1. Johdanto
Korkeataajuisten signaalien siirrossa tietoliikennekaapeleissa johtimissa syntyy ihoilmiö, ja lähetetyn signaalin taajuuden kasvaessa ihoilmiö on yhä vakavampi. Niin sanottu ihoilmiö viittaa signaalien siirtymiseen koaksiaalikaapelin sisäjohtimen ulkopintaa ja ulkojohtimen sisäpintaa pitkin, kun lähetetyn signaalin taajuus saavuttaa useita kilohertsejä tai kymmeniä tuhansia hertsejä.
Erityisesti kuparin kansainvälisen hinnan noustessa ja luonnon kuparivarojen käydessä yhä niukemmaksi, kuparipäällysteisen teräs- tai alumiinilangan käyttö kuparijohtimien korvaajana on tullut tärkeäksi tehtäväksi johtojen ja kaapeleiden valmistusteollisuudelle, mutta myös sen edistämiseksi laajoilla markkinoilla.
Mutta kuparipinnoitetussa langassa esikäsittelyn, nikkelin esipinnoituksen ja muiden prosessien sekä pinnoitusliuoksen vaikutuksen vuoksi voi helposti esiintyä seuraavia ongelmia ja vikoja: langan mustuminen, huono esipinnoitus, pääpinnoituskerroksen irtoaminen, mikä johtaa lankajätteen ja materiaalijätteen syntymiseen, mikä nostaa tuotteen valmistuskustannuksia. Siksi on erittäin tärkeää varmistaa pinnoitteen laatu. Tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa kuparipinnoitetun teräslangan galvanointiprosessia ja -menetelmiä sekä laatuongelmien yleisiä syitä ja ratkaisumenetelmiä. 1 Kuparipinnoitetun teräslangan pinnoitusprosessi ja sen syyt
1. 1 Langan esikäsittely
Ensin lanka upotetaan emäksiseen peittausliuokseen, ja lankaan (anodiin) ja levyyn (katodiin) kohdistetaan tietty jännite, jolloin anodi vapauttaa suuren määrän happea. Näiden kaasujen pääasiallinen tehtävä on: ensinnäkin teräslangan pinnalla ja sen lähellä olevassa elektrolyytissä olevat voimakkaat kuplat aiheuttavat mekaanista sekoitusta ja irrotusta, mikä edistää öljyn irtoamista teräslangan pinnalta ja nopeuttaa öljyn ja rasvan saippuoitumis- ja emulgointiprosessia; toiseksi, koska metallin ja liuoksen rajapintaan kiinnittyy pieniä kuplia, kuplat ja teräslanka poistuvat ja tarttuvat teräslankaan ja paljon öljyä liuoksen pinnalle. Näin kuplat tuovat paljon teräslankaan tarttunutta öljyä liuoksen pinnalle, mikä edistää öljyn poistumista. Samalla anodin vetyhaurastuminen on vaikeaa, joten hyvä pinnoite voidaan saavuttaa.
1. 2 Langan pinnoitus
Ensin lanka esikäsitellään ja esipinnoitetaan nikkelillä upottamalla se pinnoitusliuokseen ja kohdistamalla tietty jännite lankaan (katodi) ja kuparilevyyn (anodi). Anodilla kuparilevy luovuttaa elektroneja ja muodostaa vapaita kaksiarvoisia kupari-ioneja elektrolyyttikylvyssä (pinnoituskylvyssä):
Cu–2e→Cu2+
Katodilla teräslanka elektrolyyttisesti uudelleenelektronisoituu ja kaksiarvoiset kupari-ionit kerrostuvat langalle kuparipäällysteisen teräslangan muodostamiseksi:
Cu2 + + 2e → Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e → H2
Kun pinnoitusliuoksen hapon määrä on riittämätön, kuparisulfaatti hydrolysoituu helposti kuparioksidiksi. Kuparioksidi jää loukkuun pinnoituskerrokseen, jolloin se irtoaa. Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4
I. Keskeiset osat
Ulkokäyttöön tarkoitetut optiset kaapelit koostuvat yleensä paljaista kuiduista, irtonaisista putkista, vedenpitävistä materiaaleista, vahvistuselementeistä ja ulkovaipasta. Niitä on saatavilla erilaisina rakenteina, kuten keskiputkirakenteena, kerroskerroksina ja runkorakenteena.
Paljailla kuiduilla tarkoitetaan alkuperäisiä optisia kuituja, joiden halkaisija on 250 mikrometriä. Ne sisältävät tyypillisesti ydinkerroksen, vaippakerroksen ja pinnoitekerroksen. Erilaisilla paljailla kuiduilla on erikokoiset ydinkerrokset. Esimerkiksi yksimuotoiset OS2-kuidut ovat yleensä 9 mikrometriä, kun taas monimuotoiset OM2/OM3/OM4/OM5-kuidut ovat 50 mikrometriä ja monimuotoiset OM1-kuidut ovat 62,5 mikrometriä. Paljaat kuidut on usein värikoodattu moniytimisten kuitujen erottamiseksi toisistaan.
Irtoputket on yleensä valmistettu erittäin lujasta PBT-muovista, ja niitä käytetään paljaiden kuitujen säilyttämiseen. Ne tarjoavat suojaa ja on täytetty vettähylkivällä geelillä, joka estää veden pääsyn kuituihin ja voi vahingoittaa niitä. Geeli toimii myös puskurina estäen kuitujen vaurioitumisen iskujen seurauksena. Irtoputkien valmistusprosessi on ratkaisevan tärkeä kuidun ylimääräisen pituuden varmistamiseksi.
Vedenpitäviä materiaaleja ovat kaapelin vedenpitävä rasva, vedenpitävä lanka tai vedenpitävä jauhe. Kaapelin vedenpitävyyden parantamiseksi edelleen käytetään yleisesti vedenpitävää rasvaa.
Vahvistuselementtejä on metallisia ja ei-metallisia. Metalliset elementit on usein valmistettu fosfatoiduista teräslangoista, alumiininauhoista tai teräsnauhoista. Ei-metalliset elementit on pääasiassa valmistettu FRP-materiaaleista. Käytetystä materiaalista riippumatta näiden elementtien on tarjottava tarvittava mekaaninen lujuus standardivaatimusten täyttämiseksi, mukaan lukien veto-, taivutus-, isku- ja vääntökestävyys.
Ulkovaipan valinnassa on otettava huomioon käyttöympäristö, mukaan lukien vedenpitävyys, UV-kestävyys ja säänkestävyys. Siksi käytetään yleisesti mustaa PE-materiaalia, jonka erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet takaavat soveltuvuuden ulkoasennukseen.
2 Kuparin pinnoitusprosessin laatuongelmien syyt ja niiden ratkaisut
2. 1 Langan esikäsittelyn vaikutus pinnoituskerrokseen Langan esikäsittely on erittäin tärkeää kuparipinnoitetun teräslangan tuotannossa galvanoimalla. Jos langan pinnalla olevaa öljy- ja oksidikalvoa ei poisteta kokonaan, esipinnoitettu nikkelikerros ei ole pinnoitettu hyvin ja sidos on huono, mikä lopulta johtaa kuparipinnoituskerroksen irtoamiseen. Siksi on tärkeää seurata emäksisten ja peittausnesteiden pitoisuuksia, peittaus- ja emäsvirtaa sekä sitä, ovatko pumput normaaleja. Jos ne eivät ole, ne on korjattava viipymättä. Teräslangan esikäsittelyn yleiset laatuongelmat ja niiden ratkaisut on esitetty taulukossa.
2.2 Nikkeliliuoksen stabiilius määrää suoraan esipinnoituskerroksen laadun ja sillä on tärkeä rooli kuparipinnoituksen seuraavassa vaiheessa. Siksi on tärkeää analysoida ja säätää säännöllisesti esipinnoitettua nikkeliliuosta ja varmistaa, että esipinnoitettu nikkeliliuos on puhdas eikä siinä ole kontaminaatiota.
2.3 Pääpinnoitusliuoksen vaikutus pinnoituskerrokseen Pinnoitusliuos sisältää kahtena komponenttina kuparisulfaattia ja rikkihappoa, ja näiden osien suhde määrää suoraan pinnoituskerroksen laadun. Jos kuparisulfaatin pitoisuus on liian korkea, kuparisulfaattikiteitä saostuu; jos kuparisulfaatin pitoisuus on liian alhainen, lanka palaa helposti ja pinnoitustehokkuus heikkenee. Rikkihappo voi parantaa pinnoitusliuoksen sähkönjohtavuutta ja virran hyötysuhdetta, vähentää kupari-ionien pitoisuutta pinnoitusliuoksessa (sama ionivaikutus), mikä parantaa pinnoitusliuoksen katodista polarisaatiota ja dispersiota, jolloin virrantiheysraja kasvaa, ja estää kuparisulfaatin hydrolyysin galvanointiliuoksessa kuparioksidiksi ja saostumiseksi, mikä lisää pinnoitusliuoksen stabiilisuutta ja vähentää anodista polarisaatiota, mikä edistää anodin normaalia liukenemista. On kuitenkin huomattava, että korkea rikkihappopitoisuus vähentää kuparisulfaatin liukoisuutta. Kun pinnoitusliuoksen rikkihappopitoisuus on riittämätön, kuparisulfaatti hydrolysoituu helposti kuparioksidiksi ja tarttuu pinnoituskerrokseen, jolloin kerroksen väri muuttuu tummaksi ja löysäksi. Kun pinnoitusliuoksessa on liikaa rikkihappoa ja riittämätön kuparisuolapitoisuus, vety purkautuu osittain katodiin, jolloin pinnoituskerroksen pinta näyttää laikukkaalta. Kuparilevyn fosforipitoisuudella on myös tärkeä vaikutus pinnoitteen laatuun. Fosforipitoisuutta tulisi kontrolloida 0,04–0,07 %:n välillä. Jos se on alle 0,02 %, kupari-ionien muodostumista estävän kalvon muodostuminen on vaikeaa, mikä lisää kuparijauheen määrää pinnoitusliuoksessa. Jos fosforipitoisuus on yli 0,1 %, se vaikuttaa kuparianodin liukenemiseen, jolloin kaksiarvoisten kupari-ionien pitoisuus pinnoitusliuoksessa vähenee ja anodiliete muodostuu paljon. Lisäksi kuparilevy on huuhdeltava säännöllisesti, jotta anodiliete ei saastuta pinnoitusliuosta ja aiheuta pinnoituskerroksen karheutta ja purseita.
3 Johtopäätös
Edellä mainittujen näkökohtien käsittelyn ansiosta tuotteen tarttuvuus ja jatkuvuus ovat hyviä, laatu on vakaa ja suorituskyky erinomainen. Varsinaisessa tuotantoprosessissa on kuitenkin monia tekijöitä, jotka vaikuttavat pinnoituskerroksen laatuun pinnoitusprosessissa. Kun ongelma havaitaan, se on analysoitava ja tutkittava ajoissa ja sen ratkaisemiseksi on ryhdyttävä asianmukaisiin toimenpiteisiin.
Julkaisun aika: 14. kesäkuuta 2022