1. Introdução
Em cabos de comunicação que transmitem sinais de alta frequência, os condutores produzem o efeito pelicular, e com o aumento da frequência do sinal transmitido, esse efeito se torna cada vez mais acentuado. O chamado efeito pelicular refere-se à propagação de sinais ao longo da superfície externa do condutor interno e da superfície interna do condutor externo de um cabo coaxial quando a frequência do sinal transmitido atinge vários quilohertz ou dezenas de milhares de hertz.
Em particular, com o aumento do preço internacional do cobre e a crescente escassez de recursos naturais de cobre, a utilização de fios de aço revestidos de cobre ou fios de alumínio revestidos de cobre para substituir os condutores de cobre tornou-se uma tarefa importante para a indústria de fabricação de fios e cabos, bem como para a sua promoção, aproveitando o amplo espaço de mercado disponível.
No entanto, o fio revestido de cobre, devido ao pré-tratamento, à pré-deposição de níquel e a outros processos, bem como ao impacto da solução de revestimento, é suscetível aos seguintes problemas e defeitos: escurecimento do fio, pré-deposição inadequada, descolamento da camada principal de revestimento, resultando na produção de fios e materiais desperdiçados, o que aumenta os custos de fabricação do produto. Portanto, é extremamente importante garantir a qualidade do revestimento. Este artigo discute principalmente os princípios e procedimentos do processo de produção de fio de aço revestido de cobre por eletrodeposição, bem como as causas comuns de problemas de qualidade e métodos de solução. 1. Processo de revestimento de fio de aço revestido de cobre e suas causas
1.1 Pré-tratamento do fio
Primeiramente, o fio é imerso em uma solução alcalina e decapante, e uma determinada voltagem é aplicada ao fio (ânodo) e à placa (cátodo). O ânodo precipita uma grande quantidade de oxigênio. As principais funções desses gases são: primeiro, as bolhas agitadas na superfície do fio de aço e no eletrólito próximo exercem um efeito de agitação mecânica e de decapagem, promovendo a remoção do óleo da superfície do fio de aço e acelerando o processo de saponificação e emulsificação do óleo e da graxa; segundo, devido às minúsculas bolhas aderidas à interface entre o metal e a solução, ao saírem do fio de aço, as bolhas aderem ao fio de aço com uma grande quantidade de óleo na superfície da solução. Portanto, as bolhas trazem consigo uma grande quantidade de óleo aderido ao fio de aço para a superfície da solução, promovendo assim a remoção do óleo e, ao mesmo tempo, evitando a fragilização por hidrogênio do ânodo, de modo que se possa obter um bom revestimento.
1.2 Revestimento do fio
Primeiramente, o fio é pré-tratado e pré-revestido com níquel por imersão na solução de revestimento e aplicação de uma determinada voltagem ao fio (cátodo) e à placa de cobre (ânodo). No ânodo, a placa de cobre perde elétrons e forma íons de cobre divalentes livres no banho eletrolítico (de revestimento).
Cu – 2e→Cu2+
No cátodo, o fio de aço é reeletronizado eletroliticamente e os íons de cobre divalentes são depositados no fio para formar um fio de aço revestido de cobre:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H⁺ + 2e⁻ → H₂
Quando a quantidade de ácido na solução de revestimento é insuficiente, o sulfato cuproso é facilmente hidrolisado, formando óxido cuproso. O óxido cuproso fica retido na camada de revestimento, tornando-a solta. Cu₂SO₄ + H₂O → [Cu₂O + H₂SO₄]
I. Componentes-chave
Os cabos ópticos para uso externo geralmente consistem em fibras nuas, tubo solto, materiais impermeabilizantes, elementos de reforço e revestimento externo. Eles podem ter diversas estruturas, como design de tubo central, trançado em camadas e estrutura esquelética.
Fibras nuas referem-se a fibras ópticas originais com um diâmetro de 250 micrômetros. Elas geralmente incluem a camada central, a camada de revestimento e a camada de cobertura. Diferentes tipos de fibras nuas possuem diferentes tamanhos de camada central. Por exemplo, as fibras monomodo OS2 geralmente têm 9 micrômetros, enquanto as fibras multimodo OM2/OM3/OM4/OM5 têm 50 micrômetros e as fibras multimodo OM1 têm 62,5 micrômetros. As fibras nuas são frequentemente codificadas por cores para diferenciar as fibras multicore.
Os tubos soltos são geralmente feitos de plástico de engenharia de alta resistência, o PBT, e são usados para acomodar as fibras expostas. Eles oferecem proteção e são preenchidos com um gel impermeabilizante para evitar a entrada de água que poderia danificar as fibras. O gel também atua como um amortecedor, prevenindo danos às fibras causados por impactos. O processo de fabricação dos tubos soltos é crucial para garantir o comprimento excedente da fibra.
Os materiais impermeabilizantes incluem graxa impermeabilizante para cabos, fios impermeabilizantes ou pó impermeabilizante. Para melhorar ainda mais a capacidade geral de impermeabilização do cabo, a abordagem mais comum é usar graxa impermeabilizante.
Os elementos de reforço podem ser metálicos ou não metálicos. Os metálicos são frequentemente feitos de fios de aço fosfatizado, fitas de alumínio ou fitas de aço. Os elementos não metálicos são feitos principalmente de materiais FRP (plástico reforçado com fibra de vidro). Independentemente do material utilizado, esses elementos devem fornecer a resistência mecânica necessária para atender aos requisitos das normas, incluindo resistência à tração, flexão, impacto e torção.
As capas externas devem levar em consideração o ambiente de uso, incluindo impermeabilização, resistência aos raios UV e resistência às intempéries. Portanto, o material PE preto é comumente utilizado, pois suas excelentes propriedades físicas e químicas garantem a adequação para instalação externa.
2. Causas de problemas de qualidade no processo de revestimento de cobre e suas soluções
2.1 Influência do pré-tratamento do fio na camada de revestimento O pré-tratamento do fio é crucial na produção de fios de aço revestidos de cobre por eletrodeposição. Se a película de óleo e óxido na superfície do fio não for completamente eliminada, a camada de níquel pré-depositada não será bem depositada e a aderência será deficiente, o que eventualmente levará ao desprendimento da camada principal de cobre. Portanto, é importante monitorar a concentração dos líquidos alcalinos e de decapagem, a corrente de decapagem e alcalino e verificar se as bombas estão funcionando corretamente. Caso contrário, devem ser reparadas imediatamente. Os problemas de qualidade comuns no pré-tratamento de fios de aço e suas soluções são apresentados na Tabela 1.
2.2 A estabilidade da solução de pré-níquel determina diretamente a qualidade da camada de pré-revestimento e desempenha um papel importante na etapa seguinte de revestimento de cobre. Portanto, é importante analisar e ajustar regularmente a proporção da composição da solução de pré-níquel e garantir que esta esteja limpa e livre de contaminações.
2.3 Influência da solução de revestimento principal na camada de revestimento A solução de revestimento contém sulfato de cobre e ácido sulfúrico como dois componentes, e a proporção entre eles determina diretamente a qualidade da camada de revestimento. Se a concentração de sulfato de cobre for muito alta, ocorrerá a precipitação de cristais de sulfato de cobre; se a concentração for muito baixa, o fio queimará facilmente e a eficiência do revestimento será afetada. O ácido sulfúrico melhora a condutividade elétrica e a eficiência da corrente da solução de eletrodeposição, reduz a concentração de íons de cobre na solução (efeito de mesmo íon), melhorando assim a polarização catódica e a dispersão da solução, aumentando o limite de densidade de corrente. Além disso, impede a hidrólise do sulfato cuproso na solução em óxido cuproso e sua precipitação, aumentando a estabilidade da solução de revestimento e reduzindo a polarização anódica, o que favorece a dissolução normal do ânodo. No entanto, deve-se observar que um alto teor de ácido sulfúrico reduz a solubilidade do sulfato de cobre. Quando o teor de ácido sulfúrico na solução de revestimento é insuficiente, o sulfato de cobre é facilmente hidrolisado em óxido cuproso e fica retido na camada de revestimento, resultando em uma cor escura e com aspecto irregular. Por outro lado, quando há excesso de ácido sulfúrico na solução de revestimento e o teor de sal de cobre é insuficiente, o hidrogênio é parcialmente descarregado no cátodo, fazendo com que a superfície da camada de revestimento apresente manchas. O teor de fósforo na placa de cobre fosforoso também tem um impacto importante na qualidade do revestimento; o teor de fósforo deve ser controlado na faixa de 0,04% a 0,07%. Se for inferior a 0,02%, torna-se difícil a formação de um filme, o que dificulta a produção de íons de cobre e, consequentemente, aumenta a quantidade de pó de cobre na solução de revestimento. Se o teor de fósforo for superior a 0,1%, afetará a dissolução do ânodo de cobre, diminuindo a concentração de íons de cobre bivalentes na solução de revestimento e gerando grande quantidade de lama anódica. Além disso, a placa de cobre deve ser enxaguada regularmente para evitar que a lama anódica contamine a solução de revestimento e cause rugosidade e rebarbas na camada de revestimento.
3 Conclusão
Ao processar os aspectos mencionados acima, a adesão e a continuidade do produto são boas, a qualidade é estável e o desempenho é excelente. No entanto, no processo de produção real, muitos fatores afetam a qualidade da camada de revestimento. Uma vez detectado o problema, ele deve ser analisado e estudado em tempo hábil, e medidas apropriadas devem ser tomadas para solucioná-lo.
Data da publicação: 14 de junho de 2022