淺析鍍錫銅線熱鍍法廢錫產生的原因及對策

饒錦武，章新亮，嚴 靜，孫雄飛

（江西省銅及銅產品質量監督檢驗中心，江西 鷹潭 335000）

鍍錫銅線的生產工藝主要是對銅線表層進行鍍錫處理，目前鍍錫銅線主要應用于橡皮絕緣電纜的導電線芯和儀表安裝線的導電芯，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粘，銅線芯發黑變脆及提高導電芯的可焊接性能，目前銅線鍍錫工藝除少數企業 采用電解鍍錫～拉絲～連續退火的工藝外大多數企業采用的經濟效益和生產效率較高的熱鍍錫工藝生產鍍錫銅線。

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程中錫錠的使用率，成為相關企業非常關注的一個問題。

1 廢錫產生的原因

從企業生產現場拉看，廢錫的產生主要有三類現象：一類是錫液表面的錫皮和錫灰；其次是銅線進入錫液時接觸面濺起的錫珠；還有一類是漂浮在錫液表面的錫塊，這種錫塊熔點較高，很難正常使用。

從化學成分上來看錫皮和錫灰主要是錫的氧化物和錫的氯化物等組成。氧化物產生的主要原因在于鍍錫過程中處于熔化狀態的錫液直接接觸空氣，造成錫液表面和空氣中的氧發生化學反應生成SnO、SnO2。氯化物產生的主要原因在于國內的鍍錫生產線采用的是HCl和ZnCl2、NHCl4的水溶液作為酸洗劑和助鍍劑，酸洗過的銅線未經其它處理直接進行鍍錫工藝加工，造成銅線表面的殘留物與錫錠發生化學反應，從而產生錫的氯化物等物質。助鍍劑具有一定的還原性，會還原錫液表層的氧化膜，同時也會消耗不分錫夜。

錫珠產生的主要原因是因為線材快速進入高溫錫液時，低溫的助鍍劑迅速氣化而濺起的錫液。

工業上俗稱的“硬錫”是銅含量為1%～4%的銅錫合金，在生產過程中，銅線連續侵入錫液中，銅材表層的原子在錫液中不斷擴散，最終形成Cu3Sn等銅錫合金。而且這類合金化合物熔點較高，比錫液的密度要小，能夠在錫液的表層形成固態懸浮物。在長時間的生產過程中，銅錫化合物的含量不斷增加，會在錫液表層形成“硬錫”。因為表層的錫液溫度相對較低，再鍍錫的過程中錫液表層會慢慢的變得粘稠，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調整助鍍劑的配方，達到降低氯離子的濃度，從而減少氯化錫的產生。

減少錫的氧化物主要有兩個途徑：一是將錫液的表面覆蓋起來，達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，應選擇直徑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，很多的企業在錫液中添加抗氧化性物質，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，可以避免覆蓋物進入到刮錫模而產生廢線，而且錫液表層清潔無遮擋物，更便于工人操作，推廣價值較高。

2.2 減少“錫珠”的產生

圖1 熱鍍錫圓銅線的生產設備示意圖

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

2.3 減少“硬錫”的方法

“硬錫”是鍍錫銅線產生廢錫最主要的原因之一。根據擴散原理，溫度越高，原子的擴散速度越快。因此溫度越高“硬錫”的產生就越多，單純考慮減少“硬錫”的角度，應在保證鍍錫層質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，以降低擴散系數，降低銅向錫液中擴散的速度。上海電纜研究所孫欣等研究人員認為[2]，鉛元素能夠較好的抑制銅元素在錫液中的擴散，江西理工大學部分研究人員實驗發現金屬元素鉍、鎳、銻及部分稀土元素，以及非金屬元素磷，也能夠減少“硬錫”的產生。

“硬錫”的產生原因也比較多種，錫液本身的純度越高，能夠有下減少“硬錫”的產生，在實際生產中應實時監控錫液的成分，控制其中痛的含量不超過1%，如有超過，可使用硫磺粉除去錫液中的銅元素[3]。

3 結語

目前在生產鍍錫銅線的過程中不可避免的會產生廢錫，但通過適當的方法及工藝可以有效地提高金屬錫的利用率，以達到節約原材料的目的。實際生產證明，采用以上措施，加強工藝控制，可以減少50%的廢錫的產生。