1. Giới thiệu
Trong cáp truyền thông, khi truyền tín hiệu tần số cao, các dây dẫn sẽ tạo ra hiệu ứng bề mặt (skin effect), và khi tần số tín hiệu truyền tăng lên, hiệu ứng bề mặt càng trở nên nghiêm trọng hơn. Hiệu ứng bề mặt đề cập đến sự truyền tín hiệu dọc theo bề mặt ngoài của dây dẫn bên trong và bề mặt trong của dây dẫn bên ngoài của cáp đồng trục khi tần số tín hiệu truyền đạt đến vài kilohertz hoặc hàng chục nghìn hertz.
Đặc biệt, với giá đồng quốc tế tăng vọt và nguồn tài nguyên đồng trong tự nhiên ngày càng khan hiếm, việc sử dụng dây thép mạ đồng hoặc dây nhôm mạ đồng để thay thế dây dẫn đồng đã trở thành một nhiệm vụ quan trọng đối với ngành sản xuất dây và cáp, đồng thời cũng là động lực thúc đẩy ngành này khai thác thị trường rộng lớn.
Tuy nhiên, dây thép mạ đồng, do quá trình xử lý sơ bộ, mạ niken sơ bộ và các quy trình khác, cũng như ảnh hưởng của dung dịch mạ, dễ phát sinh các vấn đề và khuyết tật sau: dây bị đen, lớp mạ sơ bộ không tốt, lớp mạ chính bị bong tróc, dẫn đến sản sinh dây phế liệu, lãng phí vật liệu, làm tăng chi phí sản xuất sản phẩm. Do đó, việc đảm bảo chất lượng lớp phủ là vô cùng quan trọng. Bài báo này chủ yếu thảo luận về các nguyên tắc và quy trình sản xuất dây thép mạ đồng bằng phương pháp mạ điện, cũng như các nguyên nhân thường gặp của các vấn đề về chất lượng và phương pháp giải quyết. 1. Quy trình mạ dây thép mạ đồng và các nguyên nhân của nó
1.1 Xử lý sơ bộ dây dẫn
Đầu tiên, dây thép được nhúng vào dung dịch kiềm và dung dịch tẩy gỉ, sau đó một điện áp nhất định được đặt vào dây thép (anode) và tấm điện cực (cathode). Anode sẽ kết tủa một lượng lớn oxy. Vai trò chính của các khí này là: thứ nhất, các bọt khí mạnh trên bề mặt dây thép và dung dịch điện phân gần đó tạo ra tác dụng khuấy trộn và bóc tách cơ học, từ đó thúc đẩy việc loại bỏ dầu mỡ khỏi bề mặt dây thép, đẩy nhanh quá trình xà phòng hóa và nhũ hóa dầu mỡ; thứ hai, do các bọt khí nhỏ bám vào giao diện giữa kim loại và dung dịch, khi các bọt khí và dây thép thoát ra ngoài, chúng sẽ bám vào dây thép cùng với một lượng lớn dầu mỡ lên bề mặt dung dịch. Do đó, các bọt khí sẽ mang theo lượng lớn dầu mỡ bám vào dây thép lên bề mặt dung dịch, từ đó thúc đẩy việc loại bỏ dầu mỡ, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng giòn hydro ở anode, giúp đạt được lớp mạ tốt.
1.2 Mạ dây dẫn
Đầu tiên, dây dẫn được xử lý sơ bộ và mạ niken bằng cách nhúng vào dung dịch mạ và đặt một điện áp nhất định vào dây dẫn (cực âm) và tấm đồng (cực dương). Tại cực dương, tấm đồng mất electron và tạo thành các ion đồng hóa trị hai tự do trong dung dịch điện phân (mạ):
Cu – 2e→Cu2+
Tại cực âm, dây thép được tái điện phân và các ion đồng hóa trị hai được lắng đọng trên dây để tạo thành dây thép mạ đồng:
Cu2+ + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Khi lượng axit trong dung dịch mạ không đủ, đồng(I) sunfat dễ bị thủy phân tạo thành đồng(I) oxit. Đồng(I) oxit bị giữ lại trong lớp mạ, làm cho lớp mạ bị bong tróc. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4]
I. Các thành phần chính
Cáp quang ngoài trời thường bao gồm các sợi quang trần, ống dẫn quang, vật liệu chống thấm nước, các phần tử gia cường và lớp vỏ ngoài. Chúng có nhiều cấu trúc khác nhau như thiết kế ống trung tâm, bện nhiều lớp và cấu trúc khung xương.
Sợi quang trần (bare fibers) là loại sợi quang nguyên bản có đường kính 250 micromet. Chúng thường bao gồm lớp lõi, lớp vỏ bọc và lớp phủ. Các loại sợi quang trần khác nhau có kích thước lớp lõi khác nhau. Ví dụ, sợi đơn mode OS2 thường có đường kính 9 micromet, trong khi sợi đa mode OM2/OM3/OM4/OM5 có đường kính 50 micromet, và sợi đa mode OM1 có đường kính 62,5 micromet. Sợi quang trần thường được mã hóa màu để phân biệt với các loại sợi đa lõi.
Ống bọc rời thường được làm bằng nhựa kỹ thuật cường độ cao PBT và được sử dụng để chứa các sợi trần. Chúng có tác dụng bảo vệ và được lấp đầy bằng gel chống thấm nước để ngăn nước xâm nhập có thể làm hỏng các sợi. Gel này cũng hoạt động như một lớp đệm để ngăn ngừa hư hại sợi do va đập. Quy trình sản xuất ống bọc rời rất quan trọng để đảm bảo chiều dài dư thừa của sợi.
Các vật liệu chống thấm nước bao gồm mỡ chống thấm nước cho cáp, sợi chống thấm nước hoặc bột chống thấm nước. Để tăng cường hơn nữa khả năng chống thấm nước tổng thể của cáp, phương pháp phổ biến là sử dụng mỡ chống thấm nước.
Các thanh gia cường có cả loại kim loại và phi kim loại. Loại kim loại thường được làm từ dây thép mạ phốt phát, băng nhôm hoặc băng thép. Các thanh phi kim loại chủ yếu được làm từ vật liệu FRP. Bất kể vật liệu sử dụng là gì, các thanh này phải cung cấp độ bền cơ học cần thiết để đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn, bao gồm khả năng chịu lực căng, uốn, va đập và xoắn.
Lớp vỏ ngoài cần xem xét môi trường sử dụng, bao gồm khả năng chống thấm nước, chống tia cực tím và chống chịu thời tiết. Do đó, vật liệu PE màu đen thường được sử dụng vì các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời của nó đảm bảo tính phù hợp cho việc lắp đặt ngoài trời.
2. Nguyên nhân gây ra các vấn đề về chất lượng trong quá trình mạ đồng và giải pháp khắc phục.
2.1 Ảnh hưởng của quá trình xử lý sơ bộ dây dẫn đến lớp mạ Quá trình xử lý sơ bộ dây dẫn rất quan trọng trong sản xuất dây thép mạ đồng bằng phương pháp mạ điện. Nếu lớp dầu và oxit trên bề mặt dây dẫn không được loại bỏ hoàn toàn, thì lớp niken mạ sơ bộ sẽ không được mạ tốt và độ bám dính kém, cuối cùng sẽ dẫn đến lớp mạ đồng chính bị bong tróc. Do đó, điều quan trọng là phải theo dõi nồng độ dung dịch kiềm và dung dịch tẩy gỉ, dòng điện tẩy gỉ và kiềm, và liệu các máy bơm có hoạt động bình thường hay không, nếu có thì phải sửa chữa kịp thời. Các vấn đề chất lượng thường gặp trong quá trình xử lý sơ bộ dây thép và giải pháp của chúng được thể hiện trong bảng.
2.2 Độ ổn định của dung dịch niken sơ bộ quyết định trực tiếp chất lượng lớp mạ sơ bộ và đóng vai trò quan trọng trong bước mạ đồng tiếp theo. Do đó, việc thường xuyên phân tích và điều chỉnh tỷ lệ thành phần của dung dịch niken sơ bộ và đảm bảo dung dịch niken sơ bộ sạch và không bị nhiễm bẩn là rất quan trọng.
2.3 Ảnh hưởng của dung dịch mạ chính đến lớp mạ Dung dịch mạ chứa đồng sunfat và axit sulfuric là hai thành phần, tỷ lệ thành phần quyết định trực tiếp chất lượng lớp mạ. Nếu nồng độ đồng sunfat quá cao, tinh thể đồng sunfat sẽ kết tủa; nếu nồng độ đồng sunfat quá thấp, dây dẫn sẽ dễ bị cháy xém và hiệu suất mạ sẽ bị ảnh hưởng. Axit sulfuric có thể cải thiện độ dẫn điện và hiệu suất dòng điện của dung dịch mạ điện, giảm nồng độ ion đồng trong dung dịch mạ điện (hiệu ứng ion đồng nhất), do đó cải thiện sự phân cực catốt và độ phân tán của dung dịch mạ điện, làm tăng giới hạn mật độ dòng điện và ngăn ngừa sự thủy phân của đồng sunfat trong dung dịch mạ điện thành đồng oxit và kết tủa, tăng độ ổn định của dung dịch mạ, đồng thời giảm sự phân cực anot, có lợi cho sự hòa tan bình thường của anot. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hàm lượng axit sulfuric cao sẽ làm giảm độ hòa tan của đồng sunfat. Khi hàm lượng axit sulfuric trong dung dịch mạ không đủ, đồng sunfat dễ bị thủy phân thành đồng(I) oxit và bị giữ lại trong lớp mạ, khiến lớp mạ có màu sẫm và bị bong tróc; khi có quá nhiều axit sulfuric trong dung dịch mạ và hàm lượng muối đồng không đủ, hydro sẽ bị phóng điện một phần ở cực âm, làm cho bề mặt lớp mạ xuất hiện các đốm. Hàm lượng phốt pho trong lớp mạ đồng cũng có tác động quan trọng đến chất lượng lớp phủ, hàm lượng phốt pho nên được kiểm soát trong khoảng từ 0,04% đến 0,07%, nếu nhỏ hơn 0,02%, sẽ khó tạo màng ngăn cản sự hình thành các ion đồng, do đó làm tăng lượng bột đồng trong dung dịch mạ; nếu hàm lượng phốt pho lớn hơn 0,1%, nó sẽ ảnh hưởng đến sự hòa tan của cực dương đồng, làm giảm hàm lượng ion đồng hóa trị hai trong dung dịch mạ và tạo ra nhiều bùn cực dương. Ngoài ra, cần thường xuyên rửa sạch tấm đồng để ngăn cặn anot làm ô nhiễm dung dịch mạ và gây ra hiện tượng gồ ghề và gờ trên lớp mạ.
3. Kết luận
Thông qua việc xử lý các khía cạnh nêu trên, độ bám dính và tính liên tục của sản phẩm tốt, chất lượng ổn định và hiệu suất tuyệt vời. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất thực tế, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ trong quá trình mạ, khi phát hiện vấn đề, cần phải phân tích và nghiên cứu kịp thời và có biện pháp thích hợp để giải quyết.
Thời gian đăng bài: 14 tháng 6 năm 2022