1. Uvod
Pri prenosu visokofrekvenčnih signalov v komunikacijskem kablu vodniki povzročajo skin efekt, ki se z naraščanjem frekvence oddajanega signala vse bolj stopnjuje. Tako imenovani skin efekt se nanaša na prenos signalov vzdolž zunanje površine notranjega vodnika in notranje površine zunanjega vodnika koaksialnega kabla, ko frekvenca oddajanega signala doseže več kilohercev ali deset tisoč hercev.
Še posebej zaradi naraščajoče mednarodne cene bakra in vse manjšega števila naravnih virov bakra je uporaba bakreno prevlečene jeklene ali bakreno prevlečene aluminijaste žice za zamenjavo bakrenih vodnikov postala pomembna naloga za industrijo proizvodnje žic in kablov, pa tudi za njeno promocijo z uporabo velikega tržnega prostora.
Vendar pa lahko žica pri bakrenju zaradi predobdelave, predoblikovanja z nikljem in drugih postopkov ter vpliva raztopine za galvanizacijo zlahka povzroči naslednje težave in napake: črnjenje žice, slabo predoblikovanje, glavna plast galvanizacije se odlepi, kar povzroči nastanek odpadne žice in materialnih odpadkov, kar poveča stroške izdelave izdelka. Zato je izjemno pomembno zagotoviti kakovost prevleke. Ta članek obravnava predvsem procesna načela in postopke za proizvodnjo jeklene žice, prevlečene z bakrom, z galvanizacijo ter pogoste vzroke za težave s kakovostjo in metode za njihovo reševanje. 1 Postopek galvanizacije jeklene žice, prevlečene z bakrom, in njegovi vzroki
1. 1 Predobdelava žice
Najprej se žica potopi v alkalno raztopino za dekapiranje, nato pa se na žico (anodo) in ploščo (katodo) dovede določena napetost, pri čemer anoda izloči veliko količino kisika. Glavni vlogi teh plinov sta: prvič, močni mehurčki na površini jeklene žice in njenega bližnjega elektrolita delujejo mehansko in ločevalno, s čimer spodbujajo odstranjevanje olja s površine jeklene žice ter pospešujejo proces umiljenja in emulgiranja olja in masti; drugič, zaradi drobnih mehurčkov, pritrjenih na vmesnik med kovino in raztopino, se bodo mehurčki, ko bodo mehurčki in jeklena žica odstranjeni, oprijeli jeklene žice in veliko olja se bo znašlo na površini raztopine. Mehurčki bodo na površini raztopine prinesli veliko olja, ki se oprime jeklene žice, in s tem spodbudili odstranjevanje olja. Hkrati pa ni enostavno povzročiti vodikove krhkosti anode, kar lahko povzroči dobro prevleko.
1. 2 Prevleka žice
Najprej se žica predhodno obdela in prekrije z nikljem tako, da se potopi v raztopino za prevleko in se na žico (katoda) in bakreno ploščo (anoda) priključi določena napetost. Na anodi bakrena plošča v elektrolitski (prevleki) kopeli izgubi elektrone in tvori proste dvovalentne bakrove ione:
Cu – 2e→Cu2+
Na katodi se jeklena žica elektrolitsko reelektronizira in dvovalentni bakrovi ioni se odložijo na žico, da tvorijo jekleno žico, prevlečeno z bakrom:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Ko količina kisline v raztopini za galvanizacijo ni zadostna, se bakrov sulfat zlahka hidrolizira in tvori bakrov oksid. Bakrov oksid se ujame v plast galvanizacije, zaradi česar je ta zrahljana. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
I. Ključne komponente
Zunanji optični kabli so običajno sestavljeni iz golih vlaken, ohlapnih cevk, materialov za zadrževanje vode, ojačevalnih elementov in zunanjega plašča. Na voljo so v različnih strukturah, kot so zasnova s centralno cevko, plastno sukanje in skeletna struktura.
Gola vlakna se nanašajo na originalna optična vlakna s premerom 250 mikrometrov. Običajno vključujejo jedrno plast, plast obloge in plast premaza. Različne vrste golih vlaken imajo različne velikosti jedrne plasti. Na primer, enomodna vlakna OS2 so običajno 9 mikrometrov, večmodna vlakna OM2/OM3/OM4/OM5 pa 50 mikrometrov, večmodna vlakna OM1 pa 62,5 mikrometra. Gola vlakna so pogosto barvno kodirana za razlikovanje med večjedrnimi vlakni.
Ohlapne cevke so običajno izdelane iz visoko trdne inženirske plastike PBT in se uporabljajo za namestitev golih vlaken. Zagotavljajo zaščito in so napolnjene z gelom, ki preprečuje vdor vode, ki bi lahko poškodovala vlakna. Gel deluje tudi kot blažilec, ki preprečuje poškodbe vlaken zaradi udarcev. Postopek izdelave ohlapnih cevk je ključnega pomena za zagotovitev dodatne dolžine vlaken.
Materiali za blokiranje vode vključujejo mast za kable, prejo za blokiranje vode ali prašek za blokiranje vode. Za dodatno izboljšanje splošne sposobnosti kabla za blokiranje vode je glavni pristop uporaba masti za blokiranje vode.
Ojačevalni elementi so kovinski in nekovinski. Kovinski so pogosto izdelani iz fosfatiranih jeklenih žic, aluminijastih trakov ali jeklenih trakov. Nekovinski elementi so v glavnem izdelani iz FRP materialov. Ne glede na uporabljeni material morajo ti elementi zagotavljati potrebno mehansko trdnost, da izpolnjujejo standardne zahteve, vključno z odpornostjo na napetost, upogibanje, udarce in zvijanje.
Zunanji plašči morajo upoštevati okolje uporabe, vključno z vodoodpornostjo, odpornostjo na UV-žarke in vremenske vplive. Zato se pogosto uporablja črni PE material, saj njegove odlične fizikalne in kemijske lastnosti zagotavljajo primernost za zunanjo namestitev.
2 Vzroki za težave s kakovostjo pri postopku bakrenja in njihove rešitve
2. 1 Vpliv predobdelave žice na prevleko Predobdelava žice je zelo pomembna pri proizvodnji jeklene žice, prevlečene z bakrom, z galvanizacijo. Če se oljni in oksidni film na površini žice ne odstrani v celoti, predhodno prevlečena nikljeva plast ni dobro prevlečena in je vezava slaba, kar sčasoma povzroči odpadanje glavne bakrene plasti. Zato je pomembno spremljati koncentracijo alkalnih in lužilnih tekočin, lužilni in alkalni tok ter ali so črpalke normalne, in če niso, jih je treba nemudoma popraviti. Pogoste težave s kakovostjo pri predobdelavi jeklene žice in njihove rešitve so prikazane v tabeli.
2. 2 Stabilnost raztopine pred nikljanjem neposredno določa kakovost predhodne plasti in igra pomembno vlogo v naslednjem koraku bakrenja. Zato je pomembno redno analizirati in prilagajati razmerje sestave raztopine pred nikljanjem ter zagotoviti, da je raztopina pred nikljanjem čista in nekontaminirana.
2.3 Vpliv glavne raztopine za galvanizacijo na plast galvanizacije Raztopina za galvanizacijo vsebuje bakrov sulfat in žveplovo kislino kot dve komponenti, sestava in razmerje pa neposredno določata kakovost plasti galvanizacije. Če je koncentracija bakrovega sulfata previsoka, se bodo izločili kristali bakrovega sulfata; če je koncentracija bakrovega sulfata prenizka, se bo žica zlahka ožgala, kar bo vplivalo na učinkovitost galvanizacije. Žveplova kislina lahko izboljša električno prevodnost in izkoristek toka raztopine za galvanizacijo, zmanjša koncentracijo bakrovih ionov v raztopini za galvanizacijo (enaki ionski učinek), s čimer izboljša katodno polarizacijo in disperzijo raztopine za galvanizacijo, tako da se poveča meja gostote toka in prepreči hidroliza bakrovega sulfata v raztopini za galvanizacijo v bakrov oksid in izločanje, s čimer se poveča stabilnost raztopine za galvanizacijo, hkrati pa se zmanjša anodna polarizacija, kar prispeva k normalnemu raztapljanju anode. Vendar je treba opozoriti, da visoka vsebnost žveplove kisline zmanjša topnost bakrovega sulfata. Ko je vsebnost žveplove kisline v raztopini za galvanizacijo nezadostna, se bakrov sulfat zlahka hidrolizira v bakrov oksid in se ujame v plast galvanizacije, barva plasti pa postane temna in ohlapna; ko je v raztopini za galvanizacijo preveč žveplove kisline in je vsebnost bakrove soli nezadostna, se vodik delno sprošča v katodi, tako da je površina plasti galvanizacije videti pikasta. Vsebnost fosforja v bakreni plošči ima tudi pomemben vpliv na kakovost prevleke, zato je treba vsebnost fosforja nadzorovati v območju od 0,04 % do 0,07 %. Če je manjša od 0,02 %, je težko tvoriti film, ki preprečuje nastanek bakrovih ionov, s čimer se poveča količina bakrovega prahu v raztopini za galvanizacijo; če je vsebnost fosforja večja od 0,1 %, bo to vplivalo na raztapljanje bakrene anode, tako da se vsebnost dvovalentnih bakrovih ionov v raztopini za galvanizacijo zmanjša in nastane veliko anodnega blata. Poleg tega je treba bakreno ploščo redno izpirati, da se prepreči onesnaženje raztopine za prevleko z anodnim blatom, kar bi povzročilo hrapavost in neravnine v prevleki.
3 Zaključek
Z obdelavo zgoraj omenjenih vidikov sta oprijem in kontinuiteta izdelka dobra, kakovost stabilna in delovanje odlično. Vendar pa v dejanskem proizvodnem procesu obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na kakovost prevleke v procesu galvanizacije, zato je treba težavo, ko jo odkrijemo, pravočasno analizirati in preučiti ter sprejeti ustrezne ukrepe za njeno rešitev.
Čas objave: 14. junij 2022