فرآیند تولید و ساخت فویل مس

فویل مس، این ورق فوق نازک مسی به ظاهر ساده، فرآیند تولید بسیار ظریف و پیچیده‌ای دارد. این فرآیند عمدتاً شامل استخراج و پالایش مس، ساخت فویل مس و مراحل پس از پردازش است.

اولین مرحله، استخراج و پالایش مس است. طبق داده‌های سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS)، تولید جهانی سنگ معدن مس در سال 2021 به 20 میلیون تن رسید (USGS، 2021). پس از استخراج سنگ معدن مس، از طریق مراحلی مانند خردایش، آسیاب و فلوتاسیون، می‌توان کنسانتره مس با حدود 30٪ محتوای مس به دست آورد. سپس این کنسانتره‌های مس تحت فرآیند پالایش، از جمله ذوب، پالایش مبدل و الکترولیز قرار می‌گیرند و در نهایت مس الکترولیتی با خلوصی تا 99.99٪ به دست می‌آید.

مرحله بعدی فرآیند تولید فویل مسی است که بسته به روش تولید، می‌تواند به دو نوع تقسیم شود: فویل مسی الکترولیتی و فویل مسی نورد شده.

فویل مس الکترولیتی از طریق یک فرآیند الکترولیتی ساخته می‌شود. در یک سلول الکترولیتی، آند مس به تدریج تحت عمل الکترولیت حل می‌شود و یون‌های مس، که توسط جریان هدایت می‌شوند، به سمت کاتد حرکت می‌کنند و رسوبات مس را روی سطح کاتد تشکیل می‌دهند. ضخامت فویل مس الکترولیتی معمولاً از 5 تا 200 میکرومتر متغیر است که می‌تواند با توجه به نیازهای فناوری برد مدار چاپی (PCB) به طور دقیق کنترل شود (یو، 1988).

از سوی دیگر، فویل مسی نورد شده به صورت مکانیکی ساخته می‌شود. از یک ورق مسی با ضخامت چند میلی‌متر شروع می‌شود و به تدریج با نورد نازک می‌شود و در نهایت فویل مسی با ضخامتی در حد میکرومتر تولید می‌شود (کومبس جونیور، ۲۰۰۷). این نوع فویل مسی سطح صاف‌تری نسبت به فویل مسی الکترولیتی دارد، اما فرآیند تولید آن انرژی بیشتری مصرف می‌کند.

پس از تولید فویل مسی، معمولاً برای بهبود عملکرد آن، نیاز به انجام عملیات پس از پردازش، از جمله آنیل کردن، عملیات سطحی و غیره، است. به عنوان مثال، آنیل کردن می‌تواند شکل‌پذیری و چقرمگی فویل مسی را افزایش دهد، در حالی که عملیات سطحی (مانند اکسیداسیون یا پوشش) می‌تواند مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی فویل مسی را افزایش دهد.

به طور خلاصه، اگرچه فرآیند تولید و ساخت فویل مس پیچیده است، اما خروجی محصول تأثیر عمیقی بر زندگی مدرن ما دارد. این جلوه‌ای از پیشرفت تکنولوژی است که منابع طبیعی را از طریق تکنیک‌های دقیق تولید به محصولات با فناوری پیشرفته تبدیل می‌کند.

با این حال، فرآیند تولید فویل مس چالش‌هایی را نیز به همراه دارد، از جمله مصرف انرژی، اثرات زیست‌محیطی و غیره. طبق یک گزارش، تولید 1 تن مس به حدود 220 گیگاژول انرژی نیاز دارد و 2.2 تن دی‌اکسید کربن منتشر می‌کند (نورثی و همکاران، 2014). بنابراین، ما باید روش‌های کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست برای تولید فویل مس پیدا کنیم.

یک راه حل ممکن، استفاده از مس بازیافتی برای تولید فویل مسی است. گزارش شده است که مصرف انرژی برای تولید مس بازیافتی تنها 20 درصد از مس اولیه است و این امر باعث کاهش بهره‌برداری از منابع سنگ معدن مس می‌شود (UNEP، 2011). علاوه بر این، با پیشرفت فناوری، می‌توانیم تکنیک‌های تولید فویل مسی کارآمدتر و کم‌مصرف‌تر را توسعه دهیم و تأثیرات زیست‌محیطی آنها را بیشتر کاهش دهیم.

در پایان، فرآیند تولید و ساخت فویل مسی، یک حوزه فناوری پر از چالش‌ها و فرصت‌ها است. اگرچه پیشرفت‌های قابل توجهی داشته‌ایم، اما هنوز کارهای زیادی باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که فویل مسی می‌تواند نیازهای روزانه ما را برآورده کند و در عین حال از محیط زیست ما محافظت کند.