Thiếc hàn là hợp kim có điểm nóng chảy khá thấp, khoảng từ 90 đến 450^oC (200 tới 840^oF) được sử dụng trong việc liên kết bề mặt các kim loại khác nhau. Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp điện, điện tử... đã kéo theo sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó phải kể đến việc sản xuất thiếc hàn, một nguyên liệu không thể thiếu trong việc hình thành một bảng mạch điện tử.

Hiện nay, trên thị trường có hai loại thiếc hàn là thiếc hàn có chì và thiếc hàn không chì. Thiếc hàn có chì (chì hàn) là hợp kim gồm khoảng 63% Sn và 37% Pb hoặc 60% Sn và 40% Pb có khả năng đông đặc chậm nên có thể lau sạch các vết hàn, đảm bảo tính không thấm nước, dẫn điện tốt. Mặc dù có những tính năng vượt trội nhưng chì hàn bị hạn chế sử dụng vì độc tính của chì gây ảnh hưởng sức khỏe đến người sử dụng. Liên minh châu Âu đã ban hành bộ quy tắc tiêu chuẩn RoHS (Restriction of Hazardous Substances) nhằm hạn chế các chất độc hại trong các sản phẩm điện và điện tử để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường, trong đó quy định: thành phần của chì (Pb) không được lớn hơn 0,1%. Chính vì vậy, thiếc hàn có chì đang dần được thay thế bởi thiếc hàn không chì. Theo phân tích đánh giá của Hiệp hội thiếc thế giới, thị phần thiếc không chì sẽ tăng từ 70-80 % năm 2017 và đến năm 2023 sẽ chiếm 95% tổng số thiếc hàn sử dụng.

Việc sản xuất thiếc hàn không chì ở các nước Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản... đã được thực hiện từ lâu. Hàng năm, Việt Nam nhập khẩu gần 1000 tấn thiếc hàn từ những nước kể trên và vẫn đang sản xuất các loại thiếc hàn truyền thống chứa chì với các tỉ lệ khác nhau. Điều này gây ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng và môi trường sống. Nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng thiếc trong nước, đảm bảo an toàn môi trường, tăng khả năng cạnh tranh với thiếc hàn nhập khẩu, trong những năm gần đây, ở Việt Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu công nghệ sản xuất thiếc hàn không chì và được ứng dụng sản xuất quy mô công nghiệp. Vì vậy, việc đánh giá kịp thời chất lượng thiếc hàn, cung cấp số liệu chính xác, phục vụ nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ sản xuất và đáp ứng yêu cầu xuất nhập khẩu các sản phẩm thiếc hàn là quan trọng và cần thiết.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Phan Thị Thanh Hà thực hiện “Nghiên cứu xây dựng quy trình xác định hàm lượng Sn, Ag, Cu, Pb, Bi, Fe, Sb, As trong thiếc hàn không chì SAC” với mục tiêu nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Sn, Ag, Cu, Pb, Bi, Fe, Sb, As trong thiếc hàn không chì để đánh giá chất lƣợng sản phẩm thiếc hàn, phục vụ nghiên cứu xây dựng các quy trình sản xuất tại các doanh nghiệp, đáp ứng yêu cầu xuất nhập khẩu thiếc hàn.

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp điện, điện tử... đã kéo theo sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó phải kể đến việc sản xuất thiếc hàn. Ước tính hàng năm có hàng trăm nghìn mét vuông bảng mạch được sản xuất để phục vụ cho lĩnh vực điện tử. Theo các thống kê của Hiệp hội thiếc thế giới (ITA), sản lượng thiếc sạch trên thế giới khoảng 350.000 tấn/năm, trong đó tỷ lệ sử dụng trong thiếc hàn đã đạt gần hơn 45 % tính đến năm 2017.

Thiếc hàn truyền thống chủ yếu là hợp kim thiếc và chì với các tỷ lệ khác nhau, tỷ lệ Sn/Pb được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật hàn điện và điện tử là 60/40, có nhiệt độ nóng chảy ở 1880C (370^oF) và tỉ lệ 63/37 là hỗn hợp eutecti có điểm nóng chảy thấp nhất trong các loại thiếc hàn chì 183^oC (361^oF). Loại hợp kim này có khả năng đông đặc chậm nên có thể lau sạch các vết hàn, đảm bảo tính không thấm nƣớc, dẫn điện tốt, ít bị ăn mòn. Tuy nhiên hợp kim thiếc hàn chì có một số ưu điểm trong quá trình sử dụng nhưng lại bị hạn chế sử dụng vì độc tính của chì, gây ảnh hưởng sức khỏe đối với con người và gây ô nhiễm môi trường. Để đảm bảo quyền lợi người tiêu dùng và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, Liên minh châu Âu (EU) đã ban hành quy định tiêu chuẩn RoHS (Restriction of Hazardous Substances) được dịch là “Sự hạn chế các chất độc hại”. Đây là một bộ quy tắc tiêu chuẩn được pháp luật châu Âu ban hành và có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2006 nhằm bảo vệ con người và môi trường khỏi các chất độc hại có trong các sản phẩm điện và điện tử. Đặc biệt đối với chì (Pb) không được vượt quá 0,1%.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

- Tổng quan về đối tượng nghiên cứu thiếc hàn không chì SAC, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, làm rõ các tài liệu, các công trình nghiên cứu, thông tin khoa học liên quan đến quá trình xác định thành phần hóa học của thiếc hàn không chì SAC, từ đó định hướng được các phương pháp phân tích.

- Nghiên cứu đã tiến hành khảo sát, lựa chọn, tối ưu hóa các điều kiện xác định cho từng phương pháp phân tích các thành phần hóa học Sn, Ag, Cu, Pb, Bi, Fe, Sb.

- Đã tiến hành khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn, đánh giá sự ảnh hưởng của Sn đối với việc xác định các nguyên tố khác, xác định giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (MDL) của các phương pháp xác định trên hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)

- Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá phương pháp thông qua độ chụm và độ đúng, kết quả cho thấy các phương pháp đều có độ lặp lại và độ thu hồi tốt, đáp ứng yêu cầu của AOAC.

- Nghiên cứu đã thực hiện so sánh liên phòng với các phòng thí nghiệm uy tín để đánh giá phương pháp, các kết quả thu được đều phù hợp.

- Đã xây dựng 5 quy trình xác định hàm lượng học Sn, Ag, Cu, Pb, Bi, Fe, Sb có tính khoa học và thống nhất và có tính ứng dụng cao.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18716/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)