กระบวนการผลิตและการผลิตของฟอยล์ทองแดง

ฟอยล์ทองแดงซึ่งเป็นแผ่นทองแดงบาง ๆ ที่ดูเรียบง่ายนี้มีกระบวนการผลิตที่ละเอียดอ่อนและซับซ้อนสูง กระบวนการนี้ส่วนใหญ่รวมถึงการสกัดและการกลั่นทองแดงการผลิตฟอยล์ทองแดงและขั้นตอนหลังการประมวลผล

ขั้นตอนแรกคือการสกัดและการกลั่นทองแดง จากข้อมูลจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) การผลิตแร่ทองแดงทั่วโลกถึง 20 ล้านตันในปี 2564 (USGS, 2021) หลังจากการสกัดแร่ทองแดงผ่านขั้นตอนต่าง ๆ เช่นการบดการบดและการลอยน้ำทองแดงเข้มข้นด้วยปริมาณทองแดงประมาณ 30% ทองแดงเหล่านี้มีความเข้มข้นจากกระบวนการกลั่นรวมถึงการถลุงการกลั่นตัวแปลงและอิเล็กโทรไลซิสซึ่งจะให้ทองแดงอิเล็กโทรไลติกในที่สุดด้วยความบริสุทธิ์สูงถึง 99.99%

ถัดไปกระบวนการผลิตของฟอยล์ทองแดงซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต: ฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์และฟอยล์ทองแดงรีด

ฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์ทำผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ขั้วบวกทองแดงจะค่อยๆละลายภายใต้การกระทำของอิเล็กโทรไลต์และไอออนทองแดงซึ่งขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปทางแคโทดและสะสมทองแดงบนพื้นผิวแคโทด ความหนาของฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์มักจะอยู่ในช่วง 5 ถึง 200 ไมโครเมตรซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำตามความต้องการของเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ (PCB) (Yu, 1988)

ในทางกลับกันฟอยล์ทองแดงแบบรีดนั้นถูกสร้างขึ้นมาโดยทางกลไก เริ่มต้นจากแผ่นทองแดงหนาหลายมิลลิเมตรมันค่อยๆผอมบางโดยการกลิ้งในที่สุดก็ผลิตฟอยล์ทองแดงที่มีความหนาที่ระดับไมโครมิเตอร์ (คูมบ์จูเนียร์, 2007) ฟอยล์ทองแดงประเภทนี้มีพื้นผิวที่เรียบเนียนกว่าฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์ แต่กระบวนการผลิตใช้พลังงานมากขึ้น

หลังจากการผลิตฟอยล์ทองแดงนั้นมักจะต้องผ่านการโพสต์การประมวลผลรวมถึงการหลอมการรักษาพื้นผิว ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นการหลอมสามารถเพิ่มความเหนียวและความเหนียวของฟอยล์ทองแดงในขณะที่การรักษาพื้นผิว (เช่นออกซิเดชันหรือการเคลือบ) สามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดง

โดยสรุปแม้ว่ากระบวนการผลิตและการผลิตของฟอยล์ทองแดงจะซับซ้อน แต่ผลผลิตผลิตภัณฑ์มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อชีวิตสมัยใหม่ของเรา นี่คือการรวมตัวกันของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการเปลี่ยนทรัพยากรธรรมชาติให้เป็นผลิตภัณฑ์ไฮเทคผ่านเทคนิคการผลิตที่แม่นยำ

อย่างไรก็ตามกระบวนการผลิตฟอยล์ทองแดงยังนำมาซึ่งความท้าทายบางอย่างรวมถึงการใช้พลังงานผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ฯลฯ ตามรายงานการผลิตทองแดง 1 ตันต้องใช้พลังงานประมาณ 220GJ และสร้างการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.2 ตัน (Northey et al., 2014) ดังนั้นเราจำเป็นต้องหาวิธีที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในการผลิตฟอยล์ทองแดง

ทางออกหนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้ทองแดงรีไซเคิลเพื่อผลิตฟอยล์ทองแดง มีรายงานว่าการใช้พลังงานของการผลิตทองแดงรีไซเคิลเป็นเพียง 20% ของทองแดงหลักและลดการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรแร่ทองแดง (UNEP, 2011) นอกจากนี้ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเราอาจพัฒนาเทคนิคการผลิตฟอยล์ทองแดงที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้นซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

โดยสรุปแล้วกระบวนการผลิตและการผลิตของฟอยล์ทองแดงเป็นสาขาเทคโนโลยีที่เต็มไปด้วยความท้าทายและโอกาส แม้ว่าเราจะมีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อให้แน่ใจว่าฟอยล์ทองแดงสามารถตอบสนองความต้องการประจำวันของเราในขณะที่ปกป้องสภาพแวดล้อมของเรา