降低鍍錫線錫的消耗研發(fā)研究報(bào)告-wenkub
2023-04-07 12:40:12 本頁(yè)面
【正文】 生產(chǎn)能力。熱鍍錫工藝簡(jiǎn)單，且設(shè)備投入低，因而被許多廠家采用。因此，為了保證鍍錫銅線的質(zhì)量，所用的錫錠應(yīng)不低于GB／T728—1984中二號(hào)錫的技術(shù)要求。我們認(rèn)為鍍錫銅線用銅線的質(zhì)量應(yīng)達(dá)到制造漆包線所用銅線的技術(shù)要求。 我廠銅線材質(zhì)好，這樣可以有效提高銅線在鍍錫過(guò)程中的單線長(zhǎng)度，減少鍍錫銅線的斷線率。關(guān)鍵在于保證裸銅線與錫液的潤(rùn)濕能力，并保證工藝流程的穩(wěn)定性。熱鍍錫的工藝流程為放線→表面處理→熱浸錫→冷卻→收線。因此廣泛應(yīng)用于橡皮絕緣的礦用電纜、軟電線、軟電纜和船用電纜等作為導(dǎo)電線芯，以及用作電纜的外屏蔽編織層和電刷線等。降低鍍錫線錫的消耗研發(fā) 研究報(bào)告委托單位：江西銅業(yè)集團(tuán)研制單位：江西理工大學(xué)江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司二OO九年十二月目 錄1. 立項(xiàng)背景及意義…………………………………………… 2 鍍錫銅線概述……………………………………………… 2 熱鍍錫銅線生產(chǎn)中面臨的主要問(wèn)題及質(zhì)量控制………… 3 課題研究?jī)?nèi)容……………………………………………… 42. 研究方案…………………………………………………… 53. 鍍錫銅線產(chǎn)生的廢錫原因及相關(guān)成份分析……………… 64. 降低鍍錫線錫的消耗的措施……………………………… 11…………………………………… 11………………………………… 16“硬錫”的還原…………………………………………… 215. 工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)………………………………………… 286. 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析……………………………………28 助焊劑效益分析…………………………………………28………………………………………30……………………………………307. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析及后續(xù)研究………………………………30……………………………………………………30 1 立項(xiàng)背景及意義 鍍錫銅線概述以鍍錫銅線作為線芯的電線電纜，其產(chǎn)量約占世界線纜產(chǎn)量的10%，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及各類電器設(shè)計(jì)技術(shù)性能的不斷提高，鍍錫銅線的需求量日益增長(zhǎng)，其技術(shù)指標(biāo)要求也日益趨高，其技術(shù)指標(biāo)要求也日益趨高。鍍錫工藝主要方法有熱鍍錫法、電解鍍錫法、真空鍍錫法等，其中熱鍍錫法為傳統(tǒng)方法，以其工藝簡(jiǎn)單、投資少、上馬快而被廣泛采用。圖1 熱鍍錫銅線生產(chǎn)原理示意圖圖1為熱鍍錫銅線生產(chǎn)的示意圖，經(jīng)過(guò)助焊劑的去氧化處理的裸銅線浸入到錫液槽中，在迅速通過(guò)錫液的時(shí)候，完成錫的鍍覆，隨后被牽出完成收線。 熱鍍錫銅線生產(chǎn)中面臨的主要問(wèn)題及質(zhì)量控制熱鍍錫線雖然原理簡(jiǎn)單，但工藝控制卻十分嚴(yán)格，需要助焊劑、走線速度、錫液溫度的可靠結(jié)合。有人認(rèn)為，銅線在鍍錫之前要經(jīng)過(guò)去氧化處理，因而對(duì)銅線的質(zhì)量要求不嚴(yán)。錫的質(zhì)量也直接影響到鍍錫銅線的質(zhì)量。相對(duì)來(lái)說(shuō)，我廠設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，基礎(chǔ)原材料質(zhì)量可靠，在幾年的生產(chǎn)過(guò)程中不斷完善工藝制度，鍍錫線生產(chǎn)逐漸穩(wěn)定。由于各廠熱鍍錫的工藝不盡相同，用料和工廠水平不同，生產(chǎn)的鍍錫銅線的質(zhì)量也各不相同。～。在熱鍍錫過(guò)程中，錫的有效利用率只有50~60％，部分金屬錫成為廢錫。 2. 研究方案本項(xiàng)目旨在降低鍍錫線錫的消耗。 3 鍍錫銅線產(chǎn)生的廢錫原因及相關(guān)成份分析生產(chǎn)鍍錫線產(chǎn)生的廢錫來(lái)源為①錫爐表面的浮渣②錫爐底部的沉渣③濺出錫④廢錫線?；液谏a皮和錫灰主要由錫的氧化物和錫的氯化物組成。從成分上講，錫珠是純錫，可直接利用，但是由于“錫珠”是到處“濺”出來(lái)的，因此難以回收完全，但收集到的錫珠通過(guò)熔融即可回收。由于濃度起伏的作用，加上液面溫度較低，因此這個(gè)過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行，使得“硬錫”越來(lái)越多，最終覆蓋錫槽的大部分液面。廢錫線為日常生產(chǎn)和鍍錫斷線時(shí)的廢品。表2 廢錫渣的存在成份Cu/Sn之相圖 圖3 SnCu相圖依SnCu相圖： (約) 227 ℃ ，98Sn/2Cu . (約) 227 – 270 ℃ 97Sn/3Cu . (約) 227 – 310 ℃，96Sn/4Cu . (約) 227 – 335 ℃ ，95Sn/5Cu . (約 )227 – 350 ℃ ，94Sn/6Cu . (約) 227 – 375 ℃，90Sn/10Cu . (約) 227 – 450 ℃圖4 “硬錫”X衍射圖圖5 表面錫灰衍射圖通過(guò)精確分析，進(jìn)一步印證了前面的分析：錫的熔點(diǎn)隨銅的含量在升高，結(jié)晶相為Cu6Sn5，表面錫灰的錫組成為SnO粘結(jié)的錫及其合金、助焊劑殘?jiān)突覊m。鍍錫線生產(chǎn)產(chǎn)生的錫消耗，是由于銅線上的鍍錫層和鍍錫過(guò)程產(chǎn)生的廢錫。生產(chǎn)鍍錫線產(chǎn)生的廢錫來(lái)源為①錫爐表面的浮渣②錫爐底部的沉渣③濺出錫④廢錫線。廢錫線為日常生產(chǎn)和鍍錫斷線時(shí)的廢品。助焊劑按其成分來(lái)分，可能分為無(wú)機(jī)助焊劑和有機(jī)助焊劑。典型的有機(jī)酸有丁二酸、己二酸、戊二酸、乳酸、谷氨酸、油酸、硬脂酸和苯二甲酸。 鍍錫涉及的反應(yīng)如下：CuO + 2H+ ＝ Cu2+ + H2O Cu2+ + Sn ＝ Cu + Sn2+Cu + Sn ＝ CunSnx CuO +2RCOOH＝Cu(RCOO)2+H2O Cu(RCOO)2+H2+Sn＝ RCOOH+ CunSnx Sn + H+ = H2↑+ Sn2+ Sn + O2 = SnO2在鍍錫爐的溫度時(shí)，水也會(huì)與錫反應(yīng)，因此可以說(shuō)，對(duì)采用水作為溶劑的助焊劑錫渣的產(chǎn)生是不可避免的。① 成膜劑常用成膜物質(zhì)有天然樹(shù)脂、合成樹(shù)脂劑和部分有機(jī)化合物 ?；钚詣┑幕钚允侵概c表面氧化物等起化學(xué)反應(yīng)的能力，它反映了清潔金屬表面和增強(qiáng)潤(rùn)濕性的能力。熱鍍錫細(xì)銅線的生產(chǎn)流程為：放線→退火→浸助焊劑→鍍錫→冷卻→牽引→收排線等七個(gè)流程。 鍍錫助焊劑的關(guān)鍵組分在活性劑。錫渣不僅是表面的浮渣，還包括形成重的銅錫沉淀渣。其中典型的酸有鹽酸、氫氟酸和正磷酸，典型的鹽有氯化亞錫、氯化鋅、氯化銨和氟化物。我們通過(guò)擴(kuò)展率考察了多種物質(zhì)的助焊活性效果。取5塊銅板，在每塊銅板中部放一個(gè)釬料球，將助焊劑均勻涂于釬料球表面，再將這些銅板水平放置在(260177。 式中，D 為將試驗(yàn)所用釬料看作球體時(shí)的直徑(mm)；S 為擴(kuò)展率( %)；h為擴(kuò)展?jié)櫇裢瓿珊蠛更c(diǎn)高度(mm)。同時(shí)，助焊劑成本大大降低。圖7 錫液抗氧化合金添加劑研究技術(shù)路線1） 成分確定，合理制定添加元素的種類，充分考慮一些具有抗氧化性、耐腐蝕性、強(qiáng)還原性的元素；合理確定各種元素的添加量和配對(duì)。并且需要利用微觀手段檢查中間合金的成分均勻性、合金化程度等。綜合這些因素，能滿足條件元素主要有Al、Mg、Ni、P四種元素。為了檢驗(yàn)幾種添加元素對(duì)錫液抗氧化效果的影響，課題組專門設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案：分別配制一定
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