மின் அமைப்புகளுக்காக தாமிர உலோகத்தை எவ்வாறு பதப்படுத்துவது

மின் அமைப்புகளுக்கான தாமிர உலோகத்தை எவ்வாறு பதப்படுத்துவது

மின்சார உலகில் செம்பு (Cu) மிக முக்கியமான உலோகங்களில் ஒன்றாகும். மின் செலுத்துத் தடங்கள் மற்றும் வீட்டு உபயோக சாதனங்கள் முதல் மின்னணுவியல் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் வரை கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு துறையும், அதன் உயர் மின் கடத்துத்திறன், தகவமைக்கும் தன்மை, ஒப்பீட்டு அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் சிறந்த இயந்திர வலிமை ஆகியவற்றின் காரணமாக செம்பையே சார்ந்துள்ளது. இருப்பினும், கேபிள்கள், பஸ்பார்கள், மோட்டார் சுருள்கள் மற்றும் பிற மின் பாகங்களில் பயன்படுத்தப்படும் செம்பு, இயற்கையிலிருந்து வெறுமனே பிரித்தெடுக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுவதில்லை. அதன் தூய்மை, நுண் கட்டமைப்பு மற்றும் இயந்திரப் பண்புகள் மின் பயன்பாடுகளுக்கு முற்றிலும் பொருந்துவதை உறுதி செய்வதற்காக, அது ஒரு நீண்ட பதப்படுத்தும் செயல்முறைக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது.

இந்தக் கட்டுரை, தாமிர உலோகத்தைத் தாதுவிலிருந்து மின் அமைப்புகளில் பயன்படுத்தத் தயாரான ஒரு பொருளாகப் பதப்படுத்தும் நிலைகள், செயல்திறனைப் பாதிக்கும் தரக்கட்டுப்பாடு மற்றும் தொழில்நுட்பக் கருத்தாய்வுகள் உட்பட அனைத்தையும் விவாதிக்கிறது.

-

1. மின் அமைப்புகளுக்கு தாமிரம் ஏன் சிறந்தது?

செயல்முறையைப் பற்றி விவாதிப்பதற்கு முன், செம்பு ஏன் முதன்மையான தேர்வாக இருக்கிறது என்பதற்கான முக்கிய காரணங்களைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம்:

1. உயர் மின் கடத்துத்திறன்
தூய தாமிரத்தின் கடத்துத்திறன் சுமார் 58 MS/m (மெகாசீமென்ஸ்/மீட்டர்) ஆகும், இது வெள்ளிக்கு அடுத்தபடியாக மிகச் சிறந்ததாகும், ஆனால் இது மிகவும் சிக்கனமானது.

2. நல்ல வெப்பக் கடத்துத்திறன்
மின்சாரத்தால் ஏற்படும் வெப்பம் (இழப்புகள்) விரைவாகச் சிதறடிக்கப்படுவதால், கேபிள்கள் மற்றும் சுருள்களில் அதிக வெப்பம் ஏற்படும் அபாயம் குறைகிறது.

3. நீளும் தன்மை கொண்டது மற்றும் எளிதில் வடிவமைக்கக்கூடியது
இதை மெல்லிய கம்பியாக இழுக்கலாம் (கம்பி இழுத்தல்) அல்லது தகடுகளாகவும் மின்கம்பிகளாகவும் உருட்டலாம்.

4. அரிமான எதிர்ப்புத்திறன் மிகவும் நன்றாக உள்ளது.
குறிப்பாக சாதாரண சூழல்களில், தாமிரம் ஒரு நிலையான பாதுகாப்பு ஆக்சைடு படலத்தை உருவாக்குகிறது.

5. இணைப்பது எளிது
செயல்முறை சரியாக இருந்தால், பற்றவைக்கலாம், பிரேஸ் செய்யலாம் அல்லது லக்குகள்/முனையங்கள் மூலம் நன்றாக இணைக்கலாம்.

செம்பு சரியான தூய்மை மற்றும் தரக் கட்டுப்பாட்டுடன் பதப்படுத்தப்பட்டால் மட்டுமே இந்த நன்மைகள் முழுமையாகக் கிடைக்கும்.

-

2. தாமிர மூலங்கள்: சல்பைடு மற்றும் ஆக்சைடு தாதுக்கள்

பொதுவாக, செம்பு பின்வரும் வடிவங்களில் வெட்டி எடுக்கப்படுகிறது:

– சல்பைடு தாதுக்கள் (எ.கா. சால்கோபைரைட்/CuFeS₂, போர்னைட், சால்கோசைட்)
பொதுவாக உருக்குதல் வழிமுறையின் (வெப்ப உலோகவியல்) மூலம் பதப்படுத்தப்படுகிறது.
– ஆக்சைடு தாதுக்கள் (எ.கா. மாலக்கைட், குப்ரைட்)
பெரும்பாலும் கரைத்தல் மற்றும் மின்னாற்பிரித்தல் (நீரியல் உலோகவியல்) மூலம் பதப்படுத்தப்படுகிறது.

தாது வகை, உலோக உள்ளடக்கம், ஆற்றல் கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைப் பொறுத்து வழித்தடத் தேர்வு தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

-

3. ஆரம்ப நிலை: நொறுக்குதல் மற்றும் அரைத்தல்

புதிதாக வெட்டி எடுக்கப்பட்ட தாதுவில் இன்னும் அசுத்தப் பாறை (கழிவு) கலந்திருக்கிறது. எனவே:

1. நொறுக்குதல்: தாதுவின் அளவைக் குறைத்தல்.
2. அரைத்தல்: தாமிரத் தாதுக்களை அசுத்தங்களிலிருந்து எளிதாகப் பிரித்தெடுக்கும் வகையில், அவற்றை மிக நுண்ணிய தூளாக மாற்றுதல்.

இந்தக் கட்டம் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் துகள்களின் அளவு, அதனைத் தொடரும் செறிவூட்டும் செயல்முறையின் வெற்றியைப் பாதிக்கிறது.

-

4. செறிவு: மிதத்தல் (நுரை மிதத்தல்)

சல்பைடு தாதுக்களுக்கு, மிகவும் பொதுவான செறிவூட்டும் முறை மிதத்தல் முறையாகும்:

– தாதுப் பொடியானது தண்ணீர் மற்றும் வினைப்பொருட்களுடன் (சேகரிப்பான், நுரைப்பான், மாற்றியமைப்பான்) கலக்கப்பட்டது.
தாமிரத் தாதுக்கள் காற்றுக்குமிழ்களில் ஒட்டிக்கொள்ளும் வகையில் நீர் விலக்கும் தன்மை கொண்டவையாக உள்ளன.
செம்புச் செறிவு அடங்கிய நுரை எடுக்கப்படுகிறது.

இதன் விளைவாக, சுமார் 20–35% செம்பு அடங்கிய ஒரு செம்புச் செறிவூட்டி கிடைக்கிறது, அது பின்னர் மேலும் பதப்படுத்தப்படுகிறது.

-

5. உருக்குதல் மற்றும் மாற்றுதல்: செம்புச் செறிவிலிருந்து “கொப்புளச் செம்பு” வரை

அ) உருக்குதல்
செறிவு ஒரு உலையில் சூடுபடுத்தப்பட்டுப் பிரிக்கப்படுகிறது:
– மேட் (செம்பு மற்றும் இரும்பு சல்பைடுகளின் கலவை)
– கசடு (கசடு/அசுத்தங்கள்)

b) மாற்றுதல்
பின்னர் அந்த மேட், காற்று/ஆக்ஸிஜன் ஊதுதல் மூலம் பின்வருமாறு மாற்றப்படுகிறது:
– இரும்பு சல்பைடை இரும்பு ஆக்சைடாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்கிறது (கசடில் நுழைகிறது)
– கந்தகத்தின் அளவைக் குறைக்கிறது

இதன் இறுதி விளைவாக, சுமார் 98–99% செம்பு (Cu) உள்ளடக்கம் கொண்ட கொப்புளச் செம்பு (blister copper) கிடைக்கிறது. இந்தச் செயல்முறையின் போது வெளியேற்றப்படும் SO₂ வாயுவின் காரணமாக இதன் மேற்பரப்பு நுண்துளைகளுடன் இருப்பதால், இது “கொப்புளம்” (blister) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

கொப்புளத் தாமிரம் மின் பயன்பாடுகளுக்குப் போதுமான அளவு தூய்மையானதல்ல, ஏனெனில் அதில் உள்ள சிறிய மாசுகள் (எ.கா. Fe, S, Ni, As, Sb, Bi, Pb, O) கடத்துத்திறனைக் குறைத்துவிடும்.

-

6. சுத்திகரிப்பு: தீ சுத்திகரிப்பு மற்றும் மின் சுத்திகரிப்பு

அ) தீ சுத்திகரிப்பு
கொப்புள செம்பு மீண்டும் உருக்கப்பட்டு, சில அசுத்தங்களை நீக்குவதற்காகக் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு உட்படுத்தப்படுகிறது. அதனைத் தொடர்ந்து, கரைந்துள்ள ஆக்சிஜன் அளவைக் குறைப்பதற்காக முனைவாக்கம் (ஒடுக்கம்) என்ற படிநிலை மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இந்தக் கட்டம், மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்புக்குத் தயாரான நேர்மின்முனை செம்பை உருவாக்குகிறது.

ஆ) மின் சுத்திகரிப்பு (மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு)
அதிதூய செம்பை உற்பத்தி செய்வதற்கான முக்கிய வழிமுறைகள் பின்வருமாறு:

– ஆனோடு: இன்னும் அசுத்தங்களைக் கொண்டிருக்கும் தாமிரம்
– எதிர்மின்வாய்: தூய செப்புத் தகடு (தொடக்கத் தகடு)
– மின்பகுளிகள்: CuSO₄ மற்றும் H₂SO₄ கரைசல்கள்

மின்னோட்டமானது Cu²⁺ அயனிகளை நேர்மின்வாயிலிருந்து எதிர்மின்வாக்கு நகர்த்தி, தூய தாமிரமாக வீழ்படிவாக்குகிறது. மாசுகள்:
– ஆனோடு கசடாக வீழ்படிவாகிறது (எ.கா. Ag, Au, Pt)
– அல்லது கரைகிறது, ஆனால் எதிர்மின்வாயில் வீழ்படிவாகாது (மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்து)

இதன் விளைவாக 99,99% வரை தூய்மையுள்ள கேத்தோடு தாமிரம் கிடைக்கிறது (இது பெரும்பாலும் அடிப்படையாக Cu-ETP எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது).

மின் அமைப்புகளுக்கு இந்தத் தூய்மை முக்கியமானது, ஏனெனில் மிகச் சிறிய அளவிலான அசுத்தங்கள் கூட மின்தடையை அதிகரித்து, வெப்பத்தை (I²R இழப்புகள்) உயர்த்தி, சேவை ஆயுளைக் குறைக்கக்கூடும்.

-

7. ஆக்சைடு தாதுவிற்கான மாற்று வழி: கரைத்தல் – SX – EW

ஆக்சைடு அல்லது தரம் குறைந்த செப்புத் தாதுக்களுக்கு, நீர் உலோகவியல் செயல்முறைகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

1. கந்தக அமிலத்தைக் கொண்டு கழுவுதல்
தாமிரம் Cu²⁺ ஆகக் கரைகிறது.
2. கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் (SX)
Cu²⁺-ஐ “மாசுபட்ட” கரைசலில் இருந்து கரிமக் கட்டத்திற்கும், பின்னர் மீண்டும் “சுத்தமான” கரைசலுக்கும் மாற்றுதல்.
3. எலக்ட்ரோவின்னிங் (EW)
மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி எதிர்மின்வாயில் தாமிரத்தைப் படியவைத்தல்.

இதன் வெளியீடாகக் கிடைக்கும் உயர் தூய்மையான செப்பு எதிர்மின்வாயானது, மின்சாரப் பொருட்களுக்கும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

-

8. பொருள் உருவாக்கம்: வார்ப்பு, உருட்டுதல், இழுத்தல் மற்றும் பதப்படுத்துதல்

தூய செம்பு கிடைத்தவுடன், அடுத்த கட்டமாக அதை மின்சாரத் துறைக்குத் தேவையான வடிவத்திற்கு மாற்ற வேண்டும்:

அ) வார்ப்பு (வார்ப்பு)
எதிர்மின்வாய் செம்பு உருக்கப்பட்டு வார்க்கப்படுகிறது:
– கம்பித் தண்டு (கம்பிக்கான தண்டு)
– மேலதிக செயலாக்கத்திற்கான கட்டி அல்லது பலகை

b) உருளுதல்
செய்வதற்கு:
– பஸ்பார் (கடத்தித் தண்டு), தகடு, அல்லது பட்டை
மின் பலகைகள், மின்சுவிட்சுகள், புவி இணைப்பு அமைப்புகள் மற்றும் மின் தண்டுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

c) வரைபடம் (கம்பி வரைபடம்)
கம்பிச் சுருள் படிப்படியாக அச்சுகள் வழியாக இழுக்கப்பட்டு பின்வருமாறு மாறுகிறது:
கேபிள்களுக்கான மெல்லிய கம்பி
– மோட்டார்/மின்மாற்றிச் சுருள்களுக்கான எனாமல் கம்பி

இழுத்தல் செயல்பாட்டின் போது, ​​தாமிரம் திரிபு கடினமாதலுக்கு (வேலைக் கடினமாதல்) உள்ளாகிறது.

d) பதப்படுத்துதல் (வெப்ப சிகிச்சை)
பதப்படுத்துதல் பின்வருவனவற்றிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது:
– நெகிழ்வுத்தன்மையை மீட்டெடுக்கிறது
– எஞ்சிய அழுத்தத்தைக் குறைக்கவும்
– இழுவிசை வலிமை மற்றும் நீட்சியை ஒழுங்குபடுத்துகிறது

கேபிள்களைப் பொறுத்தவரை, இழுத்தல் மற்றும் பதப்படுத்துதல் செயல்முறைகளின் கலவையானது, நிறுவலின் போது அவற்றின் நெகிழ்வுத்தன்மை, வலிமை மற்றும் நம்பகத்தன்மையை நிர்ணயிக்கிறது.

-

9. மின்சாரப் பயன்பாட்டிற்கான தாமிரத்தின் வகைகள்: ETP, OF மற்றும் கலப்புலோகங்கள்

சந்தையில், மின்சாரப் பயன்பாட்டிற்கான செம்பு பொதுவாகப் பின்வருமாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது:

1. Cu-ETP (மின்பகுப்பு கடினப் பிட்ச்)
கேபிள்கள் மற்றும் பஸ்பார்களுக்குப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதில் ஆக்சிஜன் குறைவாக உள்ளது. அதிக கடத்துத்திறன் கொண்டது, செலவு குறைந்ததாகும்.

2. OF/OFHC (ஆக்ஸிஜன் இல்லாத / ஆக்ஸிஜன் இல்லாத உயர் கடத்துத்திறன்)
மிகக் குறைந்த ஆக்சிஜன் உள்ளடக்கம். ஹைட்ரஜன் சிதைவு, குறிப்பிட்ட உயர் வெப்பநிலை ஆகியவற்றால் எளிதில் பாதிப்படையக்கூடிய அல்லது அதிக நிலையான கடத்துத்திறன்/தூய்மை தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது.

3. செப்பு கலவைகள் (எ.கா. Cu-Ag, Cu-Sn, Cu-Cr-Zr)
அதிக இயந்திர வலிமை அல்லது சிறந்த வெப்ப எதிர்ப்புத்தன்மை தேவைப்படும்போது பயன்படுத்தப்படுகிறது, இருப்பினும் கடத்துத்திறன் பொதுவாக சற்றுக் குறைகிறது.

தரம் தேர்வானது மின்னோட்டம், இயக்க வெப்பநிலை, இணைப்பு முறை மற்றும் செயல்பாட்டுச் சூழல் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

-

10. மின் பயன்பாடுகளுக்கான தரக் கட்டுப்பாடு

மின் அமைப்புகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்க, தாமிரம் பின்வரும் சோதனைகள் மற்றும் ஆய்வுகளில் தேர்ச்சி பெற வேண்டும்:

– கடத்துத்திறன் சோதனை (பெரும்பாலும் %IACS தரநிலையைப் பயன்படுத்தி)
%IACS அதிகமாக இருந்தால், கடத்துத்திறன் சிறப்பாக இருக்கும்.
– மாசுகளின் அளவுகள் குறிப்பிடப்பட்ட அளவுகளுக்கு இணங்குவதை உறுதி செய்வதற்கான வேதியியல் பகுப்பாய்வு.
– கேபிள் எளிதில் அறுந்துவிடாது என்பதையும், போதுமான நெகிழ்வுத்தன்மையுடன் இருப்பதையும் உறுதி செய்வதற்கான இழுவிசை மற்றும் நீட்சிச் சோதனைகள்.
– மேற்பரப்பு ஆய்வு (குறைபாடுகள், விரிசல்கள், உட்பொருட்கள்).
தயாரிப்பின் நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்வதற்கான பரிமாண மற்றும் நிறைச் சோதனைகள்.

கேபிள்களில், இறுதிச் செயல்முறையில் பொதுவாகக் கூடுதல் மின்காப்பு (PVC, XLPE, EPR) மற்றும் மின்காப்புச் சோதனை ஆகியவை அடங்கும், ஆனால் இது வெறும் தாமிரப் பதப்படுத்துதலில் மட்டுமல்ல, ஏற்கனவே கேபிள் உற்பத்தியின் ஒரு பகுதியாகும்.

-

முடிவுரை

மின் அமைப்புகளுக்கான தாமிர உலோகச் செயலாக்கம் என்பது ஒரு சிக்கலான செயல்முறைகளின் தொடராகும்: தாதுவை நசுக்குதல், செறிவூட்டுதல், உருக்குதல் அல்லது பிரித்தெடுத்தல், மிக உயர்ந்த தூய்மைக்கு மின்பகுப்பு சுத்திகரிப்பு, பின்னர் தேவையான கடத்துத்திறன், வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையை அடைவதற்காக இயந்திர வடிவமைப்பு (வார்ப்பு–உருட்டுதல்–இழுத்தல்) மற்றும் பதப்படுத்துதல் ஆகியவற்றில் இது தொடங்குகிறது. மின் பயன்பாடுகளில் தாமிரத்தின் மேன்மையானது, அதன் இயற்கைப் பண்புகளிலிருந்து மட்டுமல்லாமல், தாமிரம் மின்னோட்டத்தைத் திறமையாகவும், பாதுகாப்பாகவும், நீடித்தும் கடத்துவதை உறுதிசெய்யும் செயலாக்க முறையின் துல்லியம் மற்றும் தரக் கட்டுப்பாட்டிலிருந்தும் உருவாகிறது.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை நான் மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்த பதிப்பாக (கடத்துத்திறன் புள்ளிவிவரங்கள், ASTM/IEC தரநிலைகள் மற்றும் கேபிள்/பஸ்பார் பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகளுடன்) அல்லது பள்ளி ஒப்படைப்புகளுக்கான மிகவும் பிரபலமான பதிப்பாக மாற்றியமைத்துத் தர முடியும்.