氧化锡渣的危害及解决方案32
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氧化锡渣的危害及解决方案；Ｎｏｂｅｙａｎ；（深圳市垄琦鑫华科技有限公司）；在电子制造过程中，波峰焊接工艺必不可少，对电子产；在电子制造业，随着无铅焊接工艺的逐步导入，高含锡；１氧化锡渣的危害；（１）影响锡液流动性和锡面高度，影响焊接质量；（２）附着于板面，造成如锡球等质量问题，直接影响；（３）锡渣的处理及运输造成的额外管理问题，且对环；（４）松散的氧化渣使空
氧化锡渣的危害及解决方案Ｎｏｂｅｙａｎ（深圳市垄琦鑫华科技有限公司）在电子制造过程中，波峰焊接工艺必不可少，对电子产品的焊接质量起着关键性的作．用１而波峰焊接工艺的特点决定了焊接过程中不断有新的液态焊料表面暴露在空气中，熔融焊料在流动状态下与空气中的氧接触并不断的发生氧化形成氧化渣：焊料氧化渣主要是合金焊料氧化物与大量合金焊料的混合物，其不断的产生并堆积在熔融合金焊料的表面，不但使液态焊料的流动性受到影响，还有可能污染ＰＣＢＡ板面，直接影响产品的焊接质量及可靠性能，并且造成合金焊料的巨大浪费。在电子制造业，随着无铅焊接工艺的逐步导入，高含锡量的无铅焊料合金逐步替代传统的Ｓｎ６３／３７合金焊料：无铅焊料中Ｓｎ的含量比传统的有铅焊料高出很多，因而更容易氧化，产生更多的氧化渣（Ｓｎ０２）；随着无铅焊料的广泛应用，氧化渣问题变得更为严重，浪费率高达３０％－－－５０％以上；产品的焊接质量及可靠性能也受到相当大的影响：如何减少氧化锡渣的产生变成电子制造业所面临的必修之课程１１氧化锡渣的危害（１）影响锡液流动性和锡面高度，影响焊接质量。（２）附着于板面，造成如锡球等质量问题，直接影响电子产品的电气可靠性能。（３）锡渣的处理及运输造成的额外管理问题，且对环境有一定的影响。（４）松散的氧化渣使空气更容易停留在熔融焊料内，从而加剧焊料的氧化。（５）有用金属被锡渣包裹，无法利用，造成极大浪费。２氧化锡渣减少的意义锡为全球最稀缺的矿种之一，据１９９３年己探明情况，锡的储量１０００万吨，以年产１８万吨计，还可开采５５．５年，其中，中国储量还可开采２９．６年；２００８年全球探明的有价锡金属储量约７１２万吨！锡属于稀缺资源，但锡的用途却非常广泛，锡又是一种绿色环保金属，被世界各国列为战略性的储备物资；金属资源中的环保概念，表现在在焊接材料中取代铅，化工材料中取代锑、铅、镉等：而目前在焊材、马口铁、玻璃、陶瓷釉料等领域仍然找不到锡的替代品，在电子、化工行业稳定增长及全球化的环保浪潮下。锡的年均需求量至少以５％（保守估计）的速率增长：以２００６年全球锡消费量３６万吨为基数计算，若锡资源未来全球无重大的新发现，２０年左右就将消耗完毕，非常稀缺１２０年后谁仍拥有锡资源，将堪比黄金！未来的竞争就是资源的竞争！谁掌握资源谁就掌握了未来的话事权！据伦敦１２月１１日消息，英国国际锡研究所（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａＩＴｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，简称ＩＴＲＩ）周二公布的初步数据显示，２００７年全球锡消费量将几乎持平于２００６年达到的３６．２万吨纪录的高水准。该位于英国的组织称：“除了焊料，在所有主要应用软件上的全球锡使用量自２００４年来一直大致平稳。”换句话说，自２００４年以来锡消费量的增长主要２８ｌ表现在焊料行业用锡量的快速增长。Ｌ跹三个月期锡价格在２００７年已上涨了逾４０％，价格自２００４年底以来增长一倍；ＩＴＲＩ数据显示，２００６年焊料约占全球锡消费量的５２％，高于上一年的５０％；统计及市场研究部的经理ＰｅｔｅｒＫｅｔｔｌｅ称：“亚洲用于焊接的锡消费占到约８０％，仅中国就占全球焊料业务的５５％”。?在电子制造业，随着无铅焊接工艺的逐步导入，高含锡量的无铅焊料合金逐步替代传统的Ｓｎ６３／３７合金焊料；原材料的单位成本成倍增加、无铅焊料的氧化渣也大量增加，整个电子制造业成本大幅攀升；加上近几年原材料价格成倍数的不断上涨及劳动成本不断增加，使原本利润空间有限的电子制造业犹如雪上加霜！同时氧化锡渣对焊接质量及可靠性能的影响，让电子制造工程师们头疼不已；２００７年８月，上海有色金属网长江锡现货价高达１３．６万元（约１８０００美元）／吨，而６月２９日，现货价才ｌＯ．５万元／吨；短短一个月暴涨３．１万元，涨幅达３０９６；随着全球锡消费量的快速增长，锡资源也将快速衰竭，锡价也将不断地向上攀升。在环保的基础上提倡节能、降耗自然显得攸关重要！降低无铅焊料氧化渣的产生、提高无铅焊料的利用率，可直接、有效的降低电子制造业的制造成本；提高电子产品的品质与可靠性能：是企业提升自身竞争力最简单、最直接、最有效的措施！同时对全球锡资源的有效、合理利用也将做出巨大的贡献１３锡渣的形成３．１静态熔融焊料的氧化根据液态金属氧化理论，熔融状态的金属表面会强烈的吸附氧，在高温状态下被吸附的氧分子将分解成氧原子，氧原子得到电子变成离子，然后再与金属离子结合形成金属氧化物。暴露在空气中的熔融金属液面瞬间即可完成整个氧化过程，当形成一层单分子氧化膜后，进一步的氧化反应则需要电子运动或离子传递的方式穿过氧化膜进行，静态熔融焊料的氧化速度逐渐减小：熔融的ＳｎＣｕＯ．７比Ｓｎｐｂ３７合金氧化的要快。毕林一彼德沃尔斯（Ｐｉｌｌｉｎｇ－Ｂｅｄｗｏｒｔｈ）‘１’理论表明：金属氧化膜是否致密完整是抗氧化的关键，而氧化膜是否致密完整主要取决于金属氧化后氧化物的体积要大于金属氧化前金属的体积；熔融金属的表面被致密而连续氧化膜覆盖，阻止氧原子向内或金属离子向外扩散，使氧化速度变慢。氧化膜的组成和结构不同，其膜的生长速度和生长方式也有所不同：熔融ＳｎＣｕＯ．７和Ｓｎｐｂ３７合金从２６０℃以同等条件冷却凝固后，ＳｎＣｕＯ．７的表面很粗糙，而Ｓｎｐｂ３７的表面较细腻。从这一角度反映了液态ＳｎｃｕＯ．７合金氧化膜得致密完整度较Ｓｎｐｂ３７要差。哈佛大学的ＡｌｅｘｅｉＧｒｉｇｏｒｉｅｖ‘２’等人用９９．９９９９９６的纯锡样本放置在坩埚中，并在超低真空下加热到２４０℃，然后向其中充纯氧，通过Ｘ光线衍射、反射及散射观察熔融Ｓｎ的氧化过程。他们在研究中发现，在没到达氧化压之前，熔融锡液具有抗氧化能力。压力达到４Ｘ１０叫Ｐａ至８．３×１０叫Ｐａ范围时，氧化开起发生。在这个氧分压界限上，观察到了在熔融锡表面氧化物“小岛”的生长。这些小岛的表面非常粗糙，并且从清洁锡表面的Ｘ射线镜面反射信号一致减少，这种现象可以证明氧化碎片的存在。表面氧化物的Ｘ射线衍射图案不与任何已知的Ｓｎ氧化物相相匹配，而且只有两个Ｂｒａｇｇ峰出现，它的散射相量是√３／２，并观察到强度很明确的面心立方结构。通过切向入射扫描（ＧＩＤ）测量了熔融液态锡表面结构，并与已知锡氧化物进行比较。可以说熔融液态锡在此温度和压力情况下，在纯氧中的氧化物相结构不同于ＳｎＯ或ＳｎＱ。另外，不同温度下Ｓｎ（ｈ与ＰｂＯ的标准生成自由能不同，前者生成自由能低，更容易产生，这也在一定程度上解析了为什麽无铅化以后氧化渣大量的增加。表ｌ列出了氧化物的生成Ｇｉｂｂｓ自由能，可以看出Ｓｎ如比其他氧化物更易生成。通常静态熔融焊锡的氧化膜为Ｓｎ（ｈ和ＳｎＯ的混合物。氧化物按分配定律可部分溶解于熔融白ｑ液态焊料，同时由于溶差关系使金属氧化物向内部扩散，内部金属含氧逐步增多而使焊料质量变差，这在一定程度上可以解释为何经过高温提炼（或称还原）出来的合金金属比较容易氧化，且氧化渣较多：氧化膜的组成、结构不同，其膜的生常速度、生长方式和氧化物在熔融焊料中的分配系数将会有很大差异，而这又和焊料的组成密切相关。此外，氧化还和温度、气相中氧的分压、熔融焊料表面对氧的吸收和分解速度、表面原子和氧原子的化合能力、表面氧化膜的致密度、以及生成物的溶解、扩散能力等有关。表１氧化物的标准Ｇｉｂｂｓ自由能ｏｘｉｄｅ２９８ＫＰｂＯ－１８８．８－２６０．１－１２９．４－１０．５／ＸＧ０ｆ．Ｔ（０原子）／（ｋＪ／ｇ）５００Ｋ－１６８．７－２３９．７一１１１．Ｏ２．５６００Ｋ－１５９．５－２２８．８１０１．７８．８４００Ｋ－１７８．８－２４９．７一１１９．７―３．８Ｓｎ０２ＣｕＯＡ９２０３．２动态熔融焊料的氧化波峰焊接过程中广泛使用双波峰。第一个波峰为洲流波峰，其波面宽度比较窄，熔融焊料流速比较快；第二个波峰为层流波，波面平整稳定，如一面镜子，流速较慢。波的表面不断有新的熔融焊料与氧接触，氧化渣是在熔融焊料快速流动时形成的，它与静态氧化有很大的不同，动态时形成的焊料渣有三种形态：３．２．１表面氧化膜锡炉中的熔融焊料在在高温下，通过其在空气中的暴露面和氧相互接触发生氧化。这种氧化膜主要形成于锡炉中相对静止的熔融焊料表面呈皮膜状，主要成分是ＳｎＯ。只要熔融焊料表面不被破坏，它就能起到隔绝空气的作用，保护内层熔融焊料不被继续氧化。这种表面氧化膜通常占氧化渣量的１０％２皇右。３．２．２黑色粉末这种粉末的颗粒都很大，产生于熔融焊料的液面和机械泵轴的交界处，在轴的周围呈圆形分布并堆积。轴的高速旋转会和熔融焊料发生摩擦，但由于熔融焊料的导热性很好，轴周围熔融焊料的温度并不比其它区域的温度高。黑色粉末的形成并不是应为摩擦温度的升高所致，而是轴旋转造成周围熔融焊料面的漩涡，氧化物受摩擦随轴运动而球化。同时摩擦可造成焊料颗粒的表面能升高而加剧氧化；约占氧化渣量的２０％左右。３．２．３氧化渣机械泵波峰发生器中，存在着剧烈的机械搅拌作用，在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡２８３运动，再加上设计的不合理造成的熔融焊料面的剧烈翻滚。这些漩涡和翻滚运动形成的吸氧现象，空气中的氧不断被吸入熔融焊料内部。由于吸入的氧有限，不能使熔融焊料内部的氧化过程进行得像液面那样充分，因而在熔融焊料内部产生大量银白色沙粒状（或称豆腐渣状）的氧化渣。这种渣的形成较多，氧化发生在熔融焊料内部，然后再浮向液面大量堆积，甚至占据焊料槽的大部分空间，阻塞泵腔和流道，最后导致波峰高度不断下降，甚至损坏泵叶和泵轴；另一种是波峰打起的熔融焊料重新流回焊料槽的过程中增加了熔融焊料与空气中氧的接触面．同时在熔融焊料槽内形成剧烈的漩涡运动形成吸氧现象，从而形成大量的氧化渣。这两种渣通常占整个氧化渣量的７０％，是造成浪费最大的。应用无铅焊料后将产生更多的氧化渣，且ＳｎＣｕ多于ＳｎｈｇＣｕ，典型结构是９０％金属加１０％氧化物。日本学者ＴａｄａｓｈｉＴａｋｅｍｏｔｏ侣’等人对ＳｎＡ９３．５、ＳｎＡ９３．０Ｃｕ０．５、Ｓｎ６３Ｐｂ３７焊料进行试验，发现所有焊料的氧化渣重量都是通过线性增长的，三种焊料氧化渣的增长率几乎相同，也就是其增长速率与焊料成分关系不大。氧化渣的形成与熔融焊料的流体流动有关，流体的不稳定性及瀑布效应，可能造成吸氧现象及熔融焊料的翻滚，使氧化渣的形成过程变得更加复杂。另外，从工艺角度讲，影响氧化渣产生因素包括波峰高度、焊接温度、焊接气氛、波峰的扰度、合金的种类或纯度、使用助焊剂的类型、通过波峰ＰＣＢＡ的数量及原始焊料的质量等。４氧化锡渣的结构通常我们所说的锡渣主要是由氧化锡Ｓｎ０２（即锡灰）和被包裹在氧化锡内的锡Ｓｎ以及少部分的碳化物质组成，被包裹在氧化锡内的锡Ｓｎ的比例最少在５０％以上，有的甚至高达９０％（具体含量视捞渣的情况而定）。锡渣中的氧化锡（即锡灰）通常是Ｓｎ０２，灰色粉末状、四方、六方或正交晶体：密度为６．９５ｇ／ＣＩｌｌａ｜熔点１６３０℃：结构式：Ｏ：ＳｎＯ；分子量：１５０．６９；于１８００℃～ｌ９００℃升华；难溶于水、醇、稀酸和碱液；缓溶于热浓强碱溶液并分解，与强碱共熔可生成锡酸盐；能溶于浓硫酸或浓盐酸；锡含量：７０％－－。９０％以上。５氧化渣减少的措施国内外学者和企业对无铅波峰焊氧化渣减少措施进行了大量的研究，主要有以下几方面。５．１采用氮气保护氮气保护是一种减少氧化渣产生的有效措施，利用氮气将空气与熔融焊料隔开可有效减少氧化渣的产生。因无铅焊料的润湿性明显要弱于传统有铅焊料，并易氧化，在氮气保护下进行无铅焊接已成为普遍技术之一。氮气气氛下焊接，随着氧气溶度的降低，无铅焊料的氧化明显减少。氮气保护下氧气溶度低于５０ｐｐｍ或更低时，无铅焊料基本上不发生氧化，并将得到更好的焊接质量；氧溶度在５０ｐｐｍ～５００ｐｐｍ时，氧化渣量可减少８５％～９５％左右。Ｌｉｎｄｅ公司推出ＳＯＬＤＥＲＦＬＥｘ＠ＬＩＳ波峰炉惰性气体保护系统，通过对波峰焊设备进行改装，即将为波峰留有开槽的不锈钢结构伸入到焊料池中，配置多根气体喷射管、气体控制操作面板等，使惰性气体直接施加到大多数氧化渣产生的地方来控制氧化渣的产生；据２８４称在焊接区的氧含量可控制在１００ｐｐｍ左右，氧化渣可减少５０％－－一８０％。根据ＣｌａｕｄｅＣａｒｓａｃ“’等人提供的数据，对于不同合金种类，氧化渣降低的相对含量差异不大。表２是国外学者作出的研究结果侣’。表２大气条件和氮气保护条件下无铅焊料氧化渣形成量对比伯’氧化渣形成量（ｇ／ｈ）合金种类大气条件下ＩＴＲＩ实验室某商用波峰焊设备ＳｎＣｕＯ．７ＳｎＡ９３．５ＳｎＡ９２ＣｕＯ．８ＳｂＯ．５Ｓｎｌｎ２０Ａ９２．８２８．７２２．８１９．８９０８７２１６２６８００１．６８１．２１Ｏ．９８４５３６３ｌ４０氮气保护条件下ＩＴＲＩ实验室某商用波峰焊设备氮气保护也会带来不足，主要表现是增加了ＰＣＢＡ表面锡珠的产生和营运成本，通常节约的焊锡不足以抵消购买液氮或氮气发生器的运行和维护成本。但从焊锡质量的角度和使用昂贵的无铅焊料情况下，是否节约又得另当别论。总之，在使用氮气保护系统之前，要仔细计算和考虑。５．２电磁泵的研究与使用机械泵波峰发生器如设计不当，’就会存在剧烈的机械搅拌作用，在焊料槽内形成强烈的漩涡运动和液面的翻滚，形成吸氧现象，空气中的氧被不断吸入熔融焊料的内部形成大量的氧化渣，然后浮向液面不断的堆积。１９６９年瑞士学者Ｒ．Ｆ．Ｊ．ＰＥＲＲＩＮ首先提出了利用电磁泵泵送熔融金属焊料传导的新方案，７０年代中期瑞士ＫＲＩＳＴＮ公司利用此技术在行业中首先推出了单相交流传导式电磁波峰焊接机系列产品（６ＴＦ系列），１９８２年法国也有类似的技术获得专利权。８０年代末我国电子工业部二十所发明了单相感应式熔融金属电磁泵并试制了样机，微波峰焊接设备中产生熔融焊料波峰动力技术的发展开辟了一条新的途径。他去掉了机械泵所有旋转的零部件（含电机），与瑞士学者发明的传导式电磁泵的不同就在于它完全去掉了传导电流及其产生系统，技术上有很大的进步。电磁泵目前有单相感应式和多相感应式两种，电磁泵的优点有：ａ、永不磨损、寿命长、维修方便。ｂ、波峰平稳、熔融焊料的氧化减少且能自动对消电网电压。Ｃ、能量综合利用，效率高。ｄ、良好的焊料波峰动力学特征。ｅ、工作中波峰焊料温度跌落小。不足之处：同样存在流体的不稳定性及瀑布效应，由这几种现象形成的锡渣无法减少，且目前电磁泵的价格比较昂贵，远没有机械泵得到应用的广泛。５．３锡渣分离装置的研究即行业中所说的锡渣还原机，Ｃｏｏｋｓｏｎ公司研制了一种自动清除氧化渣装置，他将喷２８５包含各类专业文献、文学作品欣赏、各类资格考试、生活休闲娱乐、外语学习资料、高等教育、氧化锡渣的危害及解决方案32等内容。　
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波峰焊锡炉如何减少锡渣的产生和锡渣的还原回收方法
波峰焊锡炉如何减少锡渣的产生和锡渣的还原方法，锡炉里的锡渣大致可以从控制和处理两个方面进行说明如下:
众所周知在焊过程中会产生大量的、在昂贵的锡价面前如此多的锡渣是种很大的浪费、如何有效降低的产生，降低焊锡成本将是所有用到焊锡的厂家所重视的问题。波峰焊锡炉如何减少锡渣的产生和锡渣的还原方法，锡炉里的锡渣大致可以从控制和处理两个方面进行说明如下:一.控制并减少锡渣产生的方法:&1.降低锡波高度,减少锡波的落差和冲击力;&2.将过板以外的其它面积用不锈钢板进行遮蔽,减少与空气接触产生锡渣;&3.锡液表面附盖的锡渣尽量少打捞,减少锡液流动;&4.锡温控制应合理,锡温越高氧化越快,锡渣产生就越多;&5，选材料，好多焊锡都是后在还原出来，再卖出去的，这种焊锡内杂质多，加入后很快就会产生很多锡渣，所以，一定要选择正规厂家的焊料。二.处理锡渣的方法主要有物理还原和化学还原两种:&1.物理还原是将锡渣集中放入还原机内通过高温,搓合,分离,过滤之后还原成锡棒,其还原率只有50%左右;&2.化学还原常用的有锡渣还原剂和锡渣还原粉两种,锡渣还原剂和锡渣还原粉效果都不错,还原率可高达94%,直接添加在锡槽内.不影响波峰焊任何生产工艺3.有锡渣可以直接卖掉处理，找价格高，讲诚信的回收厂家，就像我们跃翔锡业有限公司专业回收。
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求翻译：2.检查是否有连锡，锡渣等残留物质。是什么意思？
2.检查是否有连锡，锡渣等残留物质。
问题补充：
2) Check to see if there is an even-seok, residue, and other residual substances.
2. inspects whether has continually the tin, tin dregs and so on residual material.
2. check for Lian Xi, residual substances such as Tin slag.
2 Check with tin, tin slag residue.
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