ইলেক্ট্রোপ্লেটিং দ্বারা উৎপাদিত কপার-ক্ল্যাড স্টিল তারের উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং সাধারণ আলোচনা

প্রযুক্তি প্রেস

ইলেক্ট্রোপ্লেটিং দ্বারা উৎপাদিত কপার-ক্ল্যাড স্টিল তারের উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং সাধারণ আলোচনা

১. ভূমিকা

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সির সংকেত প্রেরণের সময় কমিউনিকেশন কেবলের কন্ডাক্টরগুলোতে স্কিন এফেক্ট তৈরি হয় এবং প্রেরিত সংকেতের ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে এই স্কিন এফেক্ট আরও গুরুতর হতে থাকে। তথাকথিত স্কিন এফেক্ট বলতে বোঝায়, যখন প্রেরিত সংকেতের ফ্রিকোয়েন্সি কয়েক কিলোহার্টজ বা কয়েক হাজার হার্টজে পৌঁছায়, তখন একটি কোঅ্যাক্সিয়াল কেবলের ভেতরের কন্ডাক্টরের বাইরের পৃষ্ঠ এবং বাইরের কন্ডাক্টরের ভেতরের পৃষ্ঠ বরাবর সংকেত সঞ্চারিত হওয়া।

বিশেষ করে, আন্তর্জাতিক বাজারে তামার দাম আকাশচুম্বী হওয়ায় এবং প্রাকৃতিক সম্পদ ক্রমশ দুষ্প্রাপ্য হয়ে পড়ায়, তামার পরিবাহীর পরিবর্তে কপার-ক্ল্যাড স্টিল বা কপার-ক্ল্যাড অ্যালুমিনিয়াম তারের ব্যবহার তার ও ক্যাবল উৎপাদন শিল্পের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ হয়ে উঠেছে এবং এর প্রসারের জন্য একটি বিশাল বাজারও তৈরি করেছে।

কিন্তু কপার প্লেটিং-এর সময়, প্রি-ট্রিটমেন্ট, প্রি-প্লেটিং নিকেল এবং অন্যান্য প্রক্রিয়ার কারণে, সেইসাথে প্লেটিং সলিউশনের প্রভাবে, তারে সহজেই নিম্নলিখিত সমস্যা এবং ত্রুটি দেখা দেয়: তার কালো হয়ে যাওয়া, প্রি-প্লেটিং ভালো না হওয়া, মূল প্লেটিং স্তর উঠে যাওয়া, যার ফলে বর্জ্য তার তৈরি হয় এবং উপকরণের অপচয় ঘটে, যা পণ্যের উৎপাদন খরচ বাড়িয়ে দেয়। তাই, আবরণের গুণমান নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই প্রবন্ধে প্রধানত ইলেক্ট্রোপ্লেটিং দ্বারা কপার-ক্ল্যাড স্টিল ওয়্যার উৎপাদনের প্রক্রিয়াগত নীতি ও পদ্ধতি, সেইসাথে গুণগত সমস্যার সাধারণ কারণ এবং সমাধানের পদ্ধতি নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে। ১. কপার-ক্ল্যাড স্টিল ওয়্যার প্লেটিং প্রক্রিয়া এবং এর কারণসমূহ

১.১ তারের প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ
প্রথমে, তারটিকে ক্ষারীয় এবং পিকলিং দ্রবণে ডুবানো হয় এবং তার (অ্যানোড) ও প্লেটে (ক্যাথোড) একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, এতে অ্যানোড থেকে প্রচুর পরিমাণে অক্সিজেন গ্যাস নির্গত হয়। এই গ্যাসগুলির প্রধান ভূমিকা হলো: প্রথমত, ইস্পাতের তারের পৃষ্ঠে এবং এর নিকটবর্তী ইলেক্ট্রোলাইটে সৃষ্ট তীব্র বুদবুদগুলি একটি যান্ত্রিক আলোড়ন এবং স্ট্রিপিং প্রভাব ফেলে, যার ফলে ইস্পাতের তারের পৃষ্ঠ থেকে তেল বেরিয়ে আসতে সাহায্য করে এবং তেল ও গ্রিজের স্যাপোনিফিকেশন ও ইমালসিফিকেশন প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে; দ্বিতীয়ত, ধাতু এবং দ্রবণের সংযোগস্থলে লেগে থাকা ক্ষুদ্র বুদবুদগুলির কারণে, বুদবুদগুলি ইস্পাতের তার থেকে বেরিয়ে আসার সাথে সাথে প্রচুর তেলসহ ইস্পাতের তারে লেগে দ্রবণের পৃষ্ঠে চলে আসে, ফলে তেল অপসারণ ত্বরান্বিত হয় এবং একই সাথে অ্যানোডের হাইড্রোজেন এমব্রিটলমেন্ট সহজে হয় না, যার ফলে একটি ভালো প্লেটিং পাওয়া যায়।

১.২ তারের প্রলেপ
প্রথমে, তারটিকে প্লেটিং দ্রবণে ডুবিয়ে এবং তারে (ক্যাথোড) ও তামার পাতে (অ্যানোড) একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ প্রয়োগ করে নিকেল দিয়ে প্রাক-প্রক্রিয়াজাত ও প্রাক-প্রলেপ দেওয়া হয়। অ্যানোডে, তামার পাতটি ইলেকট্রন হারায় এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য (প্লেটিং) দ্রবণে মুক্ত দ্বিযোজী তামার আয়ন তৈরি করে।

Cu – 2e→Cu2+
ক্যাথোডে, ইস্পাতের তারটি তড়িৎ-বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় পুনরায় তড়িৎ-আয়নিত হয় এবং দ্বিযোজী তামার আয়নগুলো তারের উপর জমা হয়ে একটি তামার প্রলেপযুক্ত ইস্পাতের তার গঠন করে:
Cu2 + + 2e→ Cu
Cu2 + + e→ Cu +
Cu + + e→ Cu
2H + + 2e→ H2

প্লেটিং দ্রবণে অ্যাসিডের পরিমাণ অপর্যাপ্ত হলে, কিউপ্রাস সালফেট সহজেই আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়ে কিউপ্রাস অক্সাইড তৈরি করে। কিউপ্রাস অক্সাইড প্লেটিং স্তরে আটকে যায়, ফলে স্তরটি আলগা হয়ে যায়। Cu2 SO4 + H2O [Cu2O + H2 SO4]

১. মূল উপাদানসমূহ

আউটডোর অপটিক্যাল ক্যাবল সাধারণত খালি ফাইবার, লুজ টিউব, জলরোধী উপাদান, শক্তিশালীকরণ উপাদান এবং বাইরের আবরণ দিয়ে গঠিত হয়। এগুলো সেন্ট্রাল টিউব ডিজাইন, লেয়ার স্ট্র্যান্ডিং এবং স্কেলেটন স্ট্রাকচারের মতো বিভিন্ন কাঠামোতে পাওয়া যায়।

বেয়ার ফাইবার বলতে ২৫০ মাইক্রোমিটার ব্যাসের মূল অপটিক্যাল ফাইবারকে বোঝায়। এগুলিতে সাধারণত কোর লেয়ার, ক্ল্যাডিং লেয়ার এবং কোটিং লেয়ার থাকে। বিভিন্ন ধরনের বেয়ার ফাইবারের কোর লেয়ারের আকার ভিন্ন ভিন্ন হয়। উদাহরণস্বরূপ, সিঙ্গেল-মোড OS2 ফাইবার সাধারণত ৯ মাইক্রোমিটার, মাল্টিমোড OM2/OM3/OM4/OM5 ফাইবার ৫০ মাইক্রোমিটার এবং মাল্টিমোড OM1 ফাইবার ৬২.৫ মাইক্রোমিটার হয়ে থাকে। মাল্টি-কোর ফাইবারগুলির মধ্যে পার্থক্য করার জন্য বেয়ার ফাইবারগুলিতে প্রায়শই রঙের কোড ব্যবহার করা হয়।

লুজ টিউবগুলো সাধারণত উচ্চ-শক্তির ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিক পিবিটি (PBT) দিয়ে তৈরি হয় এবং এগুলো খালি ফাইবারগুলোকে রাখার জন্য ব্যবহৃত হয়। এগুলো সুরক্ষা প্রদান করে এবং ফাইবারগুলোর ক্ষতি করতে পারে এমন জল প্রবেশ রোধ করার জন্য জলরোধী জেল দিয়ে পূর্ণ থাকে। এই জেলটি আঘাতজনিত কারণে ফাইবারের ক্ষতি রোধ করার জন্য একটি বাফার হিসেবেও কাজ করে। ফাইবারের অতিরিক্ত দৈর্ঘ্য নিশ্চিত করার জন্য লুজ টিউব তৈরির প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

জলরোধী উপকরণগুলোর মধ্যে রয়েছে কেবল ওয়াটার-ব্লকিং গ্রিজ, ওয়াটার-ব্লকিং সুতা বা ওয়াটার-ব্লকিং পাউডার। কেবলের সামগ্রিক জলরোধী ক্ষমতা আরও বাড়ানোর জন্য, ওয়াটার-ব্লকিং গ্রিজ ব্যবহার করাই হলো প্রচলিত পদ্ধতি।

শক্তিশালীকরণ উপাদানগুলো ধাতব এবং অধাতব দুই ধরনের হয়ে থাকে। ধাতব উপাদানগুলো প্রায়শই ফসফেটেড স্টিলের তার, অ্যালুমিনিয়াম টেপ বা স্টিল টেপ দিয়ে তৈরি হয়। অধাতব উপাদানগুলো প্রধানত এফআরপি (FRP) উপকরণ দিয়ে তৈরি হয়। ব্যবহৃত উপাদান নির্বিশেষে, এই উপাদানগুলোকে অবশ্যই মানসম্মত প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য প্রয়োজনীয় যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করতে হবে, যার মধ্যে রয়েছে টান, নমন, আঘাত এবং মোচড়ের প্রতিরোধ ক্ষমতা।

বাইরের আবরণ তৈরির সময় ব্যবহারের পরিবেশ বিবেচনা করা উচিত, যার মধ্যে জলরোধী ক্ষমতা, অতিবেগুনী রশ্মি প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা অন্তর্ভুক্ত। এজন্য সাধারণত কালো পিই (PE) উপাদান ব্যবহার করা হয়, কারণ এর চমৎকার ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য বহিরাঙ্গনে স্থাপনের জন্য এর উপযুক্ততা নিশ্চিত করে।

২ কপার প্লেটিং প্রক্রিয়ায় গুণগত সমস্যার কারণসমূহ এবং তার সমাধান

২.১ প্লেটিং স্তরের উপর তারের প্রাক-প্রক্রিয়াকরণের প্রভাব। ইলেক্ট্রোপ্লেটিং পদ্ধতিতে কপার-ক্ল্যাড স্টিল ওয়্যার উৎপাদনে তারের প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যদি তারের পৃষ্ঠের তেল এবং অক্সাইড ফিল্ম সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করা না হয়, তাহলে প্রাক-প্লেটেড নিকেল স্তরটি ভালোভাবে প্রলেপিত হয় না এবং বন্ধন দুর্বল হয়, যা অবশেষে মূল তামার প্লেটিং স্তরকে খসিয়ে দেয়। তাই অ্যালকালাইন এবং পিকলিং তরলের ঘনত্ব, পিকলিং ও অ্যালকালাইন কারেন্ট এবং পাম্পগুলো স্বাভাবিক আছে কিনা সেদিকে নজর রাখা গুরুত্বপূর্ণ, এবং যদি তা না থাকে, তবে অবিলম্বে তা মেরামত করতে হবে। স্টিল ওয়্যারের প্রাক-প্রক্রিয়াকরণের সাধারণ গুণগত সমস্যা এবং তাদের সমাধান সারণিতে দেখানো হলো।

২.২ প্রি-নিকেল দ্রবণের স্থিতিশীলতা সরাসরি প্রি-প্লেটিং স্তরের গুণমান নির্ধারণ করে এবং কপার প্লেটিং-এর পরবর্তী ধাপে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। অতএব, প্রি-প্লেটেড নিকেল দ্রবণের উপাদানের অনুপাত নিয়মিত বিশ্লেষণ ও সমন্বয় করা এবং দ্রবণটি যে পরিষ্কার ও দূষণমুক্ত তা নিশ্চিত করা জরুরি।

২.৩ প্লেটিং স্তরের উপর প্রধান প্লেটিং দ্রবণের প্রভাব। প্লেটিং দ্রবণে দুটি উপাদান হিসেবে কপার সালফেট এবং সালফিউরিক অ্যাসিড থাকে, এদের অনুপাতের গঠন সরাসরি প্লেটিং স্তরের গুণমান নির্ধারণ করে। যদি কপার সালফেটের ঘনত্ব খুব বেশি হয়, তবে কপার সালফেটের স্ফটিক অধঃক্ষিপ্ত হবে; যদি কপার সালফেটের ঘনত্ব খুব কম হয়, তবে তারটি সহজেই পুড়ে যাবে এবং প্লেটিং দক্ষতা প্রভাবিত হবে। সালফিউরিক অ্যাসিড ইলেকট্রোপ্লেটিং দ্রবণের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং কারেন্ট দক্ষতা উন্নত করতে পারে, ইলেকট্রোপ্লেটিং দ্রবণে কপার আয়নের ঘনত্ব কমাতে পারে (একই আয়ন প্রভাব), যার ফলে ক্যাথোডিক পোলারাইজেশন এবং ইলেকট্রোপ্লেটিং দ্রবণের বিস্তার উন্নত হয়, যাতে কারেন্ট ঘনত্বের সীমা বৃদ্ধি পায়, এবং ইলেকট্রোপ্লেটিং দ্রবণে থাকা কিউপ্রাস সালফেটের হাইড্রোলাইসিস হয়ে কিউপ্রাস অক্সাইডে পরিণত হওয়া ও অধঃক্ষেপণ প্রতিরোধ করে, যা প্লেটিং দ্রবণের স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে, এবং অ্যানোডিক পোলারাইজেশনও হ্রাস করে, যা অ্যানোডের স্বাভাবিক দ্রবীভূতকরণের জন্য সহায়ক। তবে, এটি মনে রাখা উচিত যে উচ্চ সালফিউরিক অ্যাসিডের পরিমাণ কপার সালফেটের দ্রবণীয়তা হ্রাস করে। যখন প্লেটিং দ্রবণে সালফিউরিক অ্যাসিডের পরিমাণ অপর্যাপ্ত থাকে, তখন কপার সালফেট সহজেই হাইড্রোলাইজড হয়ে কিউপ্রাস অক্সাইডে পরিণত হয় এবং প্লেটিং স্তরে আটকে যায়, ফলে স্তরের রঙ গাঢ় হয়ে যায় এবং স্তরটি আলগা হয়ে পড়ে; যখন প্লেটিং দ্রবণে সালফিউরিক অ্যাসিডের পরিমাণ অতিরিক্ত থাকে এবং কপার লবণের পরিমাণ অপর্যাপ্ত থাকে, তখন ক্যাথোডে হাইড্রোজেন আংশিকভাবে ডিসচার্জ হয়, যার ফলে প্লেটিং স্তরের পৃষ্ঠে ছোপ ছোপ দাগ দেখা যায়। কপার প্লেটে ফসফরাসের পরিমাণও আবরণের গুণমানের উপর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে, ফসফরাসের পরিমাণ ০.০৪% থেকে ০.০৭% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত, যদি ০.০২% এর কম হয়, তবে কপার আয়নের উৎপাদন রোধ করার জন্য একটি ফিল্ম তৈরি করা কঠিন হয়ে পড়ে, ফলে প্লেটিং দ্রবণে কপার পাউডারের পরিমাণ বেড়ে যায়; ফসফরাসের পরিমাণ ০.১%-এর বেশি হলে, তা কপার অ্যানোডের দ্রবণকে প্রভাবিত করে, ফলে প্লেটিং দ্রবণে দ্বিযোজী কপার আয়নের পরিমাণ কমে যায় এবং প্রচুর পরিমাণে অ্যানোড মাড তৈরি হয়। এছাড়াও, অ্যানোড স্লাজ যাতে প্লেটিং দ্রবণকে দূষিত করতে না পারে এবং প্লেটিং স্তরে অমসৃণতা ও বুর তৈরি করতে না পারে, সেজন্য কপার প্লেটটি নিয়মিত ধুয়ে ফেলা উচিত।

৩ উপসংহার

উপরোক্ত দিকগুলোর প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে পণ্যের আনুগত্য ও ধারাবাহিকতা ভালো হয়, গুণমান স্থিতিশীল থাকে এবং কার্যক্ষমতা চমৎকার হয়। তবে, প্রকৃত উৎপাদন প্রক্রিয়ায়, প্লেটিং পর্যায়ে প্লেটিং স্তরের গুণমানকে প্রভাবিত করে এমন অনেক কারণ রয়েছে। সমস্যাটি চিহ্নিত হলে, সময়মতো তা বিশ্লেষণ ও পর্যালোচনা করে সমাধানের জন্য যথাযথ ব্যবস্থা গ্রহণ করা উচিত।


পোস্ট করার সময়: জুন-১৪-২০২২