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低熔點金屬（合金）中為什么只有錫焊在電子工業(yè)上得到了大規(guī)模應用？

來源：低熔點合金廠家發(fā)布時間：2019-04-30 點擊量：8299

錫，這個元素真的很奇妙，它是大名鼎鼎的“五金”——金、銀、銅、鐵、錫之一。
我們焊接電路板時用的就是焊錫絲。下圖是電路板的背面，看起來亮晶晶的就是焊錫：

不過焊錫絲其實是合金，查閱手冊可知早期的焊錫絲，它里面含鉛60%，錫只有40%左右。知道為什么？這叫做冶金效應——合金的熔點比純金屬更低。因此焊錫絲因為含鉛的原因，其本身有一定的毒性。也因此，降低或者替代掉焊錫絲中的鉛含量，是焊錫絲更新?lián)Q代的主攻方向。
焊錫絲的中間是空的，并且灌有松香。
目前，焊錫絲已經(jīng)有無鉛化的配方，當然其中錫是主體。主要有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn等二元和三元合金。目前許多優(yōu)化的配方正在探索中。
到北京國家博物館去參觀，看到許多國之重器——青銅大鼎，它們是銅錫合金；到紹興去玩，古玩店里有賣喝酒用的錫壺，不知道是不是孔乙己用過的。

早在遠古時代，人們便發(fā)現(xiàn)并使用錫了。在我國和埃及的古代，就有錫壺、錫燭臺之類錫器。
錫還可以配制成巴氏合金，里面錫占80%，其余為銅和銻。巴氏合金常用于軸承，它承受負荷大、耐沖擊、耐腐蝕、耐高溫，主要用在飛機、汽輪機、發(fā)電機、軋鋼機和內(nèi)燃機上。
鈮錫合金參與制作的巨型起導磁鐵的線圈，在88000Gs(lGs=10^(-4)T)的強磁場中仍能保持超導性。每平方厘米可通3000A的巨大電流，應用于超流體發(fā)電機、磁流體發(fā)電機和大容量電纜。
把錫鍍在銅鍋的內(nèi)壁上，可防止遇水生成有毒的銅綠；鍍在鉛制牙膏皮的表面，可防止鉛對人體的危害；鍍錫鐵皮是制造罐頭盒的材料。
二氧化錫粉末做的白色顏料用于搪瓷、白釉與乳白玻璃。
事實上，我在做彩色玻璃試驗時就用過二氧化錫，當它溶于低熔點的鉛玻璃中時，能形成類似牛奶的乳白色，有點漂亮。
查閱《化學元素使用手冊》第50節(jié)，能看到50號元素——錫。

錫，在元素周期表中排列在第50號。它的原子量118. 71，密度

$5.75g/cm^{3}$

，熔點213.9度，電阻率

$11.4\mu \Omega /cm$

。
錫的化學性質(zhì)欠活潑。常溫下，因表面易生成一層保護膜，在空氣中不被氧化，也不與水和非金屬元素反應。加熱條件下與水反應，置換出氫氣；也能與氧、硫、鹵化物等非金屬化合。
錫是兩性元素，與稀硫酸無反應，與濃硫酸反應生成硫酸錫；與冷稀硝酸反應緩慢，生成硝酸亞錫，但與熱濃硝酸反應迅速，生成即水合二氧化錫。
錫的化合物類型，主要是錫的非金屬化合物、含氧酸鹽、無氧酸鹽和錫酸鹽。
常見化合物有：二氧化錫( $SnO_{2}$ )、二硫化錫( $SnS_{2}$ )、二氯化錫( $SnCL_{2}$ )、四氯化錫( $SnCL_{4}$ )、錫酸(

$H_{2} SnO_{3} \ast H_{2} O$

)等等（太多，刪除了）。
那么題主的答案是什么？
其實很簡單：我們不用錫，還能用什么？
從無鉛焊錫材料的研制就能看出，人們動了很多腦筋，要選擇最合適的材料，但都離不開錫。它太適用于電子工業(yè)的焊接了。
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錫除了用在電子工業(yè)以外，還可以用在大電流的配電設備中，例如電器導電桿和端子采取鍍錫工藝。不過，這里的鍍錫工藝不是為了提高導電性，而是為了提高溫升。例如普通的銅端子，它的最高溫升是60K，而鍍錫后，它的最高溫升是65K。
別小看這區(qū)區(qū)的5K，它甚至可以讓導電桿和端子載流量增加上千安。

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看到了評論區(qū)的評論，我來解釋一下為何鍍錫能提高溫升。
溫升高了以后，對大電流的載流導線來說，會有如下影響：
第一：導電材料的氧化作用增強；
第二：降低了導體的機械強度；
不管是銅和鋁，由于材料的軟化點存在，溫升高了以后降低機械強度則是必然的。
降低了機械強度后，等效于降低了動穩(wěn)定性。開關設備抵御過載和短路電動力的能力降低。
第三：如果電路整體的溫升都提高，則整體電路降低了工作的穩(wěn)定性和可靠性。特別是儀器儀表和電力電子元件，影響就更大。
在開關設備中，溫升最高的地方有兩處，一處就是大電流載流導體，另一處就是線圈。
鍍錫，對第二和第三條不起作用，但對第一條影響很大。
1）根據(jù)金屬活動順序表，錫排列在銅的右方，因此它對氧化作用的抵御能力要優(yōu)于銅。
2）錫是兩性材料，它的氧化物遇見酸表現(xiàn)為堿性，遇見堿又表現(xiàn)為酸性。
3）錫具有柔韌性。在相同的接觸壓力下，它的接觸電阻更小，導電性更好。
由于以上原因，使得鍍錫后的銅導體能夠提高溫升達5K。這一點，已經(jīng)寫入了國家標準中。具體可參閱GB14048.1-2012標準。

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