1. Úvod
V komunikačních kabelech při přenosu vysokofrekvenčních signálů vytvářejí vodiče skin efekt a se zvyšující se frekvencí přenášeného signálu se skin efekt zhoršuje. Takzvaný skin efekt označuje přenos signálů podél vnějšího povrchu vnitřního vodiče a vnitřního povrchu vnějšího vodiče koaxiálního kabelu, když frekvence přenášeného signálu dosáhne několika kilohertzů nebo desítek tisíc hertzů.
Zejména s rostoucí mezinárodní cenou mědi a stále vzácnějšími přírodními zdroji mědi se používání ocelových nebo hliníkových drátů s měděným plátováním jako náhrady měděných vodičů stalo důležitým úkolem pro průmysl výroby drátů a kabelů, ale také pro jeho propagaci s využitím velkého tržního prostoru.
Avšak drát po pokovování mědí, v důsledku předúpravy, předběžného pokovování niklem a dalších procesů, stejně jako vlivu pokovovacího roztoku, snadno způsobuje následující problémy a vady: černaní drátu, špatné předběžné pokovování, hlavní pokovovací vrstva se odlupuje, což vede k produkci odpadního drátu, plýtvání materiálem, což zvyšuje výrobní náklady. Proto je nesmírně důležité zajistit kvalitu pokovování. Tento článek se zabývá především principy a postupy výroby ocelového drátu s měděným pokovováním galvanickým pokovováním, a také běžnými příčinami problémů s kvalitou a způsoby jejich řešení. 1 Proces pokovování ocelového drátu s měděným pokovováním a jeho příčiny
1. 1 Předúprava drátu
Nejprve se drát ponoří do alkalického mořicího roztoku a na drát (anodu) a desku (katodový plech) se přivede určité napětí, čímž se na anodě uvolní velké množství kyslíku. Hlavní role těchto plynů je: za prvé, silné bublinky na povrchu ocelového drátu a blízkého elektrolytu hrají mechanickou roli v promíchávání a odlupování, čímž podporují odstraňování oleje z povrchu ocelového drátu a urychlují proces zmýdelňování a emulgace oleje a tuku; za druhé, díky drobným bublinkám připojeným k rozhraní mezi kovem a roztokem, které se po odstraňování bublin a ocelového drátu uchytí, se tyto bublinky uchytí k ocelovému drátu a na povrch roztoku se usadí velké množství oleje. Bublinky tak přinesou velké množství oleje ulpívajícího na ocelovém drátu na povrch roztoku, čímž se podpoří odstraňování oleje. Zároveň není snadné dosáhnout vodíkového křehnutí anody, takže lze dosáhnout dobrého pokovení.
1. 2 Pokovování drátu
Nejprve se drát předběžně upraví a ponikluje ponořením do pokovovacího roztoku a přivedením určitého napětí na drát (katoda) a měděný plech (anoda). Na anodě měděný plech ztrácí elektrony a v elektrolytické (pokovovací) lázni vytváří volné dvojmocné ionty mědi:
Cu – 2e→Cu2+
Na katodě je ocelový drát elektrolyticky reelektronizuje a dvojmocné ionty mědi se ukládají na drát za vzniku ocelového drátu s měděným plátováním:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Pokud je množství kyseliny v pokovovacím roztoku nedostatečné, síran měďný se snadno hydrolyzuje za vzniku oxidu měďného. Oxid měďný se zachycuje v pokovovací vrstvě a uvolňuje ji. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
I. Klíčové komponenty
Venkovní optické kabely se obvykle skládají z holých vláken, volných trubek, vodotěsných materiálů, zpevňujících prvků a vnějšího pláště. Dodávají se v různých strukturách, jako je například centrální trubková konstrukce, vrstvené lanko a kostrová konstrukce.
Holá vlákna označují originální optická vlákna o průměru 250 mikrometrů. Obvykle zahrnují jádrovou vrstvu, plášťovou vrstvu a potahovou vrstvu. Různé typy holých vláken mají různé velikosti jádrové vrstvy. Například jednomódová vlákna OS2 mají obvykle délku 9 mikrometrů, zatímco multimódová vlákna OM2/OM3/OM4/OM5 mají délku 50 mikrometrů a multimódová vlákna OM1 mají délku 62,5 mikrometrů. Holá vlákna jsou často barevně kódována pro rozlišení mezi vícejádrovými vlákny.
Trubičky se obvykle vyrábějí z vysoce pevného technického plastu PBT a používají se k uložení holých vláken. Poskytují ochranu a jsou naplněny gelem blokujícím vodu, který zabraňuje vniknutí vody, jež by mohla vlákna poškodit. Gel také slouží jako nárazník, který zabraňuje poškození vláken nárazy. Výrobní proces trubiček je klíčový pro zajištění nadměrné délky vlákna.
Mezi materiály blokující vodu patří mazivo blokující vodu na kabely, příze blokující vodu nebo prášek blokující vodu. Pro další zvýšení celkové schopnosti kabelu blokovat vodu se běžně používá mazivo blokující vodu.
Výztužné prvky se dodávají v kovovém a nekovovém provedení. Kovové prvky se často vyrábějí z fosfátovaných ocelových drátů, hliníkových pásek nebo ocelových pásek. Nekovové prvky se vyrábějí převážně z FRP materiálů. Bez ohledu na použitý materiál musí tyto prvky poskytovat potřebnou mechanickou pevnost, aby splňovaly standardní požadavky, včetně odolnosti vůči tahu, ohybu, nárazu a kroucení.
Vnější plášť by měl zohledňovat prostředí použití, včetně hydroizolace, odolnosti vůči UV záření a povětrnostním vlivům. Proto se běžně používá černý PE materiál, protože jeho vynikající fyzikální a chemické vlastnosti zajišťují vhodnost pro venkovní instalaci.
2 Příčiny problémů s kvalitou v procesu pokovování mědí a jejich řešení
2. 1 Vliv předúpravy drátu na pokovovací vrstvu Předúprava drátu je při výrobě ocelového drátu s měděným plátováním galvanickým pokovováním velmi důležitá. Pokud není olejový a oxidový film na povrchu drátu zcela odstraněn, pak se předpokovená niklová vrstva dobře nekryje a spojení je špatné, což nakonec vede k odpadávání hlavní vrstvy měděného pokovování. Proto je důležité sledovat koncentraci alkalických a mořicích kapalin, mořicí a alkalický proud a zda jsou čerpadla v pořádku. Pokud ne, je nutné je neprodleně opravit. Běžné problémy s kvalitou při předúpravě ocelového drátu a jejich řešení jsou uvedeny v tabulce.
2. 2 Stabilita roztoku před pokovováním niklem přímo určuje kvalitu vrstvy před pokovováním a hraje důležitou roli v dalším kroku pokovování mědí. Proto je důležité pravidelně analyzovat a upravovat poměr složení roztoku před pokovováním niklem a zajistit, aby byl roztok před pokovováním niklem čistý a nekontaminovaný.
2.3 Vliv hlavního pokovovacího roztoku na pokovovací vrstvu Pokovovací roztok obsahuje síran měďnatý a kyselinu sírovou jako dvě složky, přičemž složení tohoto poměru přímo určuje kvalitu pokovovací vrstvy. Pokud je koncentrace síranu měďnatého příliš vysoká, dochází k vysrážení krystalů síranu měďnatého; pokud je koncentrace síranu měďnatého příliš nízká, drát se snadno spálí a ovlivní se účinnost pokovování. Kyselina sírová může zlepšit elektrickou vodivost a proudovou účinnost galvanického roztoku, snížit koncentraci iontů mědi v galvanickém roztoku (stejný iontový efekt), čímž se zlepší katodická polarizace a disperze galvanického roztoku, čímž se zvýší mezní hustota proudu a zabrání se hydrolýze síranu měďnatého v galvanickém roztoku na oxid měďnatý a jeho vysrážení, čímž se zvýší stabilita pokovovacího roztoku, ale také se sníží anodická polarizace, což přispívá k normálnímu rozpouštění anody. Je však třeba poznamenat, že vysoký obsah kyseliny sírové snižuje rozpustnost síranu měďnatého. Pokud je obsah kyseliny sírové v pokovovacím roztoku nedostatečný, síran měďnatý se snadno hydrolyzuje na oxid měďný a zachycuje se v pokovovací vrstvě, čímž se barva vrstvy stává tmavou a uvolněnou. Pokud je v pokovovacím roztoku nadbytek kyseliny sírové a obsah soli mědi nedostatečný, vodík se částečně uvolňuje v katodě, takže povrch pokovovací vrstvy se jeví skvrnitý. Obsah fosforu v měděném plechu má také důležitý vliv na kvalitu povlaku. Obsah fosforu by měl být regulován v rozmezí 0,04 % až 0,07 %. Pokud je menší než 0,02 %, je obtížné vytvořit film, který by zabránil tvorbě iontů mědi, a tím se zvyšuje množství měděného prášku v pokovovacím roztoku. Pokud je obsah fosforu vyšší než 0,1 %, ovlivní to rozpouštění měděné anody, takže se sníží obsah dvojmocných iontů mědi v pokovovacím roztoku a vznikne velké množství anodového kalu. Měděný plech by se měl navíc pravidelně oplachovat, aby se zabránilo znečištění pokovovacího roztoku anodovým kalem, které by způsobovalo drsnost a otřepy v pokovované vrstvě.
3 Závěr
Díky zpracování výše uvedených aspektů je zajištěna dobrá přilnavost a kontinuita produktu, stabilní kvalita a vynikající výkon. V samotném výrobním procesu však existuje mnoho faktorů ovlivňujících kvalitu pokovovací vrstvy v procesu pokovování. Jakmile je problém zjištěn, měl by být včas analyzován a prostudován a měla by být přijata vhodná opatření k jeho vyřešení.
Čas zveřejnění: 14. června 2022