Quy trình sản xuất và chế tạo lá đồng

Lá đồng, một loại tấm đồng siêu mỏng tưởng chừng đơn giản, lại có quy trình sản xuất vô cùng tinh tế và phức tạp. Quy trình này chủ yếu bao gồm việc khai thác và tinh chế đồng, sản xuất lá đồng và các bước xử lý sau đó.

Bước đầu tiên là khai thác và tinh chế đồng. Theo dữ liệu từ Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), sản lượng quặng đồng toàn cầu đạt 20 triệu tấn vào năm 2021 (USGS, 2021). Sau khi khai thác quặng đồng, thông qua các bước như nghiền, xay và tuyển nổi, có thể thu được quặng đồng cô đặc với hàm lượng đồng khoảng 30%. Sau đó, quặng đồng cô đặc này trải qua quá trình tinh chế, bao gồm nấu chảy, tinh chế bằng lò chuyển đổi và điện phân, cuối cùng thu được đồng điện phân với độ tinh khiết cao tới 99,99%.

Tiếp theo là quy trình sản xuất lá đồng, có thể được chia thành hai loại tùy thuộc vào phương pháp sản xuất: lá đồng điện phân và lá đồng cán.

Lá đồng điện phân được tạo ra thông qua quá trình điện phân. Trong một tế bào điện phân, cực dương đồng dần dần tan ra dưới tác dụng của chất điện phân, và các ion đồng, được dòng điện đẩy, di chuyển về phía cực âm và tạo thành các lớp đồng lắng đọng trên bề mặt cực âm. Độ dày của lá đồng điện phân thường nằm trong khoảng từ 5 đến 200 micromet, có thể được kiểm soát chính xác theo nhu cầu của công nghệ mạch in (PCB) (Yu, 1988).

Ngược lại, lá đồng cán được sản xuất bằng phương pháp cơ học. Bắt đầu từ một tấm đồng dày vài milimét, nó được làm mỏng dần bằng cách cán, cuối cùng tạo ra lá đồng có độ dày ở mức micromét (Coombs Jr., 2007). Loại lá đồng này có bề mặt mịn hơn lá đồng điện phân, nhưng quy trình sản xuất của nó tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Sau khi lá đồng được sản xuất, nó thường cần trải qua các quá trình xử lý sau đó, bao gồm ủ nhiệt, xử lý bề mặt, v.v., để cải thiện hiệu suất. Ví dụ, quá trình ủ nhiệt có thể tăng cường độ dẻo và độ bền của lá đồng, trong khi xử lý bề mặt (như oxy hóa hoặc phủ lớp) có thể tăng cường khả năng chống ăn mòn và độ bám dính của lá đồng.

Tóm lại, mặc dù quy trình sản xuất và chế tạo lá đồng khá phức tạp, nhưng sản phẩm thu được lại có tác động sâu sắc đến cuộc sống hiện đại của chúng ta. Đây là minh chứng cho sự tiến bộ công nghệ, chuyển hóa tài nguyên thiên nhiên thành sản phẩm công nghệ cao thông qua các kỹ thuật sản xuất chính xác.

Tuy nhiên, quá trình sản xuất lá đồng cũng gặp phải một số thách thức, bao gồm tiêu thụ năng lượng, tác động đến môi trường, v.v. Theo một báo cáo, sản xuất 1 tấn đồng cần khoảng 220 GJ năng lượng và tạo ra 2,2 tấn khí thải carbon dioxide (Northey và cộng sự, 2014). Do đó, chúng ta cần tìm ra những phương pháp sản xuất lá đồng hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn.

Một giải pháp khả thi là sử dụng đồng tái chế để sản xuất lá đồng. Theo báo cáo, mức tiêu thụ năng lượng để sản xuất đồng tái chế chỉ bằng 20% ​​so với đồng nguyên chất, và điều này giúp giảm thiểu việc khai thác tài nguyên quặng đồng (UNEP, 2011). Ngoài ra, với sự tiến bộ của công nghệ, chúng ta có thể phát triển các kỹ thuật sản xuất lá đồng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng hơn, từ đó giảm thiểu hơn nữa tác động đến môi trường.

Tóm lại, quá trình sản xuất và chế tạo lá đồng là một lĩnh vực công nghệ đầy thách thức và cơ hội. Mặc dù chúng ta đã đạt được những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn còn rất nhiều việc phải làm để đảm bảo lá đồng đáp ứng được nhu cầu hàng ngày của chúng ta đồng thời bảo vệ môi trường.