Kopparfolie, denna till synes enkla ultratunna kopparplåt, har en mycket delikat och komplex tillverkningsprocess. Denna process omfattar huvudsakligen utvinning och raffinering av koppar, tillverkning av kopparfolie och efterbehandlingssteg.
Det första steget är utvinning och raffinering av koppar. Enligt data från United States Geological Survey (USGS) nådde den globala produktionen av kopparmalm 20 miljoner ton år 2021 (USGS, 2021). Efter utvinning av kopparmalm, genom steg som krossning, malning och flotation, kan kopparkoncentrat med cirka 30 % kopparhalt erhållas. Dessa kopparkoncentrat genomgår sedan en raffineringsprocess, inklusive smältning, konverteringsraffinering och elektrolys, vilket slutligen ger elektrolytisk koppar med en renhet på så hög som 99,99 %.
Nästa steg är tillverkningsprocessen för kopparfolie, som kan delas in i två typer beroende på tillverkningsmetod: elektrolytisk kopparfolie och valsad kopparfolie.
Elektrolytisk kopparfolie tillverkas genom en elektrolytisk process. I en elektrolytisk cell löses kopparanoden gradvis upp under inverkan av elektrolyten, och kopparjonerna, drivna av strömmen, rör sig mot katoden och bildar kopparavlagringar på katodytan. Tjockleken på elektrolytisk kopparfolie varierar vanligtvis från 5 till 200 mikrometer, vilket kan kontrolleras exakt enligt behoven hos kretskortsteknik (PCB) (Yu, 1988).
Valsad kopparfolie, å andra sidan, tillverkas mekaniskt. Den börjar med en kopparplåt som är flera millimeter tjock och tunnas gradvis ut genom valsning, vilket slutligen ger en kopparfolie med en tjocklek på mikrometernivå (Coombs Jr., 2007). Denna typ av kopparfolie har en jämnare yta än elektrolytisk kopparfolie, men dess tillverkningsprocess förbrukar mer energi.
Efter att kopparfolien har tillverkats behöver den vanligtvis genomgå efterbehandling, inklusive glödgning, ytbehandling etc., för att förbättra dess prestanda. Till exempel kan glödgning förbättra kopparfoliens duktilitet och seghet, medan ytbehandling (såsom oxidation eller beläggning) kan förbättra kopparfoliens korrosionsbeständighet och vidhäftning.
Sammanfattningsvis, även om produktions- och tillverkningsprocessen för kopparfolie är komplex, har produktens resultat en djupgående inverkan på våra moderna liv. Detta är en manifestation av tekniska framsteg, som omvandlar naturresurser till högteknologiska produkter genom precisa tillverkningstekniker.
Emellertid medför processen att tillverka kopparfolie också vissa utmaningar, inklusive energiförbrukning, miljöpåverkan etc. Enligt en rapport kräver produktionen av 1 ton koppar cirka 220 GJ energi och genererar 2,2 ton koldioxidutsläpp (Northey et al., 2014). Därför behöver vi hitta mer effektiva och miljövänliga sätt att producera kopparfolie.
En möjlig lösning är att använda återvunnen koppar för att producera kopparfolie. Det rapporteras att energiförbrukningen för att producera återvunnen koppar endast är 20 % av den för primär koppar, och det minskar utnyttjandet av kopparmalmsresurser (UNEP, 2011). Dessutom kan vi med teknikens framsteg utveckla effektivare och energibesparande tillverkningstekniker för kopparfolie, vilket ytterligare minskar deras miljöpåverkan.
Sammanfattningsvis är produktions- och tillverkningsprocessen för kopparfolie ett teknologiskt område fullt av utmaningar och möjligheter. Även om vi har gjort betydande framsteg finns det fortfarande mycket arbete att göra för att säkerställa att kopparfolie kan möta våra dagliga behov samtidigt som den skyddar vår miljö.
Publiceringstid: 8 juli 2023