1. Introducción
En los cables de comunicación que transmiten señales de alta frecuencia, los conductores producen un efecto pelicular, que se acentúa a medida que aumenta la frecuencia de la señal transmitida. El efecto pelicular se refiere a la transmisión de señales a través de la superficie exterior del conductor interno y la superficie interior del conductor externo de un cable coaxial cuando la frecuencia de la señal transmitida alcanza varios kilohercios o decenas de miles de hercios.
En particular, con el aumento vertiginoso del precio internacional del cobre y la creciente escasez de los recursos de cobre en la naturaleza, el uso de alambre de acero revestido de cobre o de aluminio revestido de cobre para reemplazar los conductores de cobre se ha convertido en una tarea importante para la industria de fabricación de alambres y cables, pero también para su promoción aprovechando un amplio mercado.
Sin embargo, el alambre en el recubrimiento de cobre, debido al pretratamiento, el pre-recubrimiento de níquel y otros procesos, así como al impacto de la solución de recubrimiento, puede presentar fácilmente los siguientes problemas y defectos: ennegrecimiento del alambre, un pre-recubrimiento deficiente, desprendimiento de la capa principal de recubrimiento, lo que resulta en la producción de alambre de desecho y desperdicio de material, aumentando así los costos de fabricación del producto. Por lo tanto, es extremadamente importante garantizar la calidad del recubrimiento. Este documento analiza principalmente los principios y procedimientos del proceso para la producción de alambre de acero revestido de cobre mediante galvanoplastia, así como las causas comunes de los problemas de calidad y los métodos de solución. 1. Proceso de recubrimiento de alambre de acero revestido de cobre y sus causas
1.1 Pretratamiento del alambre
Primero, el alambre se sumerge en una solución alcalina y decapante, y se aplica un cierto voltaje al alambre (ánodo) y a la placa (cátodo), lo que provoca la precipitación de una gran cantidad de oxígeno en el ánodo. La función principal de estos gases es la siguiente: primero, las burbujas violentas en la superficie del alambre de acero y su electrolito cercano generan agitación mecánica y un efecto de desprendimiento, lo que promueve la eliminación del aceite de la superficie del alambre de acero y acelera el proceso de saponificación y emulsificación del aceite y la grasa; segundo, debido a las pequeñas burbujas adheridas a la interfaz entre el metal y la solución, al desprenderse las burbujas del alambre de acero, estas se adhieren al alambre de acero con abundante aceite hacia la superficie de la solución, lo que facilita la eliminación del aceite y, al mismo tiempo, reduce la fragilización por hidrógeno del ánodo, lo que permite obtener un buen recubrimiento.
1. 2 Recubrimiento del alambre
En primer lugar, el alambre se somete a un tratamiento previo y se recubre con níquel sumergiéndolo en la solución de recubrimiento y aplicando un voltaje determinado al alambre (cátodo) y a la placa de cobre (ánodo). En el ánodo, la placa de cobre pierde electrones y forma iones de cobre divalentes libres en el baño electrolítico (de recubrimiento).
Cu – 2e→Cu2+
En el cátodo, el alambre de acero se reelectroniza electrolíticamente y los iones de cobre divalentes se depositan sobre el alambre para formar un alambre de acero revestido de cobre:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Cuando la cantidad de ácido en la solución de recubrimiento es insuficiente, el sulfato cuproso se hidroliza fácilmente para formar óxido cuproso. El óxido cuproso queda atrapado en la capa de recubrimiento, lo que la hace suelta. Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4
I. Componentes clave
Los cables de fibra óptica para exteriores generalmente constan de fibras desnudas, tubos sueltos, materiales impermeables, elementos de refuerzo y una cubierta exterior. Se presentan en diversas estructuras, como diseño de tubo central, trenzado en capas y estructura de esqueleto.
Las fibras desnudas se refieren a fibras ópticas originales con un diámetro de 250 micrómetros. Generalmente incluyen la capa central, la capa de revestimiento y la capa de recubrimiento. Los distintos tipos de fibras desnudas tienen diferentes tamaños de capa central. Por ejemplo, las fibras monomodo OS2 suelen tener 9 micrómetros, mientras que las fibras multimodo OM2/OM3/OM4/OM5 tienen 50 micrómetros y las fibras multimodo OM1 tienen 62,5 micrómetros. Las fibras desnudas suelen estar codificadas por colores para diferenciarlas de las fibras multinúcleo.
Los tubos sueltos suelen estar fabricados con PBT, un plástico de ingeniería de alta resistencia, y se utilizan para alojar las fibras expuestas. Proporcionan protección y están rellenos de un gel impermeabilizante para evitar la entrada de agua que podría dañar las fibras. El gel también actúa como amortiguador para prevenir daños en las fibras por impactos. El proceso de fabricación de los tubos sueltos es crucial para garantizar la longitud adecuada de la fibra.
Los materiales impermeables incluyen grasa, hilo o polvo para cables. Para mejorar aún más la capacidad impermeable del cable, la práctica habitual es utilizar grasa impermeable.
Los elementos de refuerzo pueden ser metálicos o no metálicos. Los metálicos suelen estar hechos de alambre de acero fosfatado, cintas de aluminio o cintas de acero. Los elementos no metálicos se fabrican principalmente con materiales de PRFV (plástico reforzado con fibra). Independientemente del material utilizado, estos elementos deben proporcionar la resistencia mecánica necesaria para cumplir con los requisitos estándar, incluyendo resistencia a la tensión, la flexión, el impacto y la torsión.
Las cubiertas exteriores deben tener en cuenta el entorno de uso, incluyendo la impermeabilidad, la resistencia a los rayos UV y la resistencia a la intemperie. Por ello, se suele utilizar polietileno negro, ya que sus excelentes propiedades físicas y químicas garantizan su idoneidad para la instalación en exteriores.
2. Causas de los problemas de calidad en el proceso de recubrimiento de cobre y sus soluciones.
2.1 Influencia del pretratamiento del alambre en la capa de recubrimiento El pretratamiento del alambre es muy importante en la producción de alambre de acero revestido de cobre mediante galvanoplastia. Si la película de aceite y óxido en la superficie del alambre no se elimina por completo, la capa de níquel predepositada no se depositará correctamente y la unión será deficiente, lo que eventualmente provocará el desprendimiento de la capa principal de recubrimiento de cobre. Por lo tanto, es importante controlar la concentración de los líquidos alcalinos y de decapado, la corriente de decapado y alcalina, y si las bombas funcionan correctamente; si no es así, deben repararse de inmediato. Los problemas de calidad comunes en el pretratamiento del alambre de acero y sus soluciones se muestran en la Tabla
2.2 La estabilidad de la solución de pre-níquel determina directamente la calidad de la capa de pre-recubrimiento y desempeña un papel importante en la siguiente etapa del recubrimiento de cobre. Por lo tanto, es importante analizar y ajustar periódicamente la proporción de la solución de pre-níquel y asegurar que dicha solución esté limpia y libre de contaminantes.
2.3 Influencia de la solución principal de recubrimiento en la capa de recubrimiento La solución de recubrimiento contiene sulfato de cobre y ácido sulfúrico como dos componentes, cuya proporción determina directamente la calidad de la capa de recubrimiento. Si la concentración de sulfato de cobre es demasiado alta, se precipitarán cristales de sulfato de cobre; si la concentración de sulfato de cobre es demasiado baja, el alambre se quemará fácilmente y la eficiencia del recubrimiento se verá afectada. El ácido sulfúrico puede mejorar la conductividad eléctrica y la eficiencia de corriente de la solución de electrodeposición, reducir la concentración de iones de cobre en la solución de electrodeposición (efecto del mismo ion), mejorando así la polarización catódica y la dispersión de la solución de electrodeposición, de modo que aumente el límite de densidad de corriente, y prevenir la hidrólisis del sulfato cuproso en la solución de electrodeposición en óxido cuproso y precipitación, aumentando la estabilidad de la solución de recubrimiento, pero también reduciendo la polarización anódica, lo que es propicio para la disolución normal del ánodo. Sin embargo, cabe señalar que un alto contenido de ácido sulfúrico reduce la solubilidad del sulfato de cobre. Cuando el contenido de ácido sulfúrico en la solución de recubrimiento es insuficiente, el sulfato de cobre se hidroliza fácilmente en óxido cuproso y queda atrapado en la capa de recubrimiento, lo que provoca que el color de la capa se oscurezca y se vuelva porosa; cuando hay un exceso de ácido sulfúrico en la solución de recubrimiento y el contenido de sal de cobre es insuficiente, el hidrógeno se descarga parcialmente en el cátodo, lo que hace que la superficie de la capa de recubrimiento presente manchas. El contenido de fósforo en el recubrimiento de cobre fosforado también tiene un impacto importante en la calidad del recubrimiento; el contenido de fósforo debe controlarse en el rango de 0,04% a 0,07%, si es inferior a 0,02%, es difícil formar una película que impida la producción de iones de cobre, lo que aumenta el polvo de cobre en la solución de recubrimiento; Si el contenido de fósforo supera el 0,1%, afectará la disolución del ánodo de cobre, lo que provocará una disminución de los iones de cobre divalentes en la solución de galvanoplastia y la formación de una gran cantidad de lodo anódico. Además, es necesario enjuagar la placa de cobre periódicamente para evitar que el lodo anódico contamine la solución de galvanoplastia y cause rugosidad y rebabas en la capa de recubrimiento.
3 Conclusión
Mediante el procesamiento de los aspectos mencionados, se logra una buena adherencia y continuidad del producto, una calidad estable y un rendimiento excelente. Sin embargo, en el proceso de producción real, existen muchos factores que afectan la calidad de la capa de recubrimiento. Una vez detectado el problema, debe analizarse y estudiarse a tiempo, y se deben tomar las medidas adecuadas para solucionarlo.
Fecha de publicación: 14 de junio de 2022