提升铟锭外观质量的研究与实践

(河南豫光锌业公司，河南 济源 454650)

铟熔点低、可导电、有较好的柔韧性、可塑性强，被广泛应用于ITO靶材、合金制造、医疗及航空等行业。铟主要从铅、锌、铜冶炼过程产生的烟尘中富集回收，经过浸出、萃取、置换、电解、熔铸精炼生产出99.995%的精铟。铟的价值高，全球可回收的总储量低，它不仅广泛应用在高端材料中，同时有较高的收储价值，因此对储存铟锭出现的锭面污染、氧化、磕划等问题控制是精铟生产厂家要解决的急切问题。

1 铟锭常见的锭面缺陷

大多数铟生产厂家在铟精炼熔铸时，采用碘、碘化钾、甘油除镉和氯化锌、氯化铵、甘油除铊，浇铸模具采用不锈钢材质，基本采用人工浇铸方法并真空包装。常见问题有锭面收缩纹、缩坑、黄斑、黑点、划痕、失去镜面光泽等。

2 缺陷分析与解决方法

2.1 锭侧面收缩纹

铟锭侧面收缩纹主要受模具温度影响，铟的熔点156℃。在浇铸时，铟液与低温模具接触时，接触面的铟液温度急剧下降，瞬间局部铟液温度降至熔点以下，在浇铸铟液波纹晃动下，与模具接触的侧面出现收缩纹，浇铸温度越深，模具温度越低收缩纹越深。在探究实践中发现模具预热温度和浇铸温度越高，对减小锭侧面收缩纹有改善效果，但温度过高时，锭冷却时间延长，锭上表面质量变差。

实践证明：控制铟液浇铸温度280℃至320℃，模具温度预热至40℃～60℃时，浇铸的铟锭无明显收缩纹，锭面镜面较好。

2.2 铟锭底部缩坑

铟锭底部缩坑主要在新模具或长时间不用的模具使用时表现明显，分析可能由于模具表面存在皂化物、粘黏微尘或湿气较大，当高温铟液浇铸时，出现局部反应或能量释放，造成缩坑。

跟踪实验，新模具或长时间不用的模具先进行焙烧，浇铸前进行除尘，能有效解决锭面缩坑问题。

表2 模具焙烧对锭面缩坑的影响

实践证明：新模具或长时间未使用的模具或在潮湿环境存放的模具，使用前先将模具在500℃左右焙烧1小时后，自然冷却后再使用，可有效消除铟锭缩坑缺陷。

2.3 锭面黄斑、黑点和失去镜面光泽或出现“麻脸”锭面

对某铟生产厂真空包装过的铟锭进行一年周期跟踪，共跟踪1500块锭，抽检发现铟锭黑点块数占比18%，黄斑占比7%，真空包装失效41%，锭面失去镜面光泽块数占比39%。

图1 跟踪一年内铟锭表面黑点、黄斑和无光泽的情况

黄斑主要集中出现在6至9月，职工在操作时，汗液污染锭面后，锭面局部发生了反应；对黑点部位进行跟踪分析，主要是操作间有机物、飞尘粘附锭面或熔渣粘附，浇铸时肉眼看不见，不能及时质检，锭面黄斑和黑点通常在3～7天会逐步显现。

该厂从操作间配备降温设施，操作间无尘化改造，增加扒渣次数和浇铸前除尘等措施，有效解决了锭面黄斑和黑点缺陷。

无光泽锭面或“麻脸”锭面主要是锭面发生了氧化反应造成的，而真空包装失效是锭面氧化的直接原因，选择合适的真空包装袋，根据真空包装袋材质和气温变化，及时调整热熔时间，并周期检查真空包装情况，是避免锭面氧化的主要方法。

2.4 锭面划痕

锭面划痕是铟锭常见的现象，由于铟锭比较柔软，在包装时极易被偏硬的包装材料或坚硬的指甲碰伤。解决锭面划痕的一般方法有，选择较柔软的真空包装袋，避免装锭时被划伤；操作人员佩戴较厚的棉纱手套，剪短指甲，操作时避免指甲与锭面接触；尽可能优化操作流程，降低锭面划伤机率。

3 自动化装置的应用

大多数铟生产企业的产能较小，铟锭浇铸还停留在手工作业阶段，手工作业会造成铟锭单块重量波动大，操作污染、操作达不到最优，锭面磕碰、划痕不能根本杜绝。从提高锭面外观质量和降低生产成本考虑，研发机械化、自动化铟锭浇铸装置有很大的经济价值。

某企业结合铟锭浇铸工艺技术和铟物理特性，研发了铟锭浇铸和包装成套装置，对提升铟锭外观质量有显著效果。

该装置使用方法：铟液进入浇铸装置5，通过定容浇铸控制将铟液定量流入模具6，锭面凝固后，传动装置7自动开启，铟锭进入冷却区4，铟锭达到冷却温度后，自动进入打码区3自动打码，打码结束后进入脱模区脱模，最后在真空包装区1进行真空包装。

该厂使用铟锭自动浇铸包装装置后，从根本上解决了锭面缺陷，实现了锭与锭量化生产，消除了手工操作出现的误差或失误，作业效率提高70%，有较大推广价值。

4 结论

（1）控制铟液浇铸温度280℃至320℃，模具温度预热至40～60℃时，铟锭无明显收缩纹，锭面镜面较好。

（2）新模具或长时间未使用的模具或在潮湿环境存放的模具，使用前先将模具在500℃左右焙烧1小时，可有效消除铟锭缩坑缺陷。

（3）提高铟锭正空包装质量，铟锭操作间无尘化，改善操作间环境，消除职工汗液污染，可有效解决锭面失去光泽、黄斑和黑点等缺陷。

（4）选择较柔软的真空包装袋，佩戴较厚的棉纱手套，尽可能缩短操作流程，能有效减少锭面划痕。

（5）尽可能使用自动化浇铸装置。

图2 某厂自动化铟锭浇铸包装设备示意图