Το φύλλο χαλκού, αυτό το φαινομενικά απλό εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού, έχει μια πολύ λεπτή και πολύπλοκη διαδικασία παραγωγής. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει κυρίως την εξαγωγή και τη διύλιση του χαλκού, την κατασκευή φύλλου χαλκού και τα βήματα μετά την επεξεργασία.
Το πρώτο βήμα είναι η εξαγωγή και η διύλιση του χαλκού. Σύμφωνα με στοιχεία της Γεωλογικής Έρευνας των Ηνωμένων Πολιτειών (USGS), η παγκόσμια παραγωγή μεταλλεύματος χαλκού έφτασε τα 20 εκατομμύρια τόνους το 2021 (USGS, 2021). Μετά την εκχύλιση του μεταλλεύματος χαλκού, μέσω βημάτων όπως η σύνθλιψη, η λείανση και η επίπλευση, μπορεί να ληφθεί συμπύκνωμα χαλκού με περίπου 30% περιεκτικότητα σε χαλκό. Αυτά τα συμπυκνώματα χαλκού υφίστανται στη συνέχεια μια διαδικασία διύλισης, συμπεριλαμβανομένης της τήξης, της διύλισης του μετατροπέα και της ηλεκτρόλυσης, που τελικά αποδίδουν ηλεκτρολυτικό χαλκό με καθαρότητα ύψους 99,99%.
Στη συνέχεια έρχεται η διαδικασία κατασκευής του φύλλου χαλκού, η οποία μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους ανάλογα με τη μέθοδο κατασκευής: ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού και τυλιγμένο φύλλο χαλκού.
Το ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού γίνεται μέσω ηλεκτρολυτικής διαδικασίας. Σε ένα ηλεκτρολυτικό κύτταρο, η άνοδος του χαλκού διαλύεται σταδιακά κάτω από τη δράση του ηλεκτρολύτη και τα ιόντα χαλκού, που οδηγούνται από το ρεύμα, κινούνται προς την κάθοδο και σχηματίζουν αποθέσεις χαλκού στην επιφάνεια της καθόδου. Το πάχος του ηλεκτρολυτικού φύλλου χαλκού συνήθως κυμαίνεται από 5 έως 200 μικρομέτρια, τα οποία μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια ανάλογα με τις ανάγκες της τεχνολογίας του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων (YU, 1988).
Από την άλλη πλευρά, το έλασης χαλκού, από την άλλη πλευρά, γίνεται μηχανικά. Ξεκινώντας από ένα φύλλο χαλκού αρκετά χιλιοστά πάχους, είναι σταδιακά αραιώνεται από κύλιση, τελικά παράγοντας αλουμινόχαρτο με πάχος στο επίπεδο μικρομέτρου (Coombs Jr., 2007). Αυτός ο τύπος φύλλου χαλκού έχει μια ομαλότερη επιφάνεια από το ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού, αλλά η διαδικασία παραγωγής του καταναλώνει περισσότερη ενέργεια.
Μετά την κατασκευή του φύλλου χαλκού, συνήθως πρέπει να υποβληθεί σε μετα-επεξεργασία, συμπεριλαμβανομένης της ανόπτησης, της επιφανειακής επεξεργασίας κλπ., Για να βελτιωθεί η απόδοσή του. Για παράδειγμα, η ανόπτηση μπορεί να ενισχύσει την ολκιμότητα και την ανθεκτικότητα του φύλλου χαλκού, ενώ η επιφανειακή επεξεργασία (όπως η οξείδωση ή η επικάλυψη) μπορεί να ενισχύσει την αντίσταση στη διάβρωση και την προσκόλληση του φύλλου χαλκού.
Συνοπτικά, αν και η διαδικασία παραγωγής και κατασκευής του αλουμινίου χαλκού είναι πολύπλοκη, η παραγωγή του προϊόντος έχει βαθιές επιπτώσεις στη σύγχρονη ζωή μας. Πρόκειται για μια εκδήλωση της τεχνολογικής προόδου, μετατρέποντας τους φυσικούς πόρους σε προϊόντα υψηλής τεχνολογίας μέσω ακριβών τεχνικών κατασκευής.
Ωστόσο, η διαδικασία κατασκευής του φύλλου χαλκού φέρνει επίσης ορισμένες προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της κατανάλωσης ενέργειας, των περιβαλλοντικών επιπτώσεων κλπ. Σύμφωνα με μια έκθεση, η παραγωγή 1 τόνου χαλκού απαιτεί περίπου 220gj ενέργειας και παράγει 2,2 τόνους εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (Northey et al., 2014). Ως εκ τούτου, πρέπει να βρούμε πιο αποτελεσματικούς και φιλικούς προς το περιβάλλον τρόπους για την παραγωγή φύλλου χαλκού.
Μια πιθανή λύση είναι η χρήση ανακυκλωμένου χαλκού για την παραγωγή φύλλου χαλκού. Αναφέρεται ότι η κατανάλωση ενέργειας της παραγωγής ανακυκλωμένου χαλκού είναι μόνο το 20% αυτού του πρωτογενούς χαλκού και μειώνει την εκμετάλλευση των πόρων του χαλκού (UNEP, 2011). Επιπλέον, με την προώθηση της τεχνολογίας, μπορούμε να αναπτύξουμε πιο αποτελεσματικές τεχνικές παραγωγής αλουμινίου χαλκού, μειώνοντας περαιτέρω τις περιβαλλοντικές τους επιπτώσεις.
Συμπερασματικά, η διαδικασία παραγωγής και κατασκευής του φύλλου χαλκού είναι ένα τεχνολογικό πεδίο γεμάτο προκλήσεις και ευκαιρίες. Παρόλο που έχουμε σημειώσει σημαντική πρόοδο, εξακολουθεί να πρέπει να γίνει πολλή δουλειά για να διασφαλιστεί ότι το φύλλο χαλκού μπορεί να καλύψει τις καθημερινές μας ανάγκες προστατεύοντας παράλληλα το περιβάλλον μας.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιουλ-08-2023