淺析鍍錫銅線熱鍍法廢錫產(chǎn)生的原因及對(duì)策

饒錦武，章新亮，嚴(yán) 靜，孫雄飛

（江西省銅及銅產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 鷹潭 335000）

鍍錫銅線的生產(chǎn)工藝主要是對(duì)銅線表層進(jìn)行鍍錫處理，目前鍍錫銅線主要應(yīng)用于橡皮絕緣電纜的導(dǎo)電線芯和儀表安裝線的導(dǎo)電芯，以及用作電纜的外屏蔽編制層和電刷線。鍍錫層的主要作用是防止絕緣橡皮和銅線直接接觸后橡皮發(fā)粘，銅線芯發(fā)黑變脆及提高導(dǎo)電芯的可焊接性能，目前銅線鍍錫工藝除少數(shù)企業(yè) 采用電解鍍錫～拉絲～連續(xù)退火的工藝外大多數(shù)企業(yè)采用的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率較高的熱鍍錫工藝生產(chǎn)鍍錫銅線。

但是，熱鍍錫工藝存在著能耗較高及錫錠利用率較低的問(wèn)題，熱鍍錫法一般能耗為電鍍法能好的2倍左右，錫錠的使用率也僅有40%～60%，甚至更低。因此，如何提高銅線鍍錫過(guò)程中錫錠的使用率，成為相關(guān)企業(yè)非常關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

1 廢錫產(chǎn)生的原因

從企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)拉看，廢錫的產(chǎn)生主要有三類現(xiàn)象：一類是錫液表面的錫皮和錫灰；其次是銅線進(jìn)入錫液時(shí)接觸面濺起的錫珠；還有一類是漂浮在錫液表面的錫塊，這種錫塊熔點(diǎn)較高，很難正常使用。

從化學(xué)成分上來(lái)看錫皮和錫灰主要是錫的氧化物和錫的氯化物等組成。氧化物產(chǎn)生的主要原因在于鍍錫過(guò)程中處于熔化狀態(tài)的錫液直接接觸空氣，造成錫液表面和空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成SnO、SnO2。氯化物產(chǎn)生的主要原因在于國(guó)內(nèi)的鍍錫生產(chǎn)線采用的是HCl和ZnCl2、NHCl4的水溶液作為酸洗劑和助鍍劑，酸洗過(guò)的銅線未經(jīng)其它處理直接進(jìn)行鍍錫工藝加工，造成銅線表面的殘留物與錫錠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生錫的氯化物等物質(zhì)。助鍍劑具有一定的還原性，會(huì)還原錫液表層的氧化膜，同時(shí)也會(huì)消耗不分錫夜。

錫珠產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)榫€材快速進(jìn)入高溫錫液時(shí)，低溫的助鍍劑迅速氣化而濺起的錫液。

工業(yè)上俗稱的“硬錫”是銅含量為1%～4%的銅錫合金，在生產(chǎn)過(guò)程中，銅線連續(xù)侵入錫液中，銅材表層的原子在錫液中不斷擴(kuò)散，最終形成Cu3Sn等銅錫合金。而且這類合金化合物熔點(diǎn)較高，比錫液的密度要小，能夠在錫液的表層形成固態(tài)懸浮物。在長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)過(guò)程中，銅錫化合物的含量不斷增加，會(huì)在錫液表層形成“硬錫”。因?yàn)楸韺拥腻a液溫度相對(duì)較低，再鍍錫的過(guò)程中錫液表層會(huì)慢慢的變得粘稠，比逐漸硬化，最終將錫缸的液面大部分覆蓋。

2 提高錫液利用率的途徑

2.1 減少錫的氯化物和氧化物

氯化物的減少的主要途徑是通過(guò)調(diào)整助鍍劑的配方，達(dá)到降低氯離子的濃度，從而減少氯化錫的產(chǎn)生。

減少錫的氧化物主要有兩個(gè)途徑：一是將錫液的表面覆蓋起來(lái)，達(dá)到減少表面錫液與空氣接觸的目的；二是提高錫液本身的抗氧化能力。處理這類問(wèn)題可以使用云母粉、木炭粒等固體將錫液表面覆蓋。使用木炭作為覆蓋劑時(shí)，應(yīng)選擇直徑5mm左右的木炭粒覆蓋在錫液表面，這樣既可以隔離氧，又可以將部分氧化錫還原，還可以吸附助鍍劑溶液[1]。

目前，很多的企業(yè)在錫液中添加抗氧化性物質(zhì)，如磷元素、稀土元素鈰等，從而增加錫液的抗氧化能力。這種方法并不需要將抗氧化物覆蓋在錫液表層，可以避免覆蓋物進(jìn)入到刮錫模而產(chǎn)生廢線，而且錫液表層清潔無(wú)遮擋物，更便于工人操作，推廣價(jià)值較高。

2.2 減少“錫珠”的產(chǎn)生

圖1 熱鍍錫圓銅線的生產(chǎn)設(shè)備示意圖

錫珠的產(chǎn)生原因是銅線進(jìn)入錫液時(shí)快速產(chǎn)生氣體導(dǎo)致錫液濺出而產(chǎn)生。要達(dá)到減少錫珠的產(chǎn)生就要做到：①應(yīng)盡可能地去除退火后殘留在銅線表面的冷卻液；②應(yīng)合理控制酸洗槽中銅線表層年福德助鍍劑，在銅線進(jìn)入錫缸前應(yīng)盡量保證銅線表層干燥。

2.3 減少“硬錫”的方法

“硬錫”是鍍錫銅線產(chǎn)生廢錫最主要的原因之一。根據(jù)擴(kuò)散原理，溫度越高，原子的擴(kuò)散速度越快。因此溫度越高“硬錫”的產(chǎn)生就越多，單純考慮減少“硬錫”的角度，應(yīng)在保證鍍錫層質(zhì)量和滿足銅線退火軟化性能要求的前提下盡量降低錫液的溫度。

在錫液中添加一些微量元素，以降低擴(kuò)散系數(shù)，降低銅向錫液中擴(kuò)散的速度。上海電纜研究所孫欣等研究人員認(rèn)為[2]，鉛元素能夠較好的抑制銅元素在錫液中的擴(kuò)散，江西理工大學(xué)部分研究人員實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)金屬元素鉍、鎳、銻及部分稀土元素，以及非金屬元素磷，也能夠減少“硬錫”的產(chǎn)生。

“硬錫”的產(chǎn)生原因也比較多種，錫液本身的純度越高，能夠有下減少“硬錫”的產(chǎn)生，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控錫液的成分，控制其中痛的含量不超過(guò)1%，如有超過(guò)，可使用硫磺粉除去錫液中的銅元素[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

目前在生產(chǎn)鍍錫銅線的過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生廢錫，但通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒肮に嚳梢杂行У靥岣呓饘馘a的利用率，以達(dá)到節(jié)約原材料的目的。實(shí)際生產(chǎn)證明，采用以上措施，加強(qiáng)工藝控制，可以減少50%的廢錫的產(chǎn)生。