Folia de cupru, această foaie ultra-subțire de cupru aparent simplă, are un proces de fabricație extrem de delicat și complex. Acest proces include în principal extracția și rafinarea cuprului, fabricarea foliei de cupru și etapele de post-procesare.
Primul pas este extracția și rafinarea cuprului. Conform datelor de la United States Geological Survey (USGS), producția globală de minereu de cupru a atins 20 de milioane de tone în 2021 (USGS, 2021). După extracția minereului de cupru, prin etape precum concasare, măcinare și flotație, se poate obține un concentrat de cupru cu un conținut de cupru de aproximativ 30%. Aceste concentrate de cupru trec apoi printr-un proces de rafinare, care include topirea, rafinarea prin convertor și electroliza, rezultând în final cupru electrolitic cu o puritate de până la 99,99%.
Urmează procesul de fabricație a foliei de cupru, care poate fi împărțită în două tipuri în funcție de metoda de fabricație: folie de cupru electrolitic și folie de cupru laminată.
Folia de cupru electrolitic este fabricată printr-un proces electrolitic. Într-o celulă electrolitică, anodul de cupru se dizolvă treptat sub acțiunea electrolitului, iar ionii de cupru, antrenați de curent, se deplasează spre catod și formează depozite de cupru pe suprafața catodului. Grosimea foliei de cupru electrolitic variază de obicei între 5 și 200 micrometri, putând fi controlată cu precizie în funcție de nevoile tehnologiei plăcilor cu circuite imprimate (PCB) (Yu, 1988).
Folia de cupru laminată, pe de altă parte, este fabricată mecanic. Pornind de la o foaie de cupru cu grosimea de câțiva milimetri, aceasta este subțiată treptat prin laminare, producând în cele din urmă o folie de cupru cu o grosime de ordinul micrometrilor (Coombs Jr., 2007). Acest tip de folie de cupru are o suprafață mai netedă decât folia de cupru electrolitic, dar procesul său de fabricație consumă mai multă energie.
După fabricarea foliei de cupru, aceasta trebuie de obicei supusă unui proces ulterior, inclusiv recoacere, tratament de suprafață etc., pentru a-i îmbunătăți performanța. De exemplu, recoacerea poate spori ductilitatea și rezistența foliei de cupru, în timp ce tratamentul de suprafață (cum ar fi oxidarea sau acoperirea) poate spori rezistența la coroziune și aderența foliei de cupru.
În concluzie, deși procesul de producție și fabricare a foliei de cupru este complex, rezultatul are un impact profund asupra vieții noastre moderne. Aceasta este o manifestare a progresului tehnologic, transformând resursele naturale în produse de înaltă tehnologie prin tehnici precise de fabricație.
Cu toate acestea, procesul de fabricare a foliei de cupru aduce și unele provocări, inclusiv consumul de energie, impactul asupra mediului etc. Conform unui raport, producția a 1 tonă de cupru necesită aproximativ 220 GJ de energie și generează 2,2 tone de emisii de dioxid de carbon (Northey și colab., 2014). Prin urmare, trebuie să găsim modalități mai eficiente și mai ecologice de a produce folie de cupru.
O posibilă soluție este utilizarea cuprului reciclat pentru a produce folie de cupru. Se raportează că, în producerea cuprului reciclat, consumul de energie este de doar 20% din cel al cuprului primar, ceea ce reduce exploatarea resurselor de minereu de cupru (UNEP, 2011). În plus, odată cu avansarea tehnologiei, putem dezvolta tehnici de fabricare a foliei de cupru mai eficiente și mai economice din punct de vedere energetic, reducând și mai mult impactul asupra mediului.
În concluzie, procesul de producție și fabricare a foliei de cupru este un domeniu tehnologic plin de provocări și oportunități. Deși am făcut progrese semnificative, mai sunt multe de făcut pentru a ne asigura că folia de cupru poate satisface nevoile noastre zilnice, protejând în același timp mediul înconjurător.
Data publicării: 08 iulie 2023