Медная фольга, этот, казалось бы, простой сверхтонкий лист меди, производится в очень деликатном и сложном процессе. Этот процесс включает в себя, главным образом, извлечение и очистку меди, изготовление медной фольги и этапы последующей обработки.
Первый этап — добыча и рафинирование меди. По данным Геологической службы США (USGS), мировое производство медной руды в 2021 году достигло 20 миллионов тонн (USGS, 2021). После добычи медной руды, используя такие этапы, как дробление, измельчение и флотация, можно получить медный концентрат с содержанием меди около 30%. Затем этот медный концентрат подвергается процессу рафинирования, включающему плавку, конвертерное рафинирование и электролиз, что в конечном итоге позволяет получить электролитическую медь чистотой до 99,99%.
Далее следует процесс изготовления медной фольги, которую в зависимости от способа изготовления можно разделить на два типа: электролитическая медная фольга и катаная медная фольга.
Электролитическая медная фольга изготавливается электролитическим способом. В электролитической ячейке медный анод постепенно растворяется под действием электролита, а ионы меди под действием тока движутся к катоду и образуют медные отложения на его поверхности. Толщина электролитической медной фольги обычно составляет от 5 до 200 микрометров и может точно регулироваться в соответствии с требованиями технологии печатных плат (PCB) (Yu, 1988).
Катаная медная фольга, напротив, изготавливается механическим способом. Лист меди толщиной в несколько миллиметров постепенно утончается прокаткой, в результате чего получается медная фольга толщиной порядка микрометра (Coombs Jr., 2007). Этот тип медной фольги имеет более гладкую поверхность, чем электролитическая, но процесс её производства более энергоёмкий.
После изготовления медная фольга обычно подвергается последующей обработке, включая отжиг, обработку поверхности и т. д., для улучшения её характеристик. Например, отжиг может повысить пластичность и прочность медной фольги, а обработка поверхности (например, оксидирование или нанесение покрытия) — повысить её коррозионную стойкость и адгезию.
Подводя итог, можно сказать, что, несмотря на сложность процесса производства медной фольги, её выпуск оказывает огромное влияние на нашу современную жизнь. Это проявление технологического прогресса, превращающего природные ресурсы в высокотехнологичную продукцию благодаря точным технологиям производства.
Однако процесс производства медной фольги также сопряжен с рядом проблем, включая энергопотребление, воздействие на окружающую среду и т. д. Согласно отчёту, производство 1 тонны меди требует около 220 ГДж энергии и генерирует 2,2 тонны выбросов углекислого газа (Northey et al., 2014). Поэтому необходимо найти более эффективные и экологически безопасные способы производства медной фольги.
Одним из возможных решений является использование переработанной меди для производства медной фольги. Сообщается, что энергозатраты на производство переработанной меди составляют всего 20% от затрат на производство первичной меди, что снижает эксплуатацию ресурсов медной руды (ЮНЕП, 2011). Кроме того, с развитием технологий мы можем разработать более эффективные и энергосберегающие методы производства медной фольги, что ещё больше снизит её воздействие на окружающую среду.
В заключение следует отметить, что производство и изготовление медной фольги — это технологическая область, полная вызовов и возможностей. Несмотря на значительный прогресс, предстоит ещё многое сделать, чтобы медная фольга могла удовлетворять наши повседневные потребности и одновременно защищать окружающую среду.
Время публикации: 08 июля 2023 г.