1. Introduction
Dans les câbles de communication, lors de la transmission de signaux haute fréquence, les conducteurs produisent un effet de peau, qui s'aggrave avec l'augmentation de la fréquence du signal transmis. Cet effet de peau se produit lorsque les signaux sont transmis le long des surfaces externes des conducteurs internes et externes d'un câble coaxial lorsque la fréquence du signal transmis atteint plusieurs kilohertz, voire des dizaines de milliers de hertz.
En particulier, avec la flambée des prix internationaux du cuivre et la raréfaction des ressources en cuivre dans la nature, l'utilisation de fils d'acier cuivrés ou de fils d'aluminium cuivrés pour remplacer les conducteurs en cuivre est devenue une tâche importante pour l'industrie de fabrication de fils et de câbles, mais aussi pour sa promotion avec l'utilisation d'un grand espace de marché.
Cependant, le fil cuivré, en raison du prétraitement, du nickelage préalable et d'autres procédés, ainsi que de l'impact de la solution de placage, peut facilement présenter les problèmes et défauts suivants : noircissement du fil, préplacage inadéquat, décollement de la couche de placage principale, ce qui entraîne la production de déchets de fil et de matière, augmentant ainsi les coûts de fabrication. Il est donc primordial de garantir la qualité du revêtement. Cet article aborde principalement les principes et procédures de production de fils d'acier cuivrés par galvanoplastie, ainsi que les causes courantes des problèmes de qualité et les solutions. 1. Procédé de cuivrage du fil d'acier cuivré et ses causes
1. 1 Prétraitement du fil
Tout d'abord, le fil est immergé dans une solution alcaline et décapante. Une tension est appliquée au fil (anode) et à la plaque (cathode), ce qui précipite une grande quantité d'oxygène. Ces gaz agissent principalement sur les gaz suivants : d'une part, la formation de bulles à la surface du fil d'acier et de l'électrolyte adjacent agit mécaniquement et décape, favorisant ainsi l'élimination de l'huile et accélérant ainsi la saponification et l'émulsification de l'huile et de la graisse ; d'autre part, en raison des minuscules bulles présentes à l'interface entre le métal et la solution, une fois le fil d'acier retiré, les bulles adhèrent au fil d'acier et une grande quantité d'huile remonte à la surface de la solution. Ces bulles transportent ainsi une grande quantité d'huile adhérant au fil d'acier, favorisant ainsi son élimination. Parallèlement, la fragilisation de l'anode par l'hydrogène est évitée, ce qui permet d'obtenir un placage de qualité.
1. 2 Placage du fil
Tout d'abord, le fil est prétraité et préplaqué de nickel par immersion dans la solution de placage et application d'une tension électrique au fil (cathode) et à la plaque de cuivre (anode). À l'anode, la plaque de cuivre perd des électrons et forme des ions cuivre divalents libres dans le bain électrolytique (de placage).
Cu – 2e→Cu2+
À la cathode, le fil d'acier est ré-électronisé électrolytiquement et les ions cuivre divalents se déposent sur le fil pour former un fil d'acier cuivré :
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2
Lorsque la quantité d'acide dans la solution de placage est insuffisante, le sulfate cuivreux s'hydrolyse facilement pour former de l'oxyde cuivreux. L'oxyde cuivreux est piégé dans la couche de placage, ce qui la détache. Cu2SO4 + H2O [Cu2O + H2SO4
I. Composants clés
Les câbles optiques extérieurs sont généralement constitués de fibres nues, de tubes à structure libre, de matériaux hydrofuges, d'éléments de renforcement et d'une gaine extérieure. Ils se déclinent en différentes structures, telles que le tube central, le toronnage en couches et la structure squelette.
Les fibres nues sont des fibres optiques originales d'un diamètre de 250 micromètres. Elles comprennent généralement une couche de cœur, une couche de gaine et une couche de revêtement. La taille de la couche de cœur varie selon le type de fibre nue. Par exemple, les fibres monomodes OS2 mesurent généralement 9 micromètres, les fibres multimodes OM2/OM3/OM4/OM5 50 micromètres et les fibres multimodes OM1 62,5 micromètres. Les fibres nues sont souvent codées par couleur pour différencier les fibres multicœurs.
Les tubes libres sont généralement fabriqués en plastique technique PBT haute résistance et servent à loger les fibres nues. Ils offrent une protection et sont remplis d'un gel hydrofuge pour empêcher toute infiltration d'eau susceptible d'endommager les fibres. Ce gel agit également comme tampon pour protéger les fibres des chocs. Le processus de fabrication des tubes libres est crucial pour garantir la longueur excédentaire des fibres.
Les matériaux hydrofuges comprennent la graisse hydrofuge pour câbles, le fil hydrofuge ou la poudre hydrofuge. Pour améliorer encore la résistance globale du câble à l'eau, l'utilisation de graisse hydrofuge est la méthode la plus courante.
Les éléments de renforcement sont métalliques et non métalliques. Les éléments métalliques sont souvent constitués de fils d'acier phosphatés, de rubans d'aluminium ou de bandes d'acier. Les éléments non métalliques sont principalement constitués de matériaux FRP. Quel que soit le matériau utilisé, ces éléments doivent offrir la résistance mécanique nécessaire pour répondre aux exigences des normes, notamment en matière de résistance à la traction, à la flexion, aux chocs et à la torsion.
Les gaines extérieures doivent tenir compte de l'environnement d'utilisation, notamment de l'étanchéité, de la résistance aux UV et aux intempéries. C'est pourquoi le PE noir est couramment utilisé, car ses excellentes propriétés physiques et chimiques garantissent une installation en extérieur.
2 Les causes des problèmes de qualité dans le processus de placage au cuivre et leurs solutions
2.1 Influence du prétraitement du fil sur la couche de placage. Le prétraitement du fil est essentiel à la production de fils d'acier cuivrés par galvanoplastie. Si le film d'huile et d'oxyde à la surface du fil n'est pas complètement éliminé, la couche de nickel pré-plaquée est mal plaquée et la liaison est mauvaise, ce qui entraîne à terme la perte de la couche de placage de cuivre principale. Il est donc important de surveiller la concentration des liquides alcalins et de décapage, le courant de décapage et le courant alcalin, ainsi que le bon fonctionnement des pompes. Dans le cas contraire, il faut les réparer rapidement. Les problèmes de qualité courants lors du prétraitement du fil d'acier et leurs solutions sont présentés dans le tableau.
2.2 La stabilité de la solution de pré-nickel détermine directement la qualité de la couche de pré-placage et joue un rôle important dans l'étape suivante du cuivrage. Il est donc important d'analyser et d'ajuster régulièrement la composition de la solution de nickel pré-plaquée et de s'assurer qu'elle est propre et non contaminée.
2.3 Influence de la solution de placage principale sur la couche de placage. La solution de placage contient du sulfate de cuivre et de l'acide sulfurique comme deux composants, la composition du rapport détermine directement la qualité de la couche de placage. Si la concentration de sulfate de cuivre est trop élevée, des cristaux de sulfate de cuivre précipiteront ; si la concentration de sulfate de cuivre est trop faible, le fil sera facilement brûlé et l'efficacité du placage sera affectée. L'acide sulfurique peut améliorer la conductivité électrique et l'efficacité du courant de la solution de galvanoplastie, réduire la concentration d'ions cuivre dans la solution de galvanoplastie (le même effet ionique), améliorant ainsi la polarisation cathodique et la dispersion de la solution de galvanoplastie, de sorte que la limite de densité de courant augmente, et empêche l'hydrolyse du sulfate cuivreux dans la solution de galvanoplastie en oxyde cuivreux et la précipitation, augmentant la stabilité de la solution de placage, mais aussi réduisant la polarisation anodique, ce qui est propice à la dissolution normale de l'anode. Il convient toutefois de noter qu'une teneur élevée en acide sulfurique réduit la solubilité du sulfate de cuivre. Lorsque la teneur en acide sulfurique de la solution de placage est insuffisante, le sulfate de cuivre est facilement hydrolysé en oxyde cuivreux et piégé dans la couche de placage, ce qui rend la couche foncée et lâche. En cas d'excès d'acide sulfurique dans la solution de placage et de teneur insuffisante en sel de cuivre, l'hydrogène est partiellement déchargé dans la cathode, ce qui donne à la surface de la couche de placage un aspect tacheté. La teneur en phosphore des plaques de cuivre a également un impact important sur la qualité du revêtement. La teneur en phosphore doit être contrôlée entre 0,04 % et 0,07 %. Si elle est inférieure à 0,02 %, il est difficile de former un film empêchant la production d'ions cuivre, ce qui augmente la quantité de poudre de cuivre dans la solution de placage. Si la teneur en phosphore est supérieure à 0,1 %, la dissolution de l'anode en cuivre sera affectée, ce qui entraînera une diminution de la teneur en ions cuivre bivalents de la solution de placage et la formation d'une importante boue anodique. De plus, la plaque de cuivre doit être rincée régulièrement afin d'éviter que les boues anodiques ne polluent la solution de placage et ne provoquent des rugosités et des bavures dans la couche de placage.
3 Conclusion
Grâce au traitement des aspects mentionnés ci-dessus, l'adhérence et la continuité du produit sont bonnes, la qualité est stable et les performances sont excellentes. Cependant, lors du processus de production, de nombreux facteurs affectent la qualité de la couche de placage. Une fois le problème identifié, il convient de l'analyser et de l'étudier à temps afin de prendre les mesures appropriées pour le résoudre.
Date de publication : 14 juin 2022