Quy trình sản xuất và chế tạo lá đồng

Lá đồng, tấm đồng siêu mỏng có vẻ đơn giản này, có quy trình sản xuất cực kỳ tinh vi và phức tạp. Quy trình này chủ yếu bao gồm khai thác và tinh chế đồng, sản xuất lá đồng và các bước xử lý sau.

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 tinh quặng đồng với hàm lượng đồng khoảng 30%. Các tinh quặng đồng này sau đó trải qua quá trình tinh chế, bao gồm nấu chảy, tinh chế chuyển đổi và điện phân, cuối cùng tạo ra đồng điện phân có độ tinh khiết cao tới 99,99%.

Tiếp theo là quá trình sản xuất lá đồng, có thể 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 bình điện phân, anot đồng dần dần hòa tan dưới tác động của chất điện phân, và các ion đồng, được dòng điện điều khiển, di chuyển về phía catot và tạo thành các lớp đồng trên bề mặt catot. 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 bảng mạch in (PCB) (Yu, 1988).

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

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

Tóm lại, mặc dù quá trình sản xuất và chế tạo lá đồng rất phức tạp, nhưng sản phẩm đầu ra lại có tác động sâu sắc đến cuộc sống hiện đại của chúng ta. Đây là biểu hiện của sự tiến bộ về công nghệ, biến đổi tài nguyên thiên nhiên thành các sản phẩm công nghệ cao thông qua các kỹ thuật sản xuất chính xác.

Tuy nhiên, quá trình sản xuất lá đồng cũng mang lại một số thách thức, bao gồm tiêu thụ năng lượng, tác động đến môi trường, v.v. Theo một báo cáo, việc sản xuất 1 tấn đồng cần khoảng 220GJ 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 cách hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn để sản xuất lá đồng.

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 nó làm giảm 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 tác động của chúng đến môi trường.

Tóm lại, quy 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, vẫn còn nhiều việc phải làm để đảm bảo lá đồng có thể đáp ứng nhu cầu hàng ngày của chúng ta trong khi vẫn bảo vệ môi trường.