1. Inleiding
Bij de transmissie van hoogfrequente signalen in communicatiekabels veroorzaken geleiders een skineffect. Naarmate de frequentie van het verzonden signaal toeneemt, wordt het skineffect steeds ernstiger. Het zogenaamde skineffect verwijst naar de transmissie van signalen langs het buitenoppervlak van de binnengeleider en het binnenoppervlak van de buitengeleider van een coaxkabel wanneer de frequentie van het verzonden signaal enkele kilohertz of tienduizenden hertz bereikt.
Met name de internationale prijs van koper stijgt en de natuurlijke koperbronnen worden steeds schaarser. Het gebruik van koperbeklede staaldraad of koperbeklede aluminiumdraad ter vervanging van koperen geleiders is een belangrijke taak geworden voor de draad- en kabelindustrie, maar ook voor de promotie ervan door gebruik te maken van een groot marktoppervlak.
Maar draad in de koperplating, vanwege voorbehandeling, voorplating met nikkel en andere processen, evenals de impact van de platingoplossing, kunnen de volgende problemen en defecten optreden: draadzwarting, slechte voorplating, de belangrijkste platinglaag van de huid, wat resulteert in de productie van afvaldraad en materiaalverspilling, waardoor de productiekosten van het product stijgen. Daarom is het uiterst belangrijk om de kwaliteit van de coating te waarborgen. Dit artikel bespreekt voornamelijk de procesprincipes en -procedures voor de productie van verkoperde staaldraad door middel van galvaniseren, evenals de meest voorkomende oorzaken van kwaliteitsproblemen en methoden om deze problemen op te lossen. 1. Het platingsproces van koperbeklede staaldraad en de oorzaken ervan.
1. 1 Voorbehandeling van de draad
Ten eerste wordt de draad ondergedompeld in een alkalische oplossing en een beitsoplossing, en wordt er een bepaalde spanning op de draad (anode) en de plaat (kathode) gezet. De anode slaat een grote hoeveelheid zuurstof neer. De belangrijkste functies van deze gassen zijn: ten eerste, heftige belletjes op het oppervlak van de staaldraad en de nabijgelegen elektrolyt spelen een mechanische agitatie en stripping, waardoor de olie van het oppervlak van de staaldraad wordt verwijderd en het verzepings- en emulgeringsproces van de olie en het vet wordt versneld; ten tweede, vanwege de kleine belletjes die zich hechten aan het grensvlak tussen het metaal en de oplossing, zullen de belletjes, wanneer de belletjes en de staaldraad eruit zijn, zich aan de staaldraad hechten met veel olie aan het oppervlak van de oplossing. De belletjes zullen daarom veel olie die aan de staaldraad hecht naar het oppervlak van de oplossing brengen, wat de verwijdering van olie bevordert. Tegelijkertijd is het niet gemakkelijk om waterstofbrosheid van de anode te veroorzaken, waardoor een goede plating kan worden verkregen.
1. 2 Plating van de draad
Eerst wordt de draad voorbehandeld en voorgeplateerd met nikkel door deze onder te dompelen in de plateringsoplossing en een bepaalde spanning aan te leggen op de draad (kathode) en de koperplaat (anode). Aan de anode verliest de koperplaat elektronen en vormt vrije tweewaardige koperionen in het elektrolytische (platerings)bad:
Cu – 2e→Cu2+
Bij de kathode wordt de staaldraad elektrolytisch opnieuw geëlektroniseerd en worden de tweewaardige koperionen op de draad afgezet om een met koper beklede staaldraad te vormen:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Wanneer de hoeveelheid zuur in de plateringsoplossing onvoldoende is, hydrolyseert kopersulfaat gemakkelijk tot koperoxide. Het koperoxide wordt in de plateringslaag vastgehouden, waardoor het loslaat. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
I. Belangrijkste componenten
Optische buitenkabels bestaan over het algemeen uit blote vezels, losse buizen, waterafstotende materialen, verstevigingselementen en een buitenmantel. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende structuren, zoals een centrale buis, gelaagde strengen en een skeletstructuur.
Met kale vezels worden originele optische vezels met een diameter van 250 micrometer bedoeld. Ze omvatten doorgaans de kernlaag, de claddinglaag en de coatinglaag. Verschillende soorten kale vezels hebben verschillende kernlaagdiktes. Zo zijn single-mode OS2-vezels over het algemeen 9 micrometer dik, terwijl multimode OM2/OM3/OM4/OM5-vezels 50 micrometer dik zijn en multimode OM1-vezels 62,5 micrometer dik. Kale vezels zijn vaak voorzien van een kleurcode om onderscheid te maken tussen vezels met meerdere kernen.
Losse buizen zijn meestal gemaakt van hoogwaardig technisch plastic (PBT) en worden gebruikt om de blote vezels te huisvesten. Ze bieden bescherming en zijn gevuld met waterblokkerende gel om binnendringen van water te voorkomen, wat de vezels zou kunnen beschadigen. De gel fungeert ook als buffer om schade aan de vezels door stoten te voorkomen. Het productieproces van losse buizen is cruciaal om de extra lengte van de vezel te garanderen.
Waterblokkerende materialen omvatten waterblokkerende vet, waterblokkerende garen of waterblokkerende poeder. Om de waterblokkerende eigenschappen van de kabel verder te verbeteren, is het gebruikelijk om waterblokkerende vet te gebruiken.
Versterkingselementen zijn er in metalen en niet-metalen uitvoeringen. Metalen elementen zijn vaak gemaakt van gefosfateerd staaldraad, aluminiumtape of staaltape. Niet-metalen elementen worden voornamelijk gemaakt van GVK-materialen. Ongeacht het gebruikte materiaal moeten deze elementen de nodige mechanische sterkte bieden om te voldoen aan de standaardeisen, waaronder weerstand tegen trek, buiging, stoten en torsie.
Bij buitenmantels moet rekening worden gehouden met de gebruiksomgeving, zoals waterdichtheid, uv-bestendigheid en weersbestendigheid. Daarom wordt vaak zwart PE-materiaal gebruikt, omdat de uitstekende fysische en chemische eigenschappen geschikt zijn voor buiteninstallatie.
2 Oorzaken van kwaliteitsproblemen in het koperplatingsproces en hun oplossingen
2.1 De invloed van de voorbehandeling van de draad op de platinglaag. De voorbehandeling van de draad is zeer belangrijk bij de productie van verkoperd staaldraad door middel van galvaniseren. Als de olie- en oxidefilm op het oppervlak van de draad niet volledig wordt verwijderd, is de voorgeplateerde nikkellaag niet goed geplateerd en is de hechting slecht, wat uiteindelijk zal leiden tot het loslaten van de koperlaag. Het is daarom belangrijk om de concentratie van de alkalische en beitsvloeistoffen, de beits- en alkalische stroom en de normale werking van de pompen in de gaten te houden. Indien dit niet het geval is, moeten ze snel worden gerepareerd. De meest voorkomende kwaliteitsproblemen bij de voorbehandeling van staaldraad en de oplossingen daarvoor worden weergegeven in tabel 1.
2.2 De stabiliteit van de pre-nikkeloplossing bepaalt direct de kwaliteit van de voorplatinglaag en speelt een belangrijke rol in de volgende stap van het verkoperen. Daarom is het belangrijk om de samenstelling van de voorgeplateerde nikkeloplossing regelmatig te analyseren en aan te passen en ervoor te zorgen dat de voorgeplateerde nikkeloplossing schoon en niet verontreinigd is.
2.3 De invloed van de hoofdplatingoplossing op de platinglaag. De platingoplossing bevat kopersulfaat en zwavelzuur als twee componenten. De samenstelling van de verhouding bepaalt direct de kwaliteit van de platinglaag. Bij een te hoge kopersulfaatconcentratie slaan kopersulfaatkristallen neer; bij een te lage kopersulfaatconcentratie zal de draad gemakkelijk verbranden en wordt de platingefficiëntie beïnvloed. Zwavelzuur kan de elektrische geleidbaarheid en de stroomefficiëntie van de galvaniseeroplossing verbeteren, de concentratie koperionen in de galvaniseeroplossing verminderen (hetzelfde ioneneffect), waardoor de kathodische polarisatie en de dispersie van de galvaniseeroplossing verbeteren, waardoor de stroomdichtheid toeneemt, en de hydrolyse van koper(I)sulfaat in de galvaniseeroplossing tot koper(I)oxide en precipitatie wordt voorkomen, waardoor de stabiliteit van de galvaniseeroplossing wordt verhoogd, maar ook de anodische polarisatie wordt verminderd, wat bevorderlijk is voor de normale oplossing van de anode. Opgemerkt moet echter worden dat een hoog zwavelzuurgehalte de oplosbaarheid van kopersulfaat vermindert. Wanneer het zwavelzuurgehalte in de galvaniseeroplossing onvoldoende is, hydrolyseert kopersulfaat gemakkelijk tot koper(I)oxide en wordt het ingesloten in de galvaniseerlaag, waardoor de kleur van de laag donker en los wordt; Wanneer er een overmaat zwavelzuur in de plateringsoplossing aanwezig is en het koperzoutgehalte onvoldoende is, zal de waterstof gedeeltelijk in de kathode ontladen worden, waardoor het oppervlak van de plateringslaag er vlekkerig uitziet. Het fosforgehalte van koperplaten heeft ook een belangrijke invloed op de kwaliteit van de coating. Het fosforgehalte moet binnen het bereik van 0,04% tot 0,07% worden gehouden. Indien lager dan 0,02% is het moeilijk om een film te vormen om de productie van koperionen te voorkomen, waardoor het koperpoedergehalte in de plateringsoplossing toeneemt. Een fosforgehalte van meer dan 0,1% zal de oplosbaarheid van de koperanode beïnvloeden, waardoor het gehalte aan tweewaardige koperionen in de plateringsoplossing afneemt en er veel anodemodder ontstaat. Bovendien moet de koperplaat regelmatig worden gespoeld om te voorkomen dat anodeslib de plateringsoplossing verontreinigt en ruwheid en bramen in de plateringslaag veroorzaakt.
3 Conclusie
Door de bovengenoemde aspecten te verwerken, zijn de hechting en continuïteit van het product goed, de kwaliteit stabiel en de prestaties uitstekend. Tijdens het productieproces zijn er echter veel factoren die de kwaliteit van de platinglaag beïnvloeden. Zodra een probleem is vastgesteld, moet het tijdig worden geanalyseerd en bestudeerd, waarna passende maatregelen moeten worden genomen om het op te lossen.
Plaatsingstijd: 14 juni 2022