重大问题：关于锡和铅金属性强弱的比较，请大家评断…… 说法一： 锡和铅的金属性比较 根据元素周期律，同一主族元素随着原子序数的递增，元素的金属性应逐渐增强。但是，根据金属活动顺序表可知，锡的金属活动顺序排在铅的前边。那么 锡和铅的金属性到底哪一个强呢？ 元素的金属性是指元素的气态原子失去电子的性质，主要用第一电离能来量度，第一电离能越小，则元素的金属性越强。查有关化学数据手册可知，锡的第一电离能为7.34eV，而铅的第一电离能为7.42eV，故锡的金属性应比铅强。金属活动顺序表是以实验事实为依据编写的，金属活动性除了与第一电离能有关外，还与金属离子的水和能、水和离子在水中的迁移速率等有关。不管从哪个角 度比较，都是锡的金属性比铅强。 这样一来，就出现了事实与现阶段所学理论不相符合的现象。其实，这是周期律中“镧系收缩”规律（将来可在基础无机化学中学到）在发挥作用。因为铅位于周期表中第六周期，第六周期中由于镧系15种元素的存在，使得后边的元素原子半径显著减小。元素的金属性、非金属性都是核电荷数和原子半径分别对元素原子得失电子的影响的综合结果。而这两者是一对矛盾。从锡到铅，原子半径的增大所起的作用（使原子失电子能力增强）减弱，而核电荷数增大所起的作用（使原子失去电子能力减弱）依然如故。所以，就出现了锡在铅的上方，反而金 属性比铅强的情况。 说法二：（人教版的教师教学用书上也这样解释） 从元素周期表的位置看，铅的金属性比锡的强，而在金属活动性顺序里，铅反而 排在锡的后面，为什么? 从金属结构看，铅的晶体结构与金属铜相似，为面心立方晶格。而在灰锡晶体中，锡原子的排布与金刚石相似，属于共价晶体类型，所以铅的金属性比锡强。在化学性质上，金属性可从它的氧化物的水化物的酸碱性强弱来比较，金属性强的，它的水化物的碱性较强，酸性较弱。锡和铅都能形成两类氢氧化物──R(OH)2和R(OH)4，这些氢氧化物都是两性的，但它们的酸性和碱性是有差别的。R(OH)2型氢氧化物的碱性，比相应的R(OH)4型的碱性要强一些，相反地，酸性却要弱 一些，而且按Ge—Sn—Pb的顺序递变： 这也说明了铅的金属性比锡的强。 金属活动性顺序表示固态金属在水或酸溶液中置换出氢的能力大小顺序，这种能力一般与金属在水溶液中的电极电位高低一致。金属的还原电位越小，活动性越强，在金属活动性顺序中的位置越前。从标准电极电位来看，Sn/Sn2+的还原电
元素对合金的影响 元素对合金的影响 主要合金元素 合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。 [编辑本段]合金钢的分类 一般分类 合金钢种类很多,通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5%),中合金钢(含量5%~10%),高合金钢(含量>10%);按质量分为优质合金钢、特质合金钢;按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢。各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同,国外以往曾发展镍、硌钢系统,我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类,它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢,电工用硅钢。调质钢1.中碳型合金钢,合金元素含量较低;2.强度较高;3.用于高温螺栓、螺母材料等。弹簧钢1含碳量比调质钢高; 2经调质处理,强度较高抗疲劳强度较高;3用于弹簧材料。滚动轴承钢1高碳型合金钢,合金含量较高;2具有高而均匀的硬度和耐磨性;3用于滚动轴承。合金工具钢量具钢1高碳型合金钢,合金元素含量较低;2具有高的硬度和耐磨性,机加工性能好,稳定性好;3用于量具材料。特殊性能钢不锈钢1低碳高合金钢;2抗腐蚀性好;3用于抗腐蚀、部分可做耐热材料。耐热钢1低碳高合金钢;2耐热性能好;3用于耐热材料、部分可做抗腐蚀材料。低温钢1低碳合金钢,根据耐低温程度合金元素有高有低;2抗低温性好;3用于低温材料(专用钢为镍钢)。 根据碳化物的倾向分类
第九章有色金属及其合金 习题参考答案 一、解释下列名词 答：1、时效强化(处理)：将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的过程。 自然时效：在室温下产生的强化效应。 人工时效：在低温加热条件下产生的强化效应。 2、硅铝明：Al-Si系铸造铝合金。 3、紫铜：在大气中表面形成氧化亚铜呈紫色的纯铜。 黄铜：以Zn为主加元素的铜合金。 青铜：除Zn和Ni以外的其他元素为主加元素的铜合金。 4、巴氏合金：铅基和锡基轴承合金。 二、填空题 1、根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将其分为_铸造铝合金和形变铝合金两大类。 2、纯铝及防锈铝合金采用加工硬化的方法可以达到提高强度之目的。 3、硬铝合金的热处理强化，是先进行固溶处理，得到过饱和固溶体组织，这时强度仍较低，接着经时效处理，强化硬度才明显提高。 4、Cu-Zn 合金一般称为黄铜，而Cu-Sn 合金一般称为锡青铜。 5、纯铜具有面心立方晶格，塑性好，强度低，耐腐蚀性能较好。 6、制造轴瓦及其内衬的合金叫做轴承合金。 7、以轴承合金制造的轴瓦，应具有如下组织：在软基体上分布着均匀的硬质点或在硬基体上分布着均匀的软质点。 8、将下列合金对号填空：LY12、 ZL104、 LF2、 H68、 LC4、 ZQSn10 铸造铝合金 ZL104 、超硬铝合金 LC4 、硬铝合金 LY12 、青铜合金ZQSn10、黄铜H68、防锈铝合金LF2。 9、H68材料适合作子弹壳，锡黄铜材料适合作船舶配件，QSn4-3材料适合作抗磁零件，铍青铜材料适合作重要的弹性元件。 10、适合作飞机翼肋的材料是2A12(LY12)，适合作飞机大梁和起落架的材料是 7A04(LC4)，适合作飞机蒙皮的材料是8089，适合作飞机上结构形状复杂的仪器零件的材料
锡的简介： 锡，Sn的符号由“stannum”而来金属元素，一种略带蓝白色光泽的低熔点金属元素，在化合物内是二价或四价，不会被空气氧化，主要以二氧化物和各种硫化物的形式存在。元素符号“Sn”。锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。 早在远古时代，我们的祖先便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中，便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。据考证，我国周朝时，锡器的使用已十分普遍了，在古墓中也发现有锡制的日常用品。 焊锡具有以下优点： ①熔点低。它在一百多度的温度中便可熔化； ②具有一定机械强度。锡铅合金比纯锡、纯铅强度要高。又因电子元器件本身重量较轻，锡铅合金能满足对焊点强度的要求。 ③具有良好导电性。 ④抗腐蚀性能好。用其焊接后，不必涂抹保护层就能抗大气的腐蚀。从而减少工艺流程，降低了成本。 ⑤对元器件引线及其它导线附着力强，不易脱落。 正因为焊锡具有上述优点，故在电子工业的焊接技术中得到极其广泛的应用。 目前非环保的工业用锡多半是锡、铅成分合成的，由于锡铅焊料是有两种以上金属按不同比例组成的。因此锡铅合金的性能，就随着锡铅的配比变化而变化。在市场上出售的焊锡，由于生产厂家不同，其配制比例有很大的差异。常见的焊锡配比是： 1、锡63℅：铅37℅。熔点为182℃，其锡含量为63℅，通俗叫63°焊锡（就像酒中的酒精 含量那样叫法）如铭牌上标记型号：Sn63Pb37； 2、锡35℅：铅42℅：铋23℅。熔点为150℃ 3、锡50℅：铅32℅：镉18℅。熔点为145℃
常用的焊锡成分配比表及特性： 常用的焊锡丝直径从0.6mm/0.8mm/1.0mm/1.2mm—4mm不等，非环保焊锡丝在其内部夹有固体松香焊剂，使用时会产生一定的烟雾。 常见焊锡丝铭牌上的符号含义： Flux表示：锡丝内含有助焊剂，用℅描述； Dia表示：锡丝的直径粗细，单位mm为； Sn表示锡丝内的含锡量； Cu锡丝中的铜含量。
铝中杂质对性能的影响 1.合金元素影响 铜元素 铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5%~5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。 硅元素 Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。 若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。 Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。 变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。镁元素 Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。 镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下的锰，可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。 锰元素 Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化。 锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。 锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。 锌元素 Al-Zn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。 锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。 在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2
微量元素对铝合金性能的影响 一、硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。 二、镁(Mg):铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范 围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si 这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。 三、铁(Fe)杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的 晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7%则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8~1.0%反而好压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含 铁(Fe)量过1.2%时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。 四、镍(Ni)和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想 要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响 五、锰(Mn)能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成 Al-Si-Fe-P+Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结 晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6 化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)， 形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn 二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。 六、锌(Zn)若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产 生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是 合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。 七、铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形 核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。 八、钛(Ti)在合金中只需微量可使机械性能提高，但导电率却下降。Al-Ti系合金产 生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%，如有硼存在可以减少。
焊锡的定义： 一般来说，焊锡是由锡（融点232度）和铅（熔点327度）组成的合金。 其中由锡63％和铅37％组成的焊锡被称为共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183度。 当锡的含量高于63%,溶化温度升高,强度降低.当锡的含量少于10%时,焊接强度差,接头发脆, 焊料润滑能力变差.最理想的是共晶焊锡.在共晶温度下,焊锡由固体直接变成液体,无需经过 半液体状态.共晶焊锡的熔化温度比非共晶焊锡的低,这样就减少了被焊接的元件受损坏的机 会.同时由于共晶焊锡由液体直接变成固体,也减少了虚焊现象.所以共晶焊锡应用得非常的 广泛. 常用的焊锡是锡铅合金焊锡： 纯锡Sn(Stan-num)为银白色，有光泽，富有延展性，在空气中不易氧化，它的熔点为232℃。锡能与大多数金属熔融而形成合金。但纯锡的材料呈脆性，为了增加焊料的柔韧性 和降低焊料的熔点，必须用另一种金属与锡融合，以缓和锡的性能。 纯铅Pb(Plum-bum)为青灰色，质软而重，有延展性，容易氧化，有毒性，纯铅的熔点为327℃。 当锡和铅按比例融合后，构成锡铅合金焊料，此时，它的熔点变低，使用方便，并能与大多 数金属结合。 焊锡的熔点会随着锡铅比例的不同而变化，锡铅合金的熔点低于任何其它合金的熔点。优质 的焊锡它的锡铅比例是按63%的锡和37%的铅配比的，这种比例的焊锡，其熔点为183℃。 有些质量较差的焊锡熔点较高，而且凝固后焊点粗糙呈糠渣状，这是由于焊锡中铅含量过高 所致。 合金成份熔点℃松香含量％用途 Sn63/Pb37 183 1.0-3.0 熔点最低,抗拉强度与剪切强度高,润湿好,适用于高档电子产品或高要求的电 子﹑电气工业使用。 Sn60/Pb40 183-190 Sn55/Pb45 183-203 一般电子﹑电气﹑玩具行业使用。 Sn50/Pb50 183-216 Sn45/Pb55 183-227 使用于制罐业﹑汽车制造业﹑保险丝及要求不高的焊接场所或作其它用途。 Sn40/Pb60 183-238 Sn35/Pb65 183-247 Sn30/Pb70 183-255 无铅选择：锡/银/铜/铋系统 锡/银/铜/铋的最佳化学成分，从SMT制造的观点来看，是很有用的，特别是因为它提供较低的回流温度，这是需要的关键 所在。 最佳化学成分 在锡/银/铜/铋系统中的三个元素都会影响所得合金的熔点1,2。目标是要减少所要求的回流温度；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，同时将机械性能维持在所希望的水平上，这是难以致信的复杂追求，也是科学上吸引人的地方。 以下是在实际配剂范围内一些有趣的发现(所有配剂都以重量百分比表示)： 熔化温度随着铜的增加而下降，在0.5%时达到最小。超过0.5%的铜，熔化温度几乎保持不变。
焊锡合金的品质 By Robert Rowland 本文介绍，一个合金中的主要元素(即，锡与铅)无疑是所希望的，而任何其他元素明显地被看作是不纯净的。 焊锡合金的品质(纯度)对于成功的焊接是关键的。在一个合金中的过高不纯度将负面地影响焊接点的形成，最终影响焊接点的品质和可靠性。J-STD-006是三个有关焊接材料的文件之一，其余两个是J-STD-004《焊接助焊剂的要求》和J-STD-005《锡膏的要求》。 有关焊接合金的关键词汇与定义如下： 合金：由两种或以上的化学元素组成，其中至少一种是金属元素，具有金属特性的物质。 基底金属：将被焊锡湿润的金属表面。基底金属表面在焊接期间没有必要熔化。 共晶：从固态到液态变化不经过塑性阶段的一种合金。它也是对任何给定合金的最低熔化温度。例如，共晶锡铅焊锡合金具有单一的熔点温度 183°C(361°F)。 助焊剂：一种化学活性化合物，通过去掉氧化物和其他污染物来准备将要焊接的金属表面。它也防止金属表面再次氧化，直到焊接完成。 液相：焊锡合金从固态或膏状转变到液体形式的温度。 焊锡：低于500°C(932°F)熔化的金属合金。 固相：焊锡合金从液态或膏状转变到固态的温度。 湿润：一种相对均匀、平滑、无间断和粘附的焊锡薄膜在基底金属的表面形成。 J-STD-006覆盖了各种的焊锡形式，包括锡条、锡线、锡带、锡粉和特殊的焊锡(即电极、锡锭、端部带钩的锡条、小锡球、预成型等)。锡条和锡粉通常没有助焊剂，而锡线、锡带和特殊焊锡可能是没有助焊剂的、助焊剂夹心的、助焊剂覆盖的或者夹心与覆盖结合的。
合金的名字中含有主要的元素(即，锡、铅、银等)及其数量，百分比。例如，共晶锡/铅焊锡由Sn63/Pb37代表。这意味着该合金含有63%的锡和37%的铅。短的合金名称通常用于指定焊接合金。正如J-STD-006中所描述的，合金名称含有五个字符，由下列规则来定义： ?代表合金中主要元素的两个字母的化学符号。J-STD-006第6.4节含有选择关键元素的专门规则。 ?两位数字规定合金中关键元素的百分比。 ?单个字母表示可允许合金纯度的变量。 例如，Sn63/Pb37的短名是Sn63。其他常见的例子包括Sn60/Pb40，短名 Sn60；Sn62/Pb36/Ag02，短名是Sn62。 一个合金中的主要元素(即锡和铅)无疑是所希望的，而任何其他元素显然认为是不纯净的。焊锡合金必须是主要元素的同质混合物，因此每个颗粒(即锡粉)都是相同的合金。通常，消除所有不纯物质在技术上和经济上是不可行的，但是不纯的数量必须维持在或者低于所规定的水平。在一个合金中每个元素的数量可以通过任何标准的分析方法来决定。不纯元素，在质量上，将不超过下列数值(对于后缀为A, B, C或E的合金): ?Ag(银): 0.100 ?Al(铝): 0.005 ?As(砷): 0.030 ?Au(金): 0.050 ?Bi(铋): 0.100 ?Cd(镉): 0.002 ?Cu(铜): 0.080 ?Fe(铁): 0.020 ?In(铟): 0.100 ?Ni(镍): 0.010 ?Pb(铅): 0.200 ?Sn(锡): 0.250 ?Zn(锌): 0.003 ?Sb(锑)A合金: 0.500 ?Sb(锑)B合金: 0.200 ?Sb(锑)C合金: 0.050 由D后缀的合金是超纯合金，用于无障碍芯片安装的应用。在这些合金中，结合的不纯度数量，在质量上，将不超过0.05。对于具有E后缀的合金，在质量上，Pb的数量不超过0.10，Sb不超过0.20。再生材料可以并且应该使用；可是，它必须符合原材料使用的相同纯度标准。
铅冶金 1、请列举出铅的主要化合物及其重要的性质。 2、请列举出各种提炼铅的方法并写出氧化还原熔炼的工艺流程。 3、请简述硫化铅精矿氧化焙烧时，各金属发生的反应及存在状态。 4、请说出硫化铅直接氧化为金属铅的热力学条件，并通过MeS+2MeO=3Me+SO2的lgp SO2 －T的关系图简要说明各杂质金属的反应。 5、请根据C-O系反应ΔG-T关系图，说明CO还原和碳还原的热力学。 6、硫化铅精矿烧结焙烧脱硫的程度与什么有关系，脱硫的目的是什么？ 7、试述烧结焙烧的过程及各个步骤的原则、作用。 8、试述富氧鼓风烧结过程及其与单纯鼓风烧结和返烟烧结有什么不同？ 9、简述鼓风炉正常工作时的炉温分布情况以及熔炼完成后的熔炼产物组成情况。 10、请简述QSL氧化熔炼的特点及工艺流程。 11、请简述闪速氧化熔炼（Kivcet）氧化段和还原段的冶炼过程。 12、简述烟化炉的性能参数及吹炼过程。 13、简述烟化炉处理炉渣的原理。 14、试述粗铅火法精炼流程，并简述熔析法除铜的原理和过程。 15、试述粗铅精炼除砷、锑、锡的方法，并说明氧化精炼过程。 16、电解精炼的工艺是怎样的，请写出粗铅电解精炼阳极和阴极的主要反应。 17、请指出粗铅电解精炼前都有哪些杂质元素，铅阳极中杂质元素的行为？ 18、请简述再生铅的原料及原料的炼前处理过程。 19、再生铅废料的熔炼技术有哪些，请分别简要进行说明。 20、试述废蓄电池渣泥固相电解还原法回收含铅废料的原理、过程及工艺。 21、与火法炼铅相比，湿法炼铅有哪些特点。 22、湿法炼铅大致有哪几类方法，简述碱浸出过程。 23、写出利用蓄电池铅废料生产三盐基硫酸铅的方法和操作流程。 24、简述有色金属电解中铅阳极材料的应用情况。 25、举例谈谈你对铅产品深加工的发展趋势。 铜冶金 1、当今铜的主要消费领域是哪些？ 2、试从资源综合利用和生产过程对环境的友好两方面，分析火法炼铜和湿法炼铜的主要优 缺点。 3、造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？ 4、酸性炉渣和碱性炉渣各有何特点？ 5、闪速炉造锍熔炼对入炉铜精矿为何要预先进行干燥？ 6、闪速熔炼过程要达到自热，生产上采用哪些措施来保证？ 7、闪速熔炼的发展趋势如何？ 8、熔池熔炼产出的炉渣为何含铜较高？ 9、奥斯麦特/艾萨法造锍熔炼过程主要控制哪些技术条件？生产上是怎样控制？ 10、铜锍的吹炼过程为何能分为两个周期？ 11、在吹炼过程中Fe3O4有何危害？怎样抑制其形成？ 12、吹炼过程中铁、硫之外的其它杂质行为如何？ 13、简述炉渣贫化的过程原理。 14、如果炉渣中含有较多以Cu2O形态存在的铜，用哪种贫化方法处理更有效？ 15、简述粗铜火法精炼的过程原理。 16、火法精炼过程中为什么镍较难除去？ 17、精炼过程中有一还原作业，目的是什么？过还原有什么不利影响？
金属 一、金属材料 1、金属材料：纯金属（90多种）；合金（几千种） 黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。 纯金属重金属：如铜、锌、铅等 有色金属 轻金属：如钠、镁、铝等； 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 2、金属的物理性质：①常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽；②大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）；③有良好的导热性、导电性、延展性（又称可塑性→金属所具有的展性和延性：在外力的作用下能够变形，而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别；金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。） 3、金属之最：——：地壳中含量最多的金属元素；___：人体中含量最多的金属元素；___：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）；___：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）；⑤铬：硬度最高的金属；___：熔点最高的金属；___：熔点最低的金属. 4、合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合 而成的具有金属特性的物质。＊一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好。不过，实际应用中还应考虑金属材料的价格、资源、是否美观、使用是 注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很 好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。优点（1）熔点高、密度小（2）可塑性好、易于加工、机械性能（3）抗腐蚀性能好 二、金属的化学性质 1、常见金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 在金属活动性顺序里：①金属的位置越靠前，它的活动性就越强；②位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）；③位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。（除K、Ca、Na） 2、大多数金属可与氧气的反应 3、金属+ 酸→盐+ H2↑
铋不能作为铅的替代材料使用的建议 欧洲铜协会(European Copper Institute)相关文献 1.铅在汽车和电气产业中的应用 汽车和电气产业用的很多小部件都是用低铅黄铜材料制成的，比如，阀门导向件，燃料喷射器，挡风玻璃清洗喷嘴，电池末端，温度传感器外壳，喷嘴，各种安装台架，门锁，接头，连接器等等。铅还作为锡铅焊剂合金中的焊剂使用，比如印刷电路板中的焊剂及SnPb金属涂层。 根据ELV的2000/53/EC及2002/95/EC规程中关于限制特定有毒害作用物质在电和电气设备中应用（RoHS）的规定，这些应用都没有超标。 2．铅和铋工业性能的比较 以微小粒子形式分散在黄铜基体中的铅具有断屑，润滑及防腐的作用。因此，铅有利于形成容易处理的碎屑，这是在高速自动车床上连续加工的前提。铅除了具有优良的机械参数及耐腐蚀性能，含铅黄铜还具有优异的工业性能。 在涂层和焊剂中的铅降低了纯锡的熔点，减低了晶须形成的可能性，起到了抑制裂纹产生的作用，因此，铅可以提高器件的可靠性。 二十多年来，虽然人们不断探求铋作为两相合金黄铜材料中的铅的代替物的可能性，但是一直没有成功。其中原因之一是它会大大的增加了可锻合金包括棒，线，型材的制造复杂程度。这是因为，在合金固化时铋粒子的扩张，导致合金具有很高的残留应力。这也是这种材料比传统材料对应力开裂有更高敏感性的原因。 铋还对单相锻造合金的制造产生负面影响，包括铜质量分数超过61%的黄铜，青铜，CuNi 合金等。在半成品的制造中，特别是在热成型过程中，含量小于20ppm的铋已经可以引起材料不良缺陷。引线及电缆用纯铜中铋的容许值只有5ppm，原因是铋促进了晶界的脆化。与共晶SnPb的非均结构相比较，在单相材料的凝固过程中，铋促进了大晶粒在材料中的广泛形成，且铋合金材料的疲劳开裂一旦发生，就难以阻止。 涂层和焊剂中的铋能否永久地防止晶须形成，还没得到足够的证实。含铋焊剂和涂层的熔点实际上部分低于SnPb焊剂的熔点，接近于电子元件运行时的温度范围，因此，焊接的可靠性值得质疑。 采用含铋铜合金材料时，为了确保与含铅部件具有相同的可靠性，需要广泛地进行试验和评价，并且铋对环境的相容性几乎不为人所知。 3．再利用 含铅铜合金可以100%再利用，实际上，鉴于固有价值，含铅铜合金已经被高度地再利用。
锡铅合金不纯物之影响 1. 铝：在焊锡作业温度下之溶解量很小，少于0.5%，在室温下几乎无任何溶解， 通常铝会使焊锡在作业温度之下较为黏滞，即使在0.001%的含量下也会降低焊锡黏着力，表面不平整，且亦受热龟裂，当含量超过0.005%时，会导致焊锡氧化加剧。通常在电子工业中很少用到含铝的金属，因此不亦有此金属污染，但应注意不要使用含铝的固定支架。 2.锑：在室温下，锑(Sb)有6%-8%熔入焊锡。而加0.3%可增加焊锡湿润的能力， 但加入过多时其湿润能力反面会降低。含量大时会使焊锡硬度变大，流动性下降含量超过1%时，舒展面积减少25%。 3.砷：不会熔入锡或铅固态溶液，但会产生二种金属化合物(Sn3As2及SnAs), 呈长针型结构。在电子产品装配中应该不会有砷的成份加入焊锡，因此只要多加留意原料即可。含量超过0.2%时，舒展面积减少25%。 4.铋：在室温下，有18%可融入铅，1%可融入锡，实际来说，铋应该不能算杂 质，通常是刻意加入，而且可以增加湿润程度。Bi可使焊锡熔点下降，机械性能下降，含量超过0.5%时，会使焊锡表面氧化变色。 5.镉：不会熔入锡或铅的固态深液，当温度升高时会产生金属化合物。镉常加在 一起低温特殊焊锡内，镉在焊锡内会导致黏滞的效果，当温度缓慢降时，可发现锡炉底部有镉的沉淀物，这是因为镉的可焊性好，镀镉的价格便宜，在工业界用的很多，一般来说如果为了得到焊锡性良好的表面，可用镉，但不应用于有熔炉的自动焊锡炉，尤其是不能用于Dip-soldering的设备上。当Cd含量超过0.15%时，铺展面积降低25%。 6.铜：几乎不熔于锡与铅的固态溶液中，但又有金属化合物(Cu3Sn/Cu6Sn5)产 生，在室温下这种物质看的很清楚，其形状成六角针尖型浮在焊锡表面上，当铜
课题1金属材料 1．如书P2图8－1、图8—2。问：人类历史上使用铁、铜和铝金属材料的先后顺序是怎样的？为什么？ 2．阅读教科书P2－3内容，思考：金属材料的种类有哪些？跟非金属相比，金属具有哪些相似的物理性质？ 3．阅读教科书P3表8－1，联系生活经验，完成P4中的“讨论”。举例说出你所知道的金属之最，思考物质性质与用途之间的关系。 (1)为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？ 点拨：因为铁硬度大，密度大，铝硬度小，密度小。 (2)银的导电性比铜的好，为什么电线一般用铜制而不用银制？ 答：因为银资源短缺，价格昂贵，用银作导线，资源少，成本高。 (3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？ 答：因为灯泡里的灯丝在照明时温度很高，钨是熔点最高的金属，如果用锡作灯光里的灯丝的话，灯丝很容易熔断，灯泡不耐用。 (4)为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？ 答：铬的硬度最大，不易生锈，水龙头等铁制品镀铬，是为了增强金属制品表面的美观，如果镀金，不仅成本高，而且容易损坏，达不到预期目标。 易错点警示： 1．纯金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 2．常见金属的颜色大多数是银白色(如铁、铝等)，但铁粉一般呈黑色，铜呈紫红色，金呈黄色。3．金属的物理性质变化有规律，但也有反常。如Cu、Au、Al的导电性逐渐减弱，熔点由高到低，硬度由大到小，但密度不是逐渐减小的。 金属之最： 熔点最高的金属是钨，常用作灯丝；熔点最低的金属是汞，常温下呈液态，可用作温度计的填充液；密度最大的金属是锇；密度最小的金属是锂；硬度最大的金属是铬；地壳中含量最高的金属是铝；导电、导热性最强的金属是银。 知识模块二合金 4．阅读教科书P4－5，思考： (1)什么是合金？合金是纯净物吗？ 答：合金是在金属中加热融合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特征的合金。合金不是纯净物，是混合物。 (2)铁常见的两种合金是什么？其组成如何？ 答：铁的合金是生铁和钢，生铁含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。 5，合金有哪些特性？ 合金与组成合金的纯金属相比，合金的硬度更高，熔点更低；抗腐蚀性更好，光泽度好，性能更优越。
实用文档之"1、相图分析" 图3-12为一般共晶型的Pb-Sn合金相图。其中AEB线为液相线，ACEDB线为固相线，A点为铅的熔点（327℃），B点为锡的熔点（232℃）。相图中有L、α、β三种相，形成三个单相区。L代表液相，处于液相线以上。α是Sn溶解在Pb中所形成的固溶体，位于靠近纯组元Pb的封闭区域内。β是Pb溶解在Sn中所形成的固溶体，位于靠近纯组元Sn的封闭区域内。在每两个单相区之间，共形成了三个两相区，即 L+α、L+β和α+β。 图3-12 Pb-Sn二元合金相图 相图中的水平线CED称为共晶线。在水平线对应的温度（183℃）下，E点成分的液相将同时结晶出C点成分的α固溶体和D点成分的β 固溶体：L E ? ( α C + β D )。这种在一定温度下，由一定成分的液相 同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程称为共晶 转变或共晶反应。共晶反应的产物即两相的机械混合物称为共晶体或共晶组织。发生共晶反应的温度称为共晶温度，代表共晶温度和共晶成分的点称为共晶点，具有共晶成分的合金称为共晶合金。在共晶线上，凡成分位于共晶点以左的合金称为亚共晶合金，位于共晶点以右的合金称为过共晶合金。凡具有共晶线成分的合金液体冷却到共晶温度时都将发生共晶反应。发生共晶反应时，L、α、β三个相平衡共存，它们的成分固定，但各自的重量在不断变化。因此，水平线CED是一个三相区。
相图中的CF线和DG线分别为Sn在Pb中和Pb在Sn中的溶解度曲线（即饱和浓度线），称为固溶线。可以看出，随温度降低，固溶体的溶解度下降。 2、典型合金的结晶过程 ⑴含Sn量小于C点成分合金的结晶过程（以合金Ⅰ为例） 由图3-12可见，该合金液体冷却时，在2点以前为匀晶转变，结晶出单相α固溶体，这种从液相中结晶出来的固相称为一次相或初生相。匀晶转变完成后，在2、3点之间，为单相α固溶体冷却，合金组织不发生变化。温度降到3点以下，α固溶体被Sn过饱和，由于晶格不稳，便出现第二相—β相，显然，这是一种固态相变。由已有固相析出（相变过程也称为析出）的新固相称为二次相或次生相。形成二次相的过程称为二次析出。二次β呈细粒状，记为β II 。随温度下降，α相的成分沿CF线变化，βⅡ的成分沿DG线变化，βⅡ的相对重量增加， 室温下βⅡ的相对重量百分比为： % 100 4 ? = FG F Q Ⅱ β 。合金Ⅰ的室温组织 为α+βⅡ。图3-13为其冷却曲线和组织转变示意图。 成分大于D点合金的结晶过程与合金Ⅰ相似，其室温组织为β+αⅡ。
焊錫問題之解決對策 T R O U B L E-S H O O T I N G T H E P R I N TE D C I R C U I T S 目錄TABLE OF CONTENTS [第一篇] 簡介 ( INTRODUCTION ) 1問題解決之概論 ( TROUBLE-SHOOTING OUTLINE ) 2 潤焊不良 ( NON-WETTING & POOR WETTING ) 3潤焊不均勻 ( DEWETTING ) 4錫球-錫波焊接 ( SOLDER BALLS FROM WAVE SOLDERING ) 5. 泠焊 ( COLD SOLDER JOINTS ) 6焊點不完整﹐焊孔錫不足及貫穿孔壁潤焊不良( INCOMPLETE FILLETS, UNFILLED HOLES,& POOR SOLDER RISE ) 7吃錫過剩(包錫) ( EXCESS SOLDER ) 8. 冰柱 ( ICICLING ) 9. 架橋 ( BRIDGING ) 10錫和零件的短路
( SOLDER & COMPONENT SHORT CIRCUITS ) F O T O T E K L A B O R A T O R Y 簡介 INTRODUCTION 需要補焊的不良焊點是一個複雜的主題。首先須判斷「設計不良」﹑「焊接性問題」﹑「焊錫材料無效」或是「處理過程及設備的問題」。此外﹐技術及檢驗標準往往也會造成不必要的補焊。因爲每個電子工業所需要設立的焊錫作業及品質標準不盡相同﹐在此將不列入討論範圍之內。 很多被認爲不良的焊點﹐事實上是沒有問題的。只不過太多廣被認同的檢驗標準﹐錯誤的強調焊點的美觀而忽略了它的功能﹐如此一來﹐也造成了這項工業上一筆龐大而不合理的補焊費用。切記﹐「補焊並不一定能改善品質」。 在我們將假設PC板的設計﹑材料的選擇及焊接的前過程均沒有問題﹐而只針對焊錫過程技術上所出現的問題來做一番探討。 有關特殊的焊錫問題及建議性的解答﹑將會列舉於本課程中。雖然許多焊錫問題有重復的模式可循﹐但每家電子公司所面臨問題仍不完全相 同﹐因此﹐將沒有所謂“標準答案”。本公司在此提供多年來的經驗累積以供參考﹐但使用者還是必須針對個別的問題去做適當的處理。
1.合金元素影响 铜元素 铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。 铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。 硅元素 Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577 时，硅在固溶体中的最大溶解度为 1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。 若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。 Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。 变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。 镁元素 Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。 镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下的锰，可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。 锰元素 Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化。 锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。 锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。 锌元素 Al-Zn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。 锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。