廢電子焊料綜合利用研究

郎慶成

（天津再生資源研究所，天津 300191）

焊接在產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要作用是毋庸置疑的，在電子產(chǎn)品、五金制品的生產(chǎn)過程中，焊接工序的質(zhì)量好壞，是產(chǎn)品品質(zhì)的重要標志。在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，焊接工序主要有片狀元件的表面貼裝（SMT）和插件的波峰焊接。電子產(chǎn)品焊接所用的焊料有多種，一般分為有鉛焊料和無鉛焊料。有鉛焊料又分含銀與不含銀的，一般含銀在2％以下，其余為鉛錫成分，錫含量在62％左右，不含銀的含錫63％，其余為鉛；無鉛焊料含銀一般在3％以下，錫含量在93％以上，其他成分為銅、鉍、鋅等。焊膏成分與此類似，其中焊料金屬占90％，焊劑占10％。

1 實驗

1.1 實驗原料

本實驗主要原料波峰焊渣、廢焊錫膏來自Motorola天津移動通信，工業(yè)硅氟酸來自天津自強化工廠。添加劑為工業(yè)明膠與β-奈酚，初始電解液由鉛電瓶廢料配制，配制反應(yīng)如下：

隨著電解反應(yīng)的進行，電解液成分逐漸調(diào)整到接近陽極的Pb-Sn比例。主要原料焊錫渣與廢焊膏實物見圖1。

1.2 實驗設(shè)備與流程

為提高技術(shù)的實用性，實驗采用擴大規(guī)模試驗，原料采用工業(yè)級，電解電流為200 A，槽內(nèi)循環(huán)，4組電解槽串聯(lián)。主要設(shè)備包括焊錫熔化鍋、鼓風(fēng)機、電解電源、硬質(zhì)PVC電解槽、陰極模、陽極模、循環(huán)泵及洗滌浸出設(shè)備。工藝流程如圖2。

每槽掛陽極6塊、陰極7塊，陽極尺寸480×350×20（mm），陰極尺寸 500×360×2（mm），同極距 100 mm。電流密度100 A/m2，實驗設(shè)備日產(chǎn)精焊錫50 kg，連續(xù)生產(chǎn)，月產(chǎn)1 300 kg精焊錫。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝穩(wěn)定性

本中試實驗陽極組成為 Sn，62％；Pb，36％，Ag，2％。在中試實驗條件下，電流密度維持在100 A/m2，槽電壓在0.3 V。陽極周期5～10 d，陰極周期5 d。自然環(huán)境電解液溫度。試驗結(jié)果表明連續(xù)運行的電流、電壓維持平穩(wěn)。原始電解液由廢電瓶鉛泥制得，成分為Pb-SiF6，經(jīng)電解后自動調(diào)整為與陽極成分匹配的電解液組成。電解液成分的變化與穩(wěn)定性見表1。

表1 電解液成分變化

隨著電解的進行，陰極取出時夾帶及電解液蒸發(fā)都造成電解槽液面的下降，影響電解技術(shù)指標穩(wěn)定，采取的措施主要為用陰極與陽極泥的洗水補充電解液并適當添加氟硅酸。

電解液與空氣的接觸造成Sn2+氧化為Sn4+，但Sn4+含量基本穩(wěn)定在2～4 g/L，不影響電解的正常進行。此外，電解液的化學(xué)侵蝕[2]，造成電解液的金屬離子濃度緩慢上升，但一年時間的運行，系統(tǒng)維持正常，說明該體系可以滿足生產(chǎn)需要。

2.2 質(zhì)量影響因素

對前3個月的陰極產(chǎn)品進行跟蹤分析，陰極合金成分由以鉛為主逐漸過渡到與陽極成分接近的鉛錫比例，具體結(jié)果見表2。

表2 陰極產(chǎn)品成分分析

添加劑對陰極析出質(zhì)量的影響很大，明膠與β-奈酚的配合是保證陰極鉛錫合金質(zhì)量的重要因素，膠量缺少導(dǎo)致陰極出現(xiàn)枝晶，β-奈酚有整平陰極析出物的作用，但量過高，將導(dǎo)致陰極變硬。

陽極雜質(zhì)含量對陰極析出質(zhì)量影響也很大，控制好析出電位、維護好電解液，可以在很大程度上保證析出焊錫的質(zhì)量。一般電解鉛錫合金需要有適量的銻來保持陽極泥以適當強度附著在陽極上，以防陽極泥過于疏松，易從陽極上脫落下來造成對陰極產(chǎn)品質(zhì)量的影響和貴金屬的損失[3]。本中試實驗的廢電子焊料含有一定的銀銅元素，可不用額外添加銻來達到這一目的，焊錫中溶解的銅、銀在一定程度上可以起到銻的作用。

以穩(wěn)定生產(chǎn)之后的中試陰極產(chǎn)品為原料澆鑄商品焊錫條，產(chǎn)品質(zhì)量分析見表3。

表3 商品焊錫條成分分析

陰極精焊錫經(jīng)熔化可以去除表面氧化物及附著物，所以最終產(chǎn)品焊錫的質(zhì)量相比陰極析出物有較大的提升。高純的焊錫產(chǎn)品大大提高了電子產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

2.3 貴金屬回收

廢焊錫電解提純陽極泥主要由鉛、錫、銀、銅、銻等組成，含銀量達20％。陽極泥中夾帶有大量的電解液，必須加以回收利用，同時電解液中的錫在較低酸度下易于出現(xiàn)水解，這些都是制定陽極泥處理工藝時應(yīng)予考慮的因素。

鑒于陽極泥銀品位較高，清洗后的陽極泥直接用硝酸浸出銀[4]、銅、鉛等元素。再從硝酸銀溶液中回收提純銀，廢液綜合處理回收其他金屬。

3 結(jié)語

SMT焊錫膏中含有貴金屬銀，采用硅氟酸體系電解液可以較好地實行鉛錫合金與銀的分離，并進一步生產(chǎn)精制焊錫制品和回收貴金屬白銀。運行一年時間，過程穩(wěn)定性很好，進展順利。本工藝也適用于其他焊錫合金廢料的提純加工，適用于廢電子信息產(chǎn)品拆解產(chǎn)生的廢焊錫的精煉處理，具有廣泛的適用性。

[1] 樂宋光，盧君樂.再生有色金屬生產(chǎn)[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1994：334-335.

[2] 郎慶成.鍍錫銅線脫錫工藝[J].再生資源研究，2004(1)：40.

[3] 莫正榮.粗焊錫硅氟酸電解生產(chǎn)中幾個問題的探討[J].云錫科技，1995，22(2)：10.

[4] 周全法.貴金屬深加工及其利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：123-130.