Nghiên cứu, sản xuất ra vật liệu thiếc hàn không chì thân thiện môi trường

ông ty TNHH MTV Mỏ và Luyện kim Thái Nguyên đã thực hiện dự án “Sản xuất thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì sử dụng trong lĩnh vực điện tử”. Mục tiêu của dự án là mục tiêu nghiên cứu, sản xuất ra vật liệu thiếc hàn không chì để thay thế vật liệu hàn chứa chì truyền thống, đảm bảo sự phát triển bền vững, bảo vệ môi trường. Dự án dựa trên kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp tỉnh Thái Nguyên “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thiếc hàn không chì mác SAC305 sử dụng trong lĩnh vực điện - điện tử” .

Nhu cầu rất lớn
Thiếc hàn là hợp kim có điểm nóng chảy khá thấp, được sử dụng trong việc liên kết bề mặt các kim loại khác nhau, ứng dụng nhiều trong lĩnh vực kỹ thuật điện, điện tử. Thiếc hàn có thể chứa chì hay chất trợ chảy nhưng để bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và môi trường nên hiện nay, các công ty sản xuất điện tử chủ yếu sử dụng hợp kim thiếc hàn không chứa chì.
Nhu cầu về hợp kim thiếc hàn không chì là rất lớn. Theo khảo sát của Hiệp hội Thiếc thế giới - ITA, năm 2018, sản lượng thiếc tinh luyện trên toàn thế giới là 372.000 tấn, được sử dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất hợp kim thiếc hàn (47%), ngành hóa chất (18%), ngành mạ (13), sản xuất pin, ắc quy (6%), sản xuất hợp kim đồng (6%) và các ngành công nghiệp khác.

Hình 1. Nhu cầu thiếc không chì ở Việt Nam là rất lớn. (Ảnh: Blogspot)
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng thiếc không chì hiện nay cũng rất cao. Theo ước tính, mỗi năm ngành sản xuất điện, điện tử trong nước sử dụng trên 3.000 tấn hợp kim thiếc hàn, trong đó cơ bản là hợp kim thiếc hàn không chì. Hầu hết các tập đoàn sản xuất hàng điện tử đều sử dụng hợp kim thiếc hàn không chì để hàn bảng mạch và linh kiện điện tử bởi nếu sử dụng thiếc hàn có chì, sản phẩm của họ sẽ không thể xâm nhập vào thị trường Châu Âu. Điển hình là các tập đoàn điện tử lớn trên thế giới đầu tư sản xuất tại Việt Nam như Sam Sung, LG, Panasonic, Sony, Canon,…hay các doanh nghiệp Việt Nam như Tập đoàn Vingroup, Công ty Cổ phần BKAV đều sử dụng hợp kim thiếc hàn không chì để làm vật liệu hàn cho sản phẩm của họ.
Tại thời điểm hiện nay, Việt Nam chưa sản xuất được hợp kim thiếc hàn không chì ở quy mô công nghiệp nên tất cả các tập đoàn điện tử đều phải nhập khẩu thiếc hàn không chì. Theo khảo sát thị trường, giá bán hợp kim thiếc hàn không chì SAC305 so với giá thiếc kim loại 99,95% cao hơn từ 300-350 triệu đồng/tấn. Như vậy, nếu Việt Nam xuất khẩu 3.200 tấn thiếc kim loại 99,95%, nhập khẩu khối lượng hợp kim thiếc hàn không chì tương ứng với khối lượng xuất khẩu, mỗi năm chênh lệch giữa nhập khẩu thiếc hàn không chì và xuất khẩu thiếc kim loại khoảng 450.000.000 USD (nhập siêu). Nhằm hạn chế nhập khẩu, ưu tiên sử dụng sản phẩm trong nước, Công ty TNHH MTV Mỏ - Luyện kim Thái Nguyên đã triển khai dự án “Sản xuất thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì sử dụng trong lĩnh vực điện tử”. Dự án được thực hiện dựa trên sự kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thiếc hàn không chì mác SAC305 sử dụng trong lĩnh vực điện - điện tử” mà công ty đã chủ trì thực hiện trong năm 2018.
“Để đáp ứng với quy định của Liên minh Châu Âu cũng như hướng tới ngành sản xuất sạch, an toàn sức khỏe người lao động, người tiêu dùng và bảo vệ môi trường, các nhà sản xuất công nghiệp đã ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì để phục vụ cho ngành công nghiệp điện, điện tử. Đến nay, xu hướng sử dụng hợp kim thiếc hàn không chì trong ngành điện tử nói riêng, ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng nói chung trở nên phổ biến”, anh Lê Văn Kiên – Chủ nhiệm dự án - Giám đốc Công ty TNHH MTV Mỏ và Luyện kim Thái Nguyên chia sẻ.
Làm chủ công nghệ sản xuất thiếc không chì
Theo anh Lê Văn Kiên, nguyên liệu chính để sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì của dự án là Thiếc (Sn) kim loại và Đồng (Cu) kim loại được sản xuất trong nước, trong đó thiếc là chủ yếu với tỷ trọng trên 99% tùy theo công năng sử dụng của hợp kim.
Sau quá trình nghiên cứu và triển khai, dự án đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì từ nguyên liệu thiếc kim loại ≥99,95% Sn và đồng kim loại ≥99,9% Cu. Trên cơ sở đó, nhóm thực hiện tiến hành thiết kế hệ thống dây chuyền, thiết bị sản xuất hợp kim thiếc hàn không chì quy mô 100 tấn/năm.

Hình 2. Công nhân vận hành lò điện trở Tmax = 1200oC (Ảnh: Nhóm thực hiện dự án)
Nhóm thực hiện dự án cũng đã hoàn thiện quy trình vận hành thiết bị và quy trình an toàn lao động trong từng công đoạn sản xuất sản phẩm hợp kim thiếc hàn không chì, sau đó tổ chức đào tạo cho cán bộ công nghệ và công nhân vận hành các quy trình này trước khi tổ chức sản xuất thử nghiệm. Quá trình sản xuất thử nghiệm hợp kim thiếc không chỉ được diễn ra ngay tại Công ty TNHH MTV Mỏ và Luyện Kim Thái Nguyên.
Theo anh Kiên, Công ty có trụ sở giáp quốc lộ 3, giao thông thuận tiện. Về cơ sở vật chất, Công ty có hệ thống nhà xưởng quy mô công nghiệp hơn 4.000 m2, 1 trạm biến áp 750KVA, hệ thống cấp nước từ giếng khoan công nghiệp và nước sạch thành phố cho nên về cơ bản hệ thống máy móc, thiết bị và các điều kiện đủ điều kiện thực hiện dự án. “Chỉ cần đầu tư thêm hệ thống khuấy và một số thiết bị đặc thù là giá trị không lớn nữa là có thể sản xuất thử nghiệm cũng như sử dụng vào sản xuất lâu dài”.

Hình 3. Lò điện trở nấu luyện hợp kim có điều chỉnh nhiệt độ. (Ảnh: Nhóm thực hiện dự án)
 
Kết quả, dự án đã sản xuất được trên 112 nghìn tấn hợp kim thiếc hàn không chì dạng dải SnCu0.3. Sản phẩm được nghiệm thu giám định chất lượng bởi Công ty cổ phần giám định Đại Việt (DAVICONTROL) và giám định các chất ảnh hưởng đến môi trường có trong sản phẩm theo tiêu chuẩn RoSH (Restriction of Hazardous Substances directive in electrical and electronic equipment 2002/95/EC) của Liên minh Châu Âu do Công ty trách nhiệm hữu hạn BUREAU VERITAS CPS (Vietnam) thực hiện theo từng lô hàng.

Hình 4. Quá trình rót đúc hợp kim lỏng SnCu0.7. (Ảnh: Nhóm thực hiện dự án)
Với việc sản xuất thành công sản phẩm thiếc hàn không chì, kết quả của dự án là tiền đề cho việc tiếp tục nghiên cứu chế biến những sản phẩm sâu hơn nữa từ hợp kim thiếc hàn không chì như kem hàn nano, bột hàn..., góp phần giảm nhập khẩu, đưa ngành chế biến khoáng sản của Việt Nam tiệm cận với các nước có nền công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản phát triển trên thế giới. Từ kết quả thử nghiệm ban đầu. Chủ nhiệm Kiên cho hay, để sản xuất kinh doanh đạt hiệu quả cao hơn đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu, áp dụng sáng kiến, cải tiến quy trình công nghệ, máy móc thiết bị để tăng năng suất lao động, tăng thực thu, giảm chi phí.... “Có như vậy mới sản xuất ra sản phẩm ổn định về chất lượng, giá thành hợp lý, tính cạnh tranh cao”.
Việc làm chủ quy trình công nghệ sản xuất hợp kim thiếc không chì sẽ giúp doanh nghiệp Việt Nam chủ động sản xuất hợp kim thiếc không chì từ nguồn nguyên liệu thiếc kim loại trong nước. Đáng chú ý, sản phẩm hợp kim thiếc không chì còn có thể cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu nhờ giá thành rẻ hơn và chất lượng đảm bảo.
 

Đối tác
MO MIEN NAM
Vimluki
cie
Bộ Công thương
Doi tac 5