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| [2007-05-08] 出处： 本站原创 |
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铅的替代研究 铅是一种有害的重金属元素，进入体内会导致严重的疾病，其对人体的危害主要表现为对神经系统的伤害。铅中毒表现为脑受损，甚至导致死亡。 铅主要应用于钎焊行业和PVC塑料的热稳定剂行业。 1、焊料中铅的替代研究 1）焊料的应用与发展 焊料在工业中，尤其是电子工业中受到广泛的应用，在工业上有多种焊料可供选用。目前广泛应用的焊料都是锡/铅合金或以锡/铅为基体、加入少量其他金属的合金金属。 在电子封装工业中，使用得最广泛的焊料是共晶成分的63锡/37铅，或者是近共晶成分的60锡/40铅。经过多年的发展和改进，共晶成分的63锡/37铅焊料的物理冶金、力学性能、焊剂化学、生产工艺和可靠性都已经非常成熟，并且成本很低。电路板中的焊点可以小到将近75微米。几乎所有的电路板生产线和焊接设备都是为锡/铅焊料而设计的。 2）焊料的无铅化研究 可替代无铅焊料最基本的性能简单介绍如下： a、熔化温度。焊料的熔化温度不能太高，否则它的过高工作温度将会引起电路板和电子元件形成热缺陷（不应该超过200度）。焊料的熔化温度也不能太低，因为通常电子产品的工作温度在50到80度之间，电路板的最高温度可达到125度。 b、安全性。据美国和欧洲的研究，对无铅的替代金属的安全性给出了如下的结论：Ag和Cu可以在无铅合金中少量使用；Sn和Zn是人类食谱中的必须元素，但如果用量过多也有可能有毒性，Sn由于其价格低廉、资源丰富并具有令人满意的物理性能，因此，通常被用做基体金属；Bi是一种相当温和的金属，在药品中使用了很久的历史。 c、其它的重要功能还有湿润性和相当的力学性能，导电率和热导率。 d、值得注意的是合金元素必须具有足够的储量能满足日益增长的需要及对环境没有危害。它们必须有可接受的价格。但是，如果价格是唯一的决定因素，那么在电子工业中是不可能采取新的取代合金的，使用一种或多种无铅焊料将不可能有任何好处。迫于政府立法的压力，虽然这还有很长的一段路要走，最终将终止低价的含铅焊料的使用。 目前世界各国有报导的无铅焊料已经超过70种，而日本更已经有含抗氧化剂的无铅焊料进入了工业使用，一些无铅焊料甚至已经在电子封装中使用了多年。但是目前对无铅焊料的研究仍处于初级阶段，并没有找到一种成熟的，真正可以替代锡/铅焊料的产品。 96.3Sn/3.5Ag共熔体合金与目前电子工业中使用的锡/铅焊料的物理性质在很多方面很接近。在对该焊料的可靠性检验结果显示，其各项指标都达到或超过了锡/铅焊料。Sn/Ag焊料被认为是适用于汽车电子设备的无铅焊料。 2、热稳定剂中铅的替代研究 1）热稳定剂的应用 聚氯乙稀（PVC）是目前世界五大通用塑料品种之一，其塑料制品广泛应用于工业、农业、交通运输、国防、民用建筑及人民生活等各个方面，是一种较理想的钢材、木材的替代品。PVC塑料备受青睐的主要原因是：价廉、强度高、耐腐蚀和透明性好等诸多优点。 PVC的稳定剂就是在PVC加工过程以及使用过程中能抑制制品变色、性能变坏的添加剂。因为，PVC在外在因素，如热、光、氧等因素的条件下，易发生降解和交联反应，使其加工困难、性能下降。老化和降解是PVC加热加工过程中不可回避的问题，所以在PVC的热加工过程中必须加入一定数量的热稳定剂。热稳定剂在各种塑料助剂中占的比重最大。 2）热稳定剂的无铅化研究 目前市场上所使用的热稳定剂大致可以分为以下几类： a、盐基性铅盐热稳定剂。这类热稳定剂是指结合有PbO的无机和有机酸铅盐。这类稳定剂是PVC最常使用的热稳定剂，现在仍在大量使用。其一般具有很强的结合氯化氢的能力，对于PVC脱氯化氢既无抑制作用，也无促进作用。 b、金属皂类热稳定剂。 c、有机锡类热稳定剂。表现出卓越的通用性、安全性和高效热稳定性，其中的一部分无毒品种，可用于食品包装，医药包装等方面。 d、有机热稳定剂。通常是作为辅助稳定剂与金属盐稳定剂并用，产生协同效应。 e、有机锑热稳定剂。在国外，有机锑化合物已经用作高分子材料的低毒、无毒、高效热稳定剂。可以部分替代有机锡和Ca－Zn液体无毒稳定剂。欧洲在使用有机锑类稳定剂方面，以辛基锑为主，占60％，丁基锑次之，占30％； f、稀土稳定剂：是近年来新开发的PVC热稳定剂的一类，具有无毒、价格适中、用量少、热稳定效果好等特点。 稀土化合物作为PVC的热稳定剂始于70年代。日、法、英等国做了很多有益的工作，并发表了这方面的文献和专利。他们发现这些热稳定剂的稳定性比钡皂、镉皂和它们的混合物好，耐侯性和透明性显著，而且无毒。但是因这些国家稀土资源贫乏，原材料价格太贵，无法进行深入研究和推广应用。在国内，稀土化合物应用于PVC塑料热稳定剂在80年代提出。据报导，广东工业大学开发的稀土复合热稳定剂RHS－2是以硬脂酸稀土为主要原料，加少量脂酸锌、硫醇辛基脂复合而成，无毒，可替代钡/镉复合热稳定剂。 美国在热稳定剂无铅化方面走在世界的前列，近年又对饮用水中的铅含量标准做了修改，从以往的5×10－6降至1.5×10－6，使得PVC上水管的无铅化问题更加明确了。
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