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低熔点金属(合金)中 为什么只有锡焊在电子工业上得到了大规模应用?

来源:低熔点合金厂家  发布时间:2019-04-30   点击量:321

锡,这个元素真的很奇妙,它是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。
我们焊接电路板时用的就是焊锡丝。下图是电路板的背面,看起来亮晶晶的就是焊锡:
不过焊锡丝其实是合金,查阅手册可知早期的焊锡丝,它里面含铅60%,锡只有40%左右。知道为什么?这叫做冶金效应——合金的熔点比纯金属更低。因此焊锡丝因为含铅的原因,其本身有一定的毒性。也因此,降低或者替代掉焊锡丝中的铅含量,是焊锡丝更新换代的主攻方向。
焊锡丝的中间是空的,并且灌有松香。
目前,焊锡丝已经有无铅化的配方,当然其中锡是主体。主要有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn等二元和三元合金。目前许多优化的配方正在探索中。
到北京国家博物馆去参观,看到许多国之重器——青铜大鼎,它们是铜锡合金;到绍兴去玩,古玩店里有卖喝酒用的锡壶,不知道是不是孔乙己用过的。
早在远古时代,人们便发现并使用锡了。在我国和埃及的古代,就有锡壶、锡烛台之类锡器。
锡还可以配制成巴氏合金,里面锡占80%,其余为铜和锑。巴氏合金常用于轴承,它承受负荷大、耐冲击、耐腐蚀、耐高温,主要用在飞机、汽轮机、发电机、轧钢机和内燃机上。
锡合金参与制作的巨型起导磁铁的线圈,在88000Gs(lGs=10^(-4)T)的强磁场中仍能保持超导性。每平方厘米可通3000A的巨大电流,应用于超流体发电机、磁流体发电机和大容量电缆。
把锡镀在铜锅的内壁上,可防止遇水生成有毒的铜绿;镀在铅制牙膏皮的表面,可防止铅对人体的危害;镀锡铁皮是制造罐头盒的材料。
二氧化锡粉末做的白色颜料用于搪瓷、白釉与乳白玻璃。
事实上,我在做彩色玻璃试验时就用过二氧化锡,当它溶于低熔点的铅玻璃中时,能形成类似牛奶的乳白色,有点漂亮。
查阅《化学元素使用手册》第50节,能看到50号元素——锡。
锡,在元素周期表中排列在第50号。它的原子量118。 71,密度
,熔点213。9度,电阻率

锡的化学性质欠活泼。常温下,因表面易生成一层保护膜,在空气中不被氧化,也不与水和非金属元素反应。加热条件下与水反应,置换出氢气;也能与氧、硫、卤化物等非金属化合。
锡是两性元素,与稀硫酸无反应,与浓硫酸反应生成硫酸锡;与冷稀硝酸反应缓慢,生成硝酸亚锡,但与热浓硝酸反应迅速,生成即水合二氧化锡。
锡的化合物类型,主要是锡的非金属化合物、含氧酸盐、无氧酸盐和锡酸盐。
常见化合物有:二氧化锡()、二硫化锡()、二氯化锡( )、四氯化锡()、锡酸(
)等等(太多,删除了)。
那么题主的答案是什么?
其实很简单:我们不用锡,还能用什么?
从无铅焊锡材料的研制就能看出,人们动了很多脑筋,要选择最合适的材料,但都离不开锡。它太适用于电子工业的焊接了。
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锡除了用在电子工业以外,还可以用在大电流的配电设备中,例如电器导电杆和端子采取镀锡工艺。不过,这里的镀锡工艺不是为了提高导电性,而是为了提高温升。例如普通的铜端子,它的最高温升是60K,而镀锡后,它的最高温升是65K。
别小看这区区的5K,它甚至可以让导电杆和端子载流量增加上千安。


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看到了评论区的评论,我来解释一下为何镀锡能提高温升。
温升高了以后,对大电流的载流导线来说,会有如下影响:
第一:导电材料的氧化作用增强;
第二:降低了导体的机械强度;
不管是铜和铝,由于材料的软化点存在,温升高了以后降低机械强度则是必然的。
降低了机械强度后,等效于降低了动稳定性。开关设备抵御过载和短路电动力的能力降低。
第三:如果电路整体的温升都提高,则整体电路降低了工作的稳定性和可靠性。特别是仪器仪表和电力电子元件,影响就更大。
在开关设备中,温升最高的地方有两处,一处就是大电流载流导体,另一处就是线圈。
镀锡,对第二和第三条不起作用,但对第一条影响很大。
1)根据金属活动顺序表,锡排列在铜的右方,因此它对氧化作用的抵御能力要优于铜。
2)锡是两性材料,它的氧化物遇见酸表现为碱性,遇见碱又表现为酸性。
3)锡具有柔韧性。在相同的接触压力下,它的接触电阻更小,导电性更好。
由于以上原因,使得镀锡后的铜导体能够提高温升达5K。这一点,已经写入了国家标准中。具体可参阅GB14048.1-2012标准。

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