錫合金

錫合金廣泛用於工業、農業、國防科技、醫學等各行各業，常用於電子產業，如電子元件、焊料、保險絲等。現在很多錫企業都在大力研究錫合金的組成、結構和性質，開展錫的深度加工，這樣不僅為研究新的錫合金材料、制定熱加工工藝方案、開闢錫合金新的應用領域提供科學依據，而且對錫冶金中的還原熔煉、粗錫火法精鍊以及錫的某些金屬間化合物在半導體工業、超導材料製備等諸多方面具有重要意義。錫易與周期表中的許多金屬和非金屬元素形成化合物，由於其原子鍵和晶體結構的多樣性，使得這類化合物具有許多特殊的物理化學性質，為尋求錫的新材料和新用途展現了廣闊的前景。

常用的錫合金按用途分為：

①錫基軸承合金。與鉛基軸承合金統稱為巴氏合金。含銻3%～15%，銅3%～10%，有的合金品種還含有10%的鉛。銻、銅用以提高合金的強度和硬度。其摩擦係數小，有良好的韌性、導熱性和耐蝕性，主要用以製造滑動軸承。

②錫焊料。以錫鉛合金為主，有的錫焊料還含少量的銻。含鉛38.1%的錫合金俗稱焊錫，熔點約183℃，用於電器儀錶工業中元件的焊接，以及汽車散熱器、熱交換器、食品和飲料容器的密封等。

③錫合金塗層。利用錫合金的抗蝕性能，將其塗敷於各種電氣元件表面，既具有保護性，又具有裝飾性。常用的有錫鉛系、錫鎳系塗層等。

④錫合金（包括鉛錫合金，無鉛錫合金）可以用來生產製作各種精美合金飾品、合金工藝品，如戒指、項鏈、手鐲、耳環、胸針、紐扣、領帶夾、帽飾、工藝擺飾、合金相框、宗教徽志、微型塑像、紀念品等。

錫合金具有良好的抗蝕性能，作為塗層材料得到廣泛應用，Sn-Pb系（62%Sn），Cu-Sn合金系用於光亮抗蝕硬塗層，Sn-Ni系（65%Sn）用作裝飾性抗蝕塗層。Sn-Zn系合金（75%Sn）用於電子元件和電視機、收音機等。Sn-Cd系合金塗層具有抗海水腐蝕性能，用於造船工業。Sn-Pb合金是應用廣泛的焊料。錫與銻、銀、銦、鎵等金屬組成的合金焊料具有強度高、無毒、抗蝕的特點，有專門用途。錫與鉍、鉛、鎘、銦組成低熔點合金，除用作電氣設備、蒸汽設備和防火裝置的保險材料外，還大量用作中低溫焊料。錫基軸承合金以Sn-Sb-Cu和Sn-Pb-Sb係為主，加入銅和銻可以提高合金的強度和硬度。

元素符號Sn，原子序數50，原子量118.69。金屬錫是一種低熔點的重有色金屬材料。錫的熔點低，強度、硬度低，塑性高，再結晶溫度低，經冷加工后不產生明顯的加工硬化。錫主要壓力加工成板材和箔材，用於電器、儀錶等工業部門製造零件。

錫在固態有β-Sn⇌α-Sn同素異晶轉變。高於13℃時，β錫穩定；低於13℃時，α錫穩定。β錫具有體心立方晶格，呈白色，又稱“白錫”；α錫具有鑽石型立方晶格，呈灰色，又稱“灰錫”。當β錫轉變為α錫時，比容約增大27%，整塊白錫會變成灰色粉末，這種現象稱為“錫疫”。白錫塊在室溫與灰錫緊密接觸，亦將受到傳染，沿接觸部分逐漸向金屬內部自發破裂。為了防止“錫疫”，錫的儲存和運輸溫度不應低於10℃。錫在大氣中極其穩定，在軟化淡水中不受腐蝕，在硬性自來水中的腐蝕速度很小，僅為0.001～0.0046g/（m·d）。

錫的主要物理和力學性能見下表。

錫的主要物理和力學性能

錫能與元素周期表中第I族的鋰、鈉、鉀、銅、銀、金，與第Ⅱ族的鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋅、鎘、汞，與第Ⅲ族的鋁、鎵、銦、鉈、鐿、鑭、鈾，與第Ⅳ族的硅、鍺、鉛、鈦、鋯、鉿，與第V族的磷、砷、銻、鉍、釩、鈮，與第Ⅵ族的硒、碲、鉻，與第Ⅶ族的錳及第Ⅷ族的鐵、鈷、鎳、銠、鈀、鉑等形成二元和多元合金以及金屬間化合物。

錫的二元合金主要有：Sn—PbSn—Sb，Sn—Bi，Sn—Fe，Sn—Cd，Sn—Al等。

以錫為基加入其他元素組成的合金。錫合金中用量最大的合金是錫基軸承合金和錫焊料。錫合金熔點低，大多數錫合金的熔化溫度在183～370℃之間，有的可低至138℃。錫合金具有較高的導熱性和較低的熱膨脹係數，耐大氣腐蝕；但強度不高，典型錫基軸承合金的抗拉強度為6～9公斤力/毫米2(20℃)。錫合金還有優良的減摩性能，且易與鋼、銅合金、鋁合金等材料焊合，是很好的減摩材料和焊料。

用作焊料的主要是錫鉛合金，有的還含有少量銻。含鉛38.1％的錫合金（共晶成分），俗稱“焊錫”，其熔點約183℃,主要用於電氣儀錶工業。半導體工業使用的焊料是高純錫焊料。

錫基軸承合金以Sn-Sb-Cu系及Sn-Pb-Sb係為主。各國多數錫基軸承合金的成分相同或相近，並同鉛基軸承合金統稱為巴氏合金。

錫合金如Sn-Pb-Sb或Sn-Sb合金可軋製成片材或箔材，用於製作電容器、子彈底火墊片、裝飾品等，也可用作包裝材料。“白鑞”是最古老的，製作家用器皿的錫合金之一。古代應用很廣的白鑞中含鉛量較高。由於鉛有毒且影響製品的表面光澤度，現在生產的錫合金茶具已不含鉛，基本成分為Sn-7Sb-2Cu。

錫合金中常見的合金和雜質元素有銻、鉛、銅、鉍和砷等。銻是強化錫合金的主要元素。鉛能改善錫合金的鑄造性能，減少鑄件中的氣孔，並有細化晶粒的作用。但鉛使錫合金的比熱減小，導熱性變差。作為雜質的鉍和砷都使合金變脆，所以其含量應控制在較低值。

配圖