فرآیند تولید و ساخت فویل مس

فویل مس، این ورق فوق نازک مس به ظاهر ساده، فرآیند ساخت بسیار ظریف و پیچیده ای دارد. این فرآیند عمدتاً شامل استخراج و پالایش مس، ساخت فویل مس و مراحل پس از فرآوری است.

اولین مرحله استخراج و تصفیه مس است. بر اساس داده های سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)، تولید جهانی سنگ مس در سال 2021 به 20 میلیون تن رسید (USGS، 2021). پس از استخراج سنگ مس، طی مراحلی مانند خرد کردن، آسیاب کردن و فلوتاسیون، کنسانتره مس با حدود 30 درصد مس به دست می آید. سپس این کنسانتره‌های مس تحت یک فرآیند پالایش، از جمله ذوب، پالایش مبدل و الکترولیز قرار می‌گیرند و در نهایت مس الکترولیتی با خلوص 99.99 درصد تولید می‌کنند.

در مرحله بعدی فرآیند تولید فویل مسی می آید که بسته به روش ساخت به دو نوع فویل مسی الکترولیتی و فویل مسی نورد شده تقسیم می شود.

فویل مسی الکترولیتی از طریق فرآیند الکترولیتی ساخته می شود. در یک سلول الکترولیتی، آند مس به تدریج تحت اثر الکترولیت حل می شود و یون های مس که توسط جریان هدایت می شوند به سمت کاتد حرکت می کنند و رسوبات مس را در سطح کاتد تشکیل می دهند. ضخامت فویل مس الکترولیتی معمولاً بین 5 تا 200 میکرومتر است که می‌توان آن را با توجه به نیازهای فناوری برد مدار چاپی (PCB) کنترل کرد (Yu, 1988).

از طرف دیگر فویل مسی نورد شده به صورت مکانیکی ساخته می شود. با شروع از یک ورق مسی به ضخامت چند میلی متر، به تدریج با نورد نازک می شود و در نهایت فویل مسی با ضخامت در سطح میکرومتر تولید می شود (Coombs Jr., 2007). این نوع فویل مسی سطح صاف تری نسبت به فویل مس الکترولیتی دارد، اما فرآیند ساخت آن انرژی بیشتری مصرف می کند.

پس از تولید فویل مسی، معمولاً برای بهبود عملکرد آن نیاز به فرآیندهای پس‌فرآوری از جمله آنیل کردن، عملیات سطحی و غیره دارد. به عنوان مثال، بازپخت می تواند شکل پذیری و چقرمگی فویل مس را افزایش دهد، در حالی که عملیات سطحی (مانند اکسیداسیون یا پوشش) می تواند مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی ورق مس را افزایش دهد.

به طور خلاصه، اگرچه فرآیند تولید و ساخت فویل مس پیچیده است، خروجی محصول تأثیر عمیقی بر زندگی مدرن ما دارد. این جلوه ای از پیشرفت فن آوری است که منابع طبیعی را از طریق تکنیک های دقیق ساخت به محصولات با فناوری پیشرفته تبدیل می کند.

با این حال، روند تولید فویل مس نیز چالش هایی از جمله مصرف انرژی، اثرات زیست محیطی و غیره را به همراه دارد. بر اساس گزارشی، تولید 1 تن مس به حدود 220 گیگ انرژی نیاز دارد و 2.2 تن دی اکسید کربن تولید می کند (Northey) و همکاران، 2014). بنابراین، ما باید راه های کارآمدتر و سازگار با محیط زیست را برای تولید فویل مس پیدا کنیم.

یکی از راه حل های ممکن استفاده از مس بازیافتی برای تولید فویل مسی است. گزارش شده است که مصرف انرژی تولید مس بازیافتی تنها 20 درصد از مس اولیه است و بهره برداری از منابع سنگ مس را کاهش می دهد (UNEP, 2011). علاوه بر این، با پیشرفت تکنولوژی، ممکن است تکنیک های تولید فویل مسی کارآمدتر و صرفه جویی در مصرف انرژی را توسعه دهیم و اثرات زیست محیطی آنها را بیشتر کاهش دهیم.

در خاتمه، فرآیند تولید و ساخت فویل مس یک زمینه فناورانه پر از چالش و فرصت است. اگرچه پیشرفت قابل توجهی داشته‌ایم، اما هنوز کار زیادی برای انجام دادن وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که فویل مس می‌تواند نیازهای روزانه ما را در عین حفاظت از محیط زیست برآورده کند.