filo di acciaio rivestito di rame e sue cause
1. 1 Pretrattamento del filo
Innanzitutto, il filo viene immerso in una soluzione alcalina e decapante, e viene applicata una certa tensione al filo (anodo) e alla piastra (catodo). L'anodo precipita una grande quantità di ossigeno. Il ruolo principale di questi gas è il seguente: in primo luogo, le bolle violente sulla superficie del filo d'acciaio e dell'elettrolita circostante svolgono un'agitazione meccanica e un effetto di rimozione, favorendo così l'estrazione dell'olio dalla superficie del filo d'acciaio e accelerando il processo di saponificazione ed emulsionamento dell'olio e del grasso; in secondo luogo, grazie alle minuscole bolle che aderiscono all'interfaccia tra il metallo e la soluzione, le bolle, insieme al filo d'acciaio, aderiscono al filo d'acciaio con una grande quantità di olio, portando così una grande quantità di olio aderente al filo d'acciaio in superficie, favorendo la rimozione dell'olio e, allo stesso tempo, riducendo la formazione di infragilimento da idrogeno dell'anodo, in modo da ottenere una buona placcatura.
1. 2 Placcatura del filo
Innanzitutto, il filo viene pretrattato e pre-placcato con nichel immergendolo nella soluzione di placcatura e applicando una determinata tensione al filo (catodo) e alla piastra di rame (anodo). All'anodo, la piastra di rame perde elettroni e forma ioni di rame bivalenti liberi nel bagno elettrolitico (di placcatura):
Cu – 2e→Cu2+
Al catodo, il filo d'acciaio viene rielettroliticamente rielettrizzato e gli ioni di rame bivalente si depositano sul filo per formare un filo d'acciaio rivestito di rame:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Quando la quantità di acido nella soluzione di placcatura è insufficiente, il solfato rameoso si idrolizza facilmente formando ossido rameoso. L'ossido rameoso rimane intrappolato nello strato di placcatura, rendendolo allentato. Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4
I. Componenti chiave
I cavi ottici per esterni sono generalmente costituiti da fibre nude, un tubo flessibile, materiali impermeabili, elementi di rinforzo e una guaina esterna. Sono disponibili in diverse strutture, come ad esempio la struttura a tubo centrale, la struttura a trefoli e la struttura a scheletro.
Le fibre nude si riferiscono alle fibre ottiche originali con un diametro di 250 micrometri. In genere includono lo strato centrale, lo strato di rivestimento e lo strato di protezione. I diversi tipi di fibre nude hanno diverse dimensioni dello strato centrale. Ad esempio, le fibre monomodali OS2 hanno generalmente un diametro di 9 micrometri, mentre le fibre multimodali OM2/OM3/OM4/OM5 hanno un diametro di 50 micrometri e le fibre multimodali OM1 hanno un diametro di 62,5 micrometri. Le fibre nude sono spesso codificate a colori per distinguerle dalle fibre multicore.
I tubi flessibili sono generalmente realizzati in PBT, una plastica tecnica ad alta resistenza, e servono ad alloggiare le fibre nude. Forniscono protezione e sono riempiti con un gel idrorepellente per impedire l'ingresso di acqua che potrebbe danneggiare le fibre. Il gel funge anche da ammortizzatore per prevenire danni alle fibre dovuti a urti. Il processo di produzione dei tubi flessibili è fondamentale per garantire la lunghezza adeguata delle fibre.
I materiali impermeabilizzanti includono grasso, filati o polveri impermeabilizzanti per cavi. Per migliorare ulteriormente la capacità impermeabile complessiva del cavo, l'approccio più comune è l'utilizzo di grasso impermeabilizzante.
Gli elementi di rinforzo sono di tipo metallico e non metallico. Quelli metallici sono spesso realizzati con fili di acciaio fosfatato, nastri di alluminio o nastri di acciaio. Gli elementi non metallici sono principalmente realizzati in materiali compositi rinforzati con fibre (FRP). Indipendentemente dal materiale utilizzato, questi elementi devono fornire la resistenza meccanica necessaria per soddisfare i requisiti standard, tra cui la resistenza a trazione, flessione, impatto e torsione.
Per le guaine esterne è necessario tenere conto dell'ambiente di utilizzo, inclusi l'impermeabilità, la resistenza ai raggi UV e agli agenti atmosferici. Pertanto, il materiale PE nero è comunemente utilizzato, poiché le sue eccellenti proprietà fisiche e chimiche ne garantiscono l'idoneità per l'installazione all'esterno.
2. Le cause dei problemi di qualità nel processo di ramatura e le relative soluzioni.
2.1 L'influenza del pretrattamento del filo sullo strato di placcatura Il pretrattamento del filo è molto importante nella produzione di filo di acciaio ramato mediante galvanostegia. Se la pellicola di olio e ossido sulla superficie del filo non viene completamente eliminata, lo strato di nichel pre-depositato non si deposita correttamente e l'adesione è scarsa, il che porterà infine al distacco dello strato principale di rame. È quindi importante monitorare la concentrazione dei liquidi alcalini e di decapaggio, la corrente di decapaggio e alcalina e verificare il corretto funzionamento delle pompe; in caso contrario, è necessario ripararle tempestivamente. I problemi di qualità più comuni nel pretrattamento del filo di acciaio e le relative soluzioni sono riportati nella Tabella.
2.2 La stabilità della soluzione di pre-nichelatura determina direttamente la qualità dello strato di pre-placcatura e svolge un ruolo importante nella successiva fase di ramatura. Pertanto, è fondamentale analizzare e regolare regolarmente il rapporto di composizione della soluzione di pre-nichelatura e assicurarsi che la soluzione di pre-nichelatura sia pulita e non contaminata.
2.3 L'influenza della soluzione di placcatura principale sullo strato di placcatura La soluzione di placcatura contiene solfato di rame e acido solforico come due componenti; il rapporto tra i due determina direttamente la qualità dello strato di placcatura. Se la concentrazione di solfato di rame è troppo elevata, si formerà la precipitazione di cristalli di solfato di rame; se la concentrazione di solfato di rame è troppo bassa, il filo si brucerà facilmente e l'efficienza di placcatura ne risentirà. L'acido solforico può migliorare la conduttività elettrica e l'efficienza di corrente della soluzione di galvanostegia, ridurre la concentrazione di ioni rame nella soluzione di galvanostegia (effetto ione omogeneo), migliorando così la polarizzazione catodica e la dispersione della soluzione di galvanostegia, in modo che il limite di densità di corrente aumenti, e prevenire l'idrolisi del solfato rameoso nella soluzione di galvanostegia in ossido rameoso e la precipitazione, aumentando la stabilità della soluzione di placcatura, ma anche ridurre la polarizzazione anodica, il che è favorevole alla normale dissoluzione dell'anodo. Tuttavia, va notato che un elevato contenuto di acido solforico riduce la solubilità del solfato di rame. Quando il contenuto di acido solforico nella soluzione di placcatura è insufficiente, il solfato di rame si idrolizza facilmente in ossido rameoso e rimane intrappolato nello strato di placcatura, rendendo il colore dello strato scuro e friabile; quando invece c'è un eccesso di acido solforico nella soluzione di placcatura e il contenuto di sale di rame è insufficiente, l'idrogeno viene parzialmente scaricato al catodo, causando la comparsa di macchie sulla superficie dello strato di placcatura. Anche il contenuto di fosforo nella placcatura di rame fosforoso ha un impatto importante sulla qualità del rivestimento; il contenuto di fosforo dovrebbe essere controllato nell'intervallo compreso tra lo 0,04% e lo 0,07%, se inferiore allo 0,02%, è difficile formare un film e si impedisce la produzione di ioni di rame, aumentando così la quantità di polvere di rame nella soluzione di placcatura. Se il contenuto di fosforo supera lo 0,1%, ciò influirà sulla dissoluzione dell'anodo di rame, con conseguente diminuzione del contenuto di ioni di rame bivalente nella soluzione di placcatura e formazione di una grande quantità di fanghi anodici. Inoltre, la piastra di rame deve essere risciacquata regolarmente per evitare che i fanghi anodici contaminino la soluzione di placcatura e causino rugosità e bave nello strato di placcatura.
3 Conclusion
Grazie alla gestione degli aspetti sopra menzionati, l'adesione e la continuità del prodotto risultano buone, la qualità stabile e le prestazioni eccellenti. Tuttavia, nel processo produttivo reale, numerosi fattori influenzano la qualità dello strato di placcatura; una volta individuato un problema, è necessario analizzarlo e studiarlo tempestivamente, adottando le misure appropriate per risolverlo.
Data di pubblicazione: 14 giugno 2022