عملية إنتاج وتصنيع رقائق النحاس

إن رقائق النحاس ، هذه الورقة النحاسية الفائقة البسيطة على ما يبدو ، لها عملية تصنيع حساسة ومعقدة للغاية. تتضمن هذه العملية بشكل أساسي استخراج ونحافة النحاس ، وتصنيع رقائق النحاس ، وخطوات ما بعد المعالجة.

الخطوة الأولى هي استخراج ونحافة النحاس. وفقًا لبيانات المسح الجيولوجي للولايات المتحدة (USGS) ، بلغ الإنتاج العالمي لخام النحاس 20 مليون طن في عام 2021 (USGS ، 2021). بعد استخراج خام النحاس ، من خلال خطوات مثل السحق ، الطحن ، والتعويم ، يمكن الحصول على النحاس مع حوالي 30 ٪ من المحتوى النحاسي. بعد ذلك ، تخضع هذه المركزات النحاسية لعملية تكريس ، بما في ذلك الصهر ، وتكرير المحول ، والتحليل الكهربائي ، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى النحاس الكهربائي مع نقاء يصل إلى 99.99 ٪.

بعد ذلك ، تأتي عملية تصنيع إحباط النحاس ، والتي يمكن تقسيمها إلى نوعين حسب طريقة التصنيع: إحباط النحاس الكهربائي والرقائق النحاسية المدحونة.

يتم تصنيع إحباط النحاس الكهربائي من خلال عملية كهربائية. في خلية كهربائية ، يذوب الأنود النحاسي تدريجياً تحت عمل المنحل بالكهرباء ، والأيونات النحاسية ، التي يقودها التيار ، تتحرك نحو الكاثود وتشكل رواسب النحاس على سطح الكاثود. يتراوح سماكة رقائق النحاس الكهربائية عادة من 5 إلى 200 ميكرومتر ، والتي يمكن التحكم فيها بدقة وفقًا لاحتياجات تكنولوجيا لوحة الدوائر المطبوعة (Yu ، 1988).

رقائق النحاس المدلفنة ، من ناحية أخرى ، تصنع ميكانيكيا. بدءًا من ورقة النحاس التي يبلغ سمكها عدة ملليمترات ، يتم تخفيفها تدريجياً عن طريق المتداول ، وتنتج في نهاية المطاف رقائق النحاس بسمك على مستوى الميكرومتر (Coombs Jr. ، 2007). يحتوي هذا النوع من رقائق النحاس على سطح أكثر سلاسة من رقائق النحاس الكهربائي ، لكن عملية التصنيع الخاصة بها تستهلك المزيد من الطاقة.

بعد تصنيع رقائق النحاس ، عادة ما يحتاج إلى الخضوع للمعالجة بعد المعالجة ، بما في ذلك الصلب ، والمعالجة السطحية ، وما إلى ذلك ، لتحسين أدائها. على سبيل المثال ، يمكن أن يعزز الصلب ليونة وصدة رقائق النحاس ، في حين أن المعالجة السطحية (مثل الأكسدة أو الطلاء) يمكن أن تعزز مقاومة التآكل والالتصاق برقائق النحاس.

باختصار ، على الرغم من أن عملية إنتاج وتصنيع رقائق النحاس معقدة ، فإن ناتج المنتج له تأثير عميق على حياتنا الحديثة. هذا مظهر من مظاهر التقدم التكنولوجي ، مما يحول الموارد الطبيعية إلى منتجات عالية التقنية من خلال تقنيات التصنيع الدقيقة.

ومع ذلك ، فإن عملية تصنيع إحباط النحاس تجلب أيضًا بعض التحديات ، بما في ذلك استهلاك الطاقة ، والتأثير البيئي ، وما إلى ذلك ، وفقًا لتقرير ، يتطلب إنتاج 1 طن من النحاس حوالي 220 جيجا بايت من الطاقة ، ويولد 2.2 طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (Northey et al. ، 2014). لذلك ، نحتاج إلى إيجاد طرق أكثر كفاءة وصديقة للبيئة لإنتاج رقائق النحاس.

أحد الحلول الممكنة هو استخدام النحاس المعاد تدويره لإنتاج رقائق النحاس. وتفيد التقارير أن استهلاك الطاقة لإنتاج النحاس المعاد تدويره ليس سوى 20 ٪ من تلك النحاس الأساسي ، وأنه يقلل من استغلال موارد خام النحاس (UNEP ، 2011). بالإضافة إلى ذلك ، مع تقدم التكنولوجيا ، قد نقوم بتطوير تقنيات تصنيع رقائق النحاس الأكثر كفاءة وتوفير الطاقة ، مما يقلل من تأثيرها البيئي.

في الختام ، فإن عملية إنتاج وتصنيع رقائق النحاس هي مجال تكنولوجي مليء بالتحديات والفرص. على الرغم من أننا حققنا تقدمًا كبيرًا ، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لضمان أن إحباط النحاس يمكن أن تلبي احتياجاتنا اليومية مع حماية بيئتنا.