Sn和Pb是同主族元素
發(fā)布時間:2012/10/9 19:29:05 訪問次數(shù):4654
通常,若兩者在周期表中ACM2012-900-2P位置相近、晶格類型相同、電子結(jié)構(gòu)相似、原子半徑差別小,則它們的互熔程度就高,俗稱“相似相融”。當(dāng)然元素周期表還有其他規(guī)律,在此,先就上述規(guī)律對現(xiàn)有的Sn-Pb焊料以及已開發(fā)的無鉛焊料做一個簡要的評述。
Sn-Pb焊料幾乎有幾千年的歷史,奎今尚無法完全被取代,這與Sn、Pb這兩個元素在周期表中的位置有密切關(guān)系,它們均是第Ⅳ主族元素,排列位置緊緊相連(Sn在第五周期內(nèi),Pb在第六周期內(nèi)),就好像同一家族內(nèi)的“兄弟倆”一樣,血脈相通。它們之間互熔性能好,并且合金本身不存在金屬間化合物(IMC)。但由于Pb在元素周期表中是第82號元素,位于族的末端,屬第六周期,而Sn在元素周期表中是第50號元素,排在次末端,屬第五周期,Pb的核電荷數(shù)為82,遠(yuǎn)大于核電荷為50的Sn,故通常Sn可以失去最外層的4個電子形成Sn4+離子,如Sn02,故Sn呈現(xiàn)出明顯的金屬性能,而Pb原子外層也有4個電子,但因核電荷數(shù)為82,對最外層4個電子有大的引力,故通常Pb只能失去2個電子,形成Pb2+離子,如Pb0,故Pb元素的活性不及Sn元素的活性。因此,在用Sn-Pb焊料焊接金屬Cu時,實(shí)際上只有Sn參與被焊金屬Cu的結(jié)合,而Pb不參與反應(yīng),Sn與Cu通過相互擴(kuò)散的原理,形成金屬間化合物(IMC) CL16Sn5,在焊接學(xué)中把這種擴(kuò)散稱為選擇性擴(kuò)散,但微觀的原因仍是由Sn、Pb元素的原子結(jié)構(gòu)所決定的,不同的原子結(jié)構(gòu)顯示出Sn的活性要高于Pb。
住何元素都無法代替鉛
Pb由于有害性而將被取代,然而Sn仍是作用優(yōu)良的焊料基材,這是因?yàn)镾n和其他許多金屬之間有良好的親和作用,它熔點(diǎn)低、無毒無公害,特別是在地球上儲藏量大、價(jià)格低,因而仍是一種無法取代的焊料基材,因此所謂的無鉛焊料仍是以Sn為基材的焊料。既然Sn的位置已定,從元素周期表來看,任何元素都無法代替Pb而構(gòu)成類似Sn-Pb合金的焊料。從已開發(fā)出的無鉛焊料來看,無鉛焊料是在Sn元素的基礎(chǔ)上添加Ag、Cu、Zn等元素,而這些元素在元素周期表中的位置均離Sn元素較遠(yuǎn),它們均易與Sn結(jié)合成IMC,如CU3Sn、Ag3Sn。
再以Bi為例,Bi是除Pb以外離Sn較近的元素,Bi在元素周期表中排在第V主族(氮族)元素的末位,若從周期上看,Bi排在第六周期第15列,與Pb在同一周期,但Pb排在第14列。根據(jù)上述規(guī)律,Bi與Sn不是同族元素,并且Bi的金屬性比Pb要弱,表8.12為Sn、Pb、Bi三者的部分物理常數(shù)。
Sn-Pb焊料幾乎有幾千年的歷史,奎今尚無法完全被取代,這與Sn、Pb這兩個元素在周期表中的位置有密切關(guān)系,它們均是第Ⅳ主族元素,排列位置緊緊相連(Sn在第五周期內(nèi),Pb在第六周期內(nèi)),就好像同一家族內(nèi)的“兄弟倆”一樣,血脈相通。它們之間互熔性能好,并且合金本身不存在金屬間化合物(IMC)。但由于Pb在元素周期表中是第82號元素,位于族的末端,屬第六周期,而Sn在元素周期表中是第50號元素,排在次末端,屬第五周期,Pb的核電荷數(shù)為82,遠(yuǎn)大于核電荷為50的Sn,故通常Sn可以失去最外層的4個電子形成Sn4+離子,如Sn02,故Sn呈現(xiàn)出明顯的金屬性能,而Pb原子外層也有4個電子,但因核電荷數(shù)為82,對最外層4個電子有大的引力,故通常Pb只能失去2個電子,形成Pb2+離子,如Pb0,故Pb元素的活性不及Sn元素的活性。因此,在用Sn-Pb焊料焊接金屬Cu時,實(shí)際上只有Sn參與被焊金屬Cu的結(jié)合,而Pb不參與反應(yīng),Sn與Cu通過相互擴(kuò)散的原理,形成金屬間化合物(IMC) CL16Sn5,在焊接學(xué)中把這種擴(kuò)散稱為選擇性擴(kuò)散,但微觀的原因仍是由Sn、Pb元素的原子結(jié)構(gòu)所決定的,不同的原子結(jié)構(gòu)顯示出Sn的活性要高于Pb。
住何元素都無法代替鉛
Pb由于有害性而將被取代,然而Sn仍是作用優(yōu)良的焊料基材,這是因?yàn)镾n和其他許多金屬之間有良好的親和作用,它熔點(diǎn)低、無毒無公害,特別是在地球上儲藏量大、價(jià)格低,因而仍是一種無法取代的焊料基材,因此所謂的無鉛焊料仍是以Sn為基材的焊料。既然Sn的位置已定,從元素周期表來看,任何元素都無法代替Pb而構(gòu)成類似Sn-Pb合金的焊料。從已開發(fā)出的無鉛焊料來看,無鉛焊料是在Sn元素的基礎(chǔ)上添加Ag、Cu、Zn等元素,而這些元素在元素周期表中的位置均離Sn元素較遠(yuǎn),它們均易與Sn結(jié)合成IMC,如CU3Sn、Ag3Sn。
再以Bi為例,Bi是除Pb以外離Sn較近的元素,Bi在元素周期表中排在第V主族(氮族)元素的末位,若從周期上看,Bi排在第六周期第15列,與Pb在同一周期,但Pb排在第14列。根據(jù)上述規(guī)律,Bi與Sn不是同族元素,并且Bi的金屬性比Pb要弱,表8.12為Sn、Pb、Bi三者的部分物理常數(shù)。
通常,若兩者在周期表中ACM2012-900-2P位置相近、晶格類型相同、電子結(jié)構(gòu)相似、原子半徑差別小,則它們的互熔程度就高,俗稱“相似相融”。當(dāng)然元素周期表還有其他規(guī)律,在此,先就上述規(guī)律對現(xiàn)有的Sn-Pb焊料以及已開發(fā)的無鉛焊料做一個簡要的評述。
Sn-Pb焊料幾乎有幾千年的歷史,奎今尚無法完全被取代,這與Sn、Pb這兩個元素在周期表中的位置有密切關(guān)系,它們均是第Ⅳ主族元素,排列位置緊緊相連(Sn在第五周期內(nèi),Pb在第六周期內(nèi)),就好像同一家族內(nèi)的“兄弟倆”一樣,血脈相通。它們之間互熔性能好,并且合金本身不存在金屬間化合物(IMC)。但由于Pb在元素周期表中是第82號元素,位于族的末端,屬第六周期,而Sn在元素周期表中是第50號元素,排在次末端,屬第五周期,Pb的核電荷數(shù)為82,遠(yuǎn)大于核電荷為50的Sn,故通常Sn可以失去最外層的4個電子形成Sn4+離子,如Sn02,故Sn呈現(xiàn)出明顯的金屬性能,而Pb原子外層也有4個電子,但因核電荷數(shù)為82,對最外層4個電子有大的引力,故通常Pb只能失去2個電子,形成Pb2+離子,如Pb0,故Pb元素的活性不及Sn元素的活性。因此,在用Sn-Pb焊料焊接金屬Cu時,實(shí)際上只有Sn參與被焊金屬Cu的結(jié)合,而Pb不參與反應(yīng),Sn與Cu通過相互擴(kuò)散的原理,形成金屬間化合物(IMC) CL16Sn5,在焊接學(xué)中把這種擴(kuò)散稱為選擇性擴(kuò)散,但微觀的原因仍是由Sn、Pb元素的原子結(jié)構(gòu)所決定的,不同的原子結(jié)構(gòu)顯示出Sn的活性要高于Pb。
住何元素都無法代替鉛
Pb由于有害性而將被取代,然而Sn仍是作用優(yōu)良的焊料基材,這是因?yàn)镾n和其他許多金屬之間有良好的親和作用,它熔點(diǎn)低、無毒無公害,特別是在地球上儲藏量大、價(jià)格低,因而仍是一種無法取代的焊料基材,因此所謂的無鉛焊料仍是以Sn為基材的焊料。既然Sn的位置已定,從元素周期表來看,任何元素都無法代替Pb而構(gòu)成類似Sn-Pb合金的焊料。從已開發(fā)出的無鉛焊料來看,無鉛焊料是在Sn元素的基礎(chǔ)上添加Ag、Cu、Zn等元素,而這些元素在元素周期表中的位置均離Sn元素較遠(yuǎn),它們均易與Sn結(jié)合成IMC,如CU3Sn、Ag3Sn。
再以Bi為例,Bi是除Pb以外離Sn較近的元素,Bi在元素周期表中排在第V主族(氮族)元素的末位,若從周期上看,Bi排在第六周期第15列,與Pb在同一周期,但Pb排在第14列。根據(jù)上述規(guī)律,Bi與Sn不是同族元素,并且Bi的金屬性比Pb要弱,表8.12為Sn、Pb、Bi三者的部分物理常數(shù)。
Sn-Pb焊料幾乎有幾千年的歷史,奎今尚無法完全被取代,這與Sn、Pb這兩個元素在周期表中的位置有密切關(guān)系,它們均是第Ⅳ主族元素,排列位置緊緊相連(Sn在第五周期內(nèi),Pb在第六周期內(nèi)),就好像同一家族內(nèi)的“兄弟倆”一樣,血脈相通。它們之間互熔性能好,并且合金本身不存在金屬間化合物(IMC)。但由于Pb在元素周期表中是第82號元素,位于族的末端,屬第六周期,而Sn在元素周期表中是第50號元素,排在次末端,屬第五周期,Pb的核電荷數(shù)為82,遠(yuǎn)大于核電荷為50的Sn,故通常Sn可以失去最外層的4個電子形成Sn4+離子,如Sn02,故Sn呈現(xiàn)出明顯的金屬性能,而Pb原子外層也有4個電子,但因核電荷數(shù)為82,對最外層4個電子有大的引力,故通常Pb只能失去2個電子,形成Pb2+離子,如Pb0,故Pb元素的活性不及Sn元素的活性。因此,在用Sn-Pb焊料焊接金屬Cu時,實(shí)際上只有Sn參與被焊金屬Cu的結(jié)合,而Pb不參與反應(yīng),Sn與Cu通過相互擴(kuò)散的原理,形成金屬間化合物(IMC) CL16Sn5,在焊接學(xué)中把這種擴(kuò)散稱為選擇性擴(kuò)散,但微觀的原因仍是由Sn、Pb元素的原子結(jié)構(gòu)所決定的,不同的原子結(jié)構(gòu)顯示出Sn的活性要高于Pb。
住何元素都無法代替鉛
Pb由于有害性而將被取代,然而Sn仍是作用優(yōu)良的焊料基材,這是因?yàn)镾n和其他許多金屬之間有良好的親和作用,它熔點(diǎn)低、無毒無公害,特別是在地球上儲藏量大、價(jià)格低,因而仍是一種無法取代的焊料基材,因此所謂的無鉛焊料仍是以Sn為基材的焊料。既然Sn的位置已定,從元素周期表來看,任何元素都無法代替Pb而構(gòu)成類似Sn-Pb合金的焊料。從已開發(fā)出的無鉛焊料來看,無鉛焊料是在Sn元素的基礎(chǔ)上添加Ag、Cu、Zn等元素,而這些元素在元素周期表中的位置均離Sn元素較遠(yuǎn),它們均易與Sn結(jié)合成IMC,如CU3Sn、Ag3Sn。
再以Bi為例,Bi是除Pb以外離Sn較近的元素,Bi在元素周期表中排在第V主族(氮族)元素的末位,若從周期上看,Bi排在第六周期第15列,與Pb在同一周期,但Pb排在第14列。根據(jù)上述規(guī)律,Bi與Sn不是同族元素,并且Bi的金屬性比Pb要弱,表8.12為Sn、Pb、Bi三者的部分物理常數(shù)。
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