Quy trình sản xuất và chế tạo lá đồng

Lá đồng, một tấm đồng siêu mỏng tưởng chừng đơn giản, có quy trình sản xuất vô cùng tinh xảo 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%. 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 với độ tinh khiết lên 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 sản xuất thông qua quá trình điện phân. Trong bình điện phân, anode đồng dần dần hòa tan dưới tác động của chất điện phân, và các ion đồng, được dòng điện dẫn động, di chuyển về phía catốt và tạo thành các lớp đồng trên bề mặt catốt. Độ dày của lá đồng điện phân thường dao động 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 sản xuất bằng phương pháp cơ học. Bắt đầu từ một tấm đồng dày vài milimét, lá đồng được cán mỏng dần, cuối cùng tạo ra lá đồng có độ dày tính bằng micromet (Coombs Jr., 2007). Loại lá đồng này có bề mặt nhẵn hơn lá đồng điện phân, nhưng quy trình sản xuất lại tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Sau khi sản xuất lá đồng, thường cần trải qua quá trình xử lý hậu kỳ, bao gồm ủ, xử lý bề mặt, v.v., để cải thiện hiệu suất. 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 quy 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 công nghệ, biến tài nguyên thiên nhiên thành các sản phẩm công nghệ cao thông qua 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 môi trường, v.v. Theo một báo cáo, việc sản xuất 1 tấn đồng cần khoảng 220GJ năng lượng và thải 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 của 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, quy trình sản xuất và chế tạo lá đồng là một lĩnh vực công nghệ đầy thách thức và cơ hội. Mặc dù đã đạt được những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều việc phải làm để đảm bảo lá đồng có thể đáp ứng nhu cầu hàng ngày của chúng ta đồng thời bảo vệ môi trường.