基底合金什麼意思

1. 合金的概念

合金是由兩種或兩種以上的金屬或非金屬經過混合熔化、冷卻凝固後所合成的具有金屬特性的物質。常見的合金有鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅合金等。 合金的物理性質可能與合金的組成元素有類似之處，但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質有很大不同。

合金，是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。

人類生產合金是從製作青銅器開始，世界上最早生產合金的是古巴比倫人，6000年前古巴比倫人已開始提煉青銅(紅銅與錫的合金)。中國也是世界上最早研究和生產合金的國家之一，在商朝（距今3000多年前）青銅（銅錫合金）工藝就已非常發達；公元前6世紀左右（春秋晚期）已鍛打（還進行過熱處理）出鋒利的劍。

合金是宏觀均勻，含有金屬元素的多元化學物質，一般具有金屬特性.任何元素均可採用作合金元素，但大量加入的仍是金屬.組成合金的最基本的、獨立的物質稱組元，或簡稱為元.由兩個組元組成的合金稱為二元合金，由三個組元組成的合金稱為三元合金，由三個以上組元組成的合金稱為多元合金.固態下，合金可能呈單相亦可能呈復相的混合物;可能呈晶態、亦可能呈現准晶狀態或非晶狀態.晶態合金中依其組成元素的原子半徑、負電性以及電子濃度等等差異情況不同，可能出現的相有保持與基底純元素相同結構的固溶體(solid solution)以及不和任何組成元素結構相同的中間相(inter-mediate phases).中間相包括正常價化合物、電子化合物、laves相、σ相、間隙相和復雜結構的間隙式化合物等等.合金在平衡狀態下可能出現的相可以從相平衡圖得知.

合金中組成相的結構和性質對合金的性能起決定性的作用.同時，合金組織的變化即合金中相的相對數量、各相的晶粒大小，形狀和分布的變化，對合金的性能也發生很大的影響.因此，利用各種元素的結合以形成各種不同的合金相，再經過合適的處理可能滿足各種不同的性能要求.

高分子化學中現也借用合金一詞，它指在 一定條件下把聚合物或共聚物與另一種聚合物或彈性物摻合而成的復合材料，如苯乙烯-丙稀腈共聚物樹脂與丁二烯-丙稀腈橡膠摻合.

製作合成
常將兩種或兩種以上的金屬元素或以金屬為基添加其他非金屬元素通過合金化工藝（熔煉、機械合金化、燒結、氣相沉積等等）而形成的具有金屬特性的金屬材料叫做合金。但合金可能只含有一種金屬元素，如鋼。（鋼，是對含碳量質量百分比介於0.02%至2.00%之間的鐵合金的統稱）

這里我們需要注意，合金不是一般概念上的混合物，甚至可以是純凈物，如單一相的金屬互化物合金，所添加合金元素可以形成固溶體、化合物，並產生吸熱或放熱反應，從而改變金屬基體的性質。

合金的生成常會改善元素單質的性質，例如，鋼的強度大於其主要組成元素鐵。合金的物理性質，例如密度、反應性、楊氏模量、導電性和導熱性可能與合金的組成元素尚有類似之處，但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質有很大不同。這是由於合金與單質中的原子排列有很大差異。

少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。例如，鐵磁性合金中的雜質會使合金的性質發生變化。

不同於純凈金屬的是，多數合金沒有固定的熔點，溫度處在熔化溫度范圍間時，混合物為固液並存狀態。因此可以說，合金的熔點比組分金屬低。參見低共熔混合物。常見的合金中，黃銅是由銅和鋅的合金；青銅是錫和銅的合金，用於雕象、裝飾品和教堂鍾。一些國家的貨幣都會使用合金（如鎳合金）。

2. 合金的密度是多少

合金的密度是4.14×103kg/m3。

合金的生成常會改善元素單質的性質，例如，鋼的強度大於其主要組成元素鐵。合金的物理性質，例如密度、反應性、楊氏模量、導電性和導熱性可能與合金的組成元素尚有類似之處，但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質有很大不同。

這是由於合金與單質中的原子排列有很大差異。少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。例如鐵磁性合金中的雜質會使合金的性質發生變化。不同於純凈金屬的是，多數合金沒有固定的熔點，溫度處在熔化溫度范圍間時，混合物為固液並存狀態。

合金化學物質

合金是宏觀均勻，含有金屬元素的多元化學物質，一般具有金屬特性。任何元素均可採用作合金元素，但大量加入的仍是金屬。組成合金的最基本的、獨立的物質稱組元，由兩個組元組成的合金稱為二元合金，由三個組元組成的合金稱為三元合金。

固態下合金可能呈單相亦可能呈復相的混合物；可能呈晶態、亦可能呈現准晶狀態或非晶狀態，晶態合金中依其組成元素的原子半徑、負電性以及電子濃度等等差異情況不同，可能出現的相有保持與基底純元素相同結構的固溶體中間相。

3. ASTM A182 Gr F51字母代表什麼意思

ASTM A182屬於美標：高溫用鍛制或軋制合金鋼法蘭、鍛制管件、閥門和部件的標准

ASTM A182Gr F51字母代表：Grade F51雙相不銹鋼，化學成分如下圖：

4. 鋁合金里的金屬元素是怎麼算的

一、鋁合金定義
以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。即Si,Fe ,Cu,Mn,Mg,Cr,Ni,Zn,還有Ti,Zr,這是裡面常用的合金元素，一般都是執行國標GB-T3190--2008.具體每種材料的合金成分都不一樣。按照系列為1,2,3,4，5,6,7，這幾個系列，每個系列的又有很大的差別，同一系列基本差不多的。

1)鋁硅系合金，也叫「硅鋁明」或「矽鋁明」。有良好鑄造性能和耐磨性能，熱脹系數小，在鑄造鋁合金中品種最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有時添加0.2％～0.6％鎂的硅鋁合金，廣泛用於結構件，如殼體、缸體、箱體和框架等。有時添加適量的銅和鎂，能提高合金的力學性能和耐熱性。此類合金廣泛用於製造活塞等部件。
(2)鋁銅合金，含銅4.5％～5.3％合金強化效果最佳，適當加入錳和鈦能顯著提高室溫、高溫強度和鑄造性能。主要用於製作承受大的動、靜載荷和形狀不復雜的砂型鑄件。
(3)鋁鎂合金，密度最小(2.55g/cm3)，強度最高(355MPa左右)的鑄造鋁合金，含鎂12％，強化效果最佳。合金在大氣和海水中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學性能和可切削性，可用於作雷達底座、飛機的發動機機匣、螺旋槳、起落架等零件，也可作裝飾材料。
(4)鋁鋅系合金，為改善性能常加入硅、鎂元素，常稱為「鋅硅鋁明」。在鑄造條件下，該合金有淬火作用，即「自行淬火」。不經熱處理就可使用，以變質熱處理後，鑄件有較高的強度。經穩定化處理後，尺寸穩定，常用於製作模型、型板及設備支架等。
二、鋁合金特點及分類
鋁合金密度低，但比強度高，接近或超過優質鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業上廣泛使用，使用量僅次於鋼。

鋁合金分兩大類：鑄造鋁合金，在鑄態下使用；變形鋁合金，能承受壓力加工，力學性能高於鑄態。可加工成各種形態、規格的鋁合金材。主要用於製造航空器材、日常生活用品、建築用門窗等。
鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能，只能通過冷加工變形來實現強化，它主要包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等。可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。
鋁合金可以採用熱處理獲得良好的機械性能，物理性能和抗腐蝕性能。
鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金和鋁鋅合金。
三、各種常用鋁合金區分
1、【純鋁產品】

純鋁分冶煉品和壓力加工品兩類，前者以化學成份Al表示，後者用漢語拼音LG（鋁、工業用的）表示。2、【壓力加工鋁合金】
鋁合金壓力加工產品分為防銹（LF）、硬質（LY）、鍛造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及釺焊（LQ）等七類。常用鋁合金材料的狀態為退火（M燜火）、硬化（Y）、熱軋（R）等三種。
3、【鋁材】
鋁和鋁合金經加工成一定形狀的材料統稱鋁材，包括板材、帶材、箔材、管材、棒材、線材、型材等。

4、【鑄造鋁合金】
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鑄造鋁合金（ZL）按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類，代號編碼分別為100、200、300、400。
5、【高強度鋁合金】
高強度鋁合金指其抗拉強度大於480兆帕的鋁合金，主要是壓力加工鋁合金中硬鋁合金類、超硬鋁合金類和鑄造合金類。
6、【不同牌號鋁合金的典型用途】
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合 金 典 型 用 途
1050 食品、化學和釀造工業用擠壓盤管，各種軟管，煙花粉
1060 要求抗蝕性與成形性均高的場合，但對強度要求不高，化工設備是其典型用途
1100 用於加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強度的零件部件，例如化工產品、食品工業裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具
1145 包裝及絕熱鋁箔，熱交換器
1199 電解電容器箔，光學反光沉積膜
1350 電線、導電絞線、匯流排、變壓器帶材
2011 螺釘及要求有良好切削性能的機械加工產品
2014 應用於要求高強度與硬度（包括高溫）的場合。飛機重型、鍛件、厚板和擠壓材料，車輪與結構元件，多級火箭第一級燃料槽與航天器零件，卡車構架與懸掛系統零件
2017 是第一個獲得工業應用的2XXX系合金，目前的應用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機械零件、結構與運輸工具結構件，螺旋槳與配件
2024 飛機結構、鉚釘、導彈構件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結構件
2036 汽車車身鈑金件
2048 航空航天器結構件與兵器結構零件
2124 航空航天器結構件
2218 飛機發動機和柴油發動機活塞，飛機發動機汽缸頭，噴氣發動機葉輪和壓縮機環
2219 航天火箭焊接氧化劑槽，超音速飛機蒙皮與結構零件，工作溫度為-270~300攝氏度。焊接性好，斷裂韌性高，T8狀態有很高的抗應力腐蝕開裂能力
2319 焊拉2219合金的焊條和填充焊料
2618 模鍛件與自由鍛件。活塞和航空發動機零件
2A01 工作溫度小於等於100攝氏度的結構鉚釘
2A02 工作溫度200~300攝氏度的渦輪噴氣發動機的軸向壓氣機葉片
2A06 工作溫度150~250攝氏度的飛機結構及工作溫度125~250攝氏度的航空器結構鉚釘
2A10 強度比2A01合金的高，用於製造工作溫度小於等於100攝氏度的航空器結構鉚釘
2A11 飛機的中等強度的結構件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建築結構件。航空器的中等強度的螺栓與鉚釘
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘等，建築與交通運輸工具結構件
2A14 形狀復雜的自由鍛件與模鍛件
2A16 工作溫度250~300攝氏度的航天航空器零件，在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙
2A17 工作溫度225~250攝氏底的航空器零件
2A50 形狀復雜的中等強度零件
2A60 航空器發動機壓氣機輪、導風輪、風扇、葉輪等
2A70 飛機蒙皮，航空器發動機活塞、導風輪、輪盤等
2A80 航空發動機壓氣機葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件
2A90 航空發動機活塞
3003 用於加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件，或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強度高的工作，如廚具、食物和化工產品處理與貯存裝置，運輸液體產品的槽、罐，以薄板加工的各種壓力容器與管道
3004 全鋁易拉罐罐身，要求有比3003合金更高強度的零部件，化工產品生產與貯存裝置，薄板加工件，建築加工件，建築工具，各種燈具零部件
3105 房間隔斷、檔板、活動房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶蓋、瓶塞等
3A21 飛機油箱、油路導管、鉚釘線材等；建築材料與食品等工業裝備等
5005 與3003合金相似，具有中等強度與良好的抗蝕性。用作導體、炊具、儀錶板、殼與建築裝飾件。陽極氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，並與6063合金的色調協調一致
5050 薄板可作為致冷機與冰箱的內襯板，汽車氣管、油管與農業灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、異形材和線材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強度與中等的靜態強度，用於製造飛機油箱、油管，以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金製品等
5056 鎂合金與電纜護套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線材廣泛用於加工農業捕蟲器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場合
5083 用於需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合，諸如艦艇、汽車和飛機板焊接件；需嚴格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鑽探設備、交通運輸設備、導彈元件、裝甲等
5086 用於需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合，例如艦艇、汽車、飛機、低溫設備、電視塔、鑽井裝置、運輸設備、導彈零部件與甲板等
5154 焊接結構、貯槽、壓力容器、船舶結構與海上設施、運輸槽罐
5182 薄板用於加工易拉罐蓋，汽車車身板、操縱盤、加強件、托架等零部件
5252 用於製造有較高強度的裝飾件，如汽車等的裝飾性零部件。在陽極氧化後具有光亮透明的氧化膜
5254 過氧化氫及其他化工產品容器
5356 焊接鎂含量大於3%的鋁-鎂合金焊條及焊絲
5454 焊接結構，壓力容器，海洋設施管道
5456 裝甲板、高強度焊接結構、貯槽、壓力容器、船舶材料
5457 經拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件
5652 過氧化氫及其他化工產品貯存容器
5657 經拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件，但在任何情況下必須確保材料具有細的晶粒組織
5A02 飛機油箱與導管，焊絲，鉚釘，船舶結構件
5A03 中等強度焊接結構，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來代替5A02合金
5A05 焊接結構件，飛機蒙皮骨架
5A06 焊接結構，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件
5A12 焊接結構件，防彈甲板
6005 擠壓型材與管材，用於要求強高大於6063合金的結構件，如梯子、電視天線等
6009 汽車車身板
6010 薄板：汽車車身
6061 要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業結構性，如製造卡車、塔式建築、船舶、電車、傢具、機械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063 建築型材，灌溉管材以及供車輛、台架、傢具、欄柵等用的擠壓材料
6066 鍛件及焊接結構擠壓材料
6070 重載焊接結構與汽車工業用的擠壓材料與管材
6101 公共汽車用高強度棒材、電導體與散熱器材等
6151 用於模鍛曲軸零件、機器零件與生產軋制環，供既要求有良好的可鍛性能、高的強度，又要有良好抗蝕性之用
6201 高強度導電棒材與線材
6205 厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件
6262 要求抗蝕性優於2011和2017合金的有螺紋的高應力零件
6351 車輛的擠壓結構件，水、石油等的輸送管道
6463 建築與各種器具型材，以及經陽極氧化處理後有明亮表面的汽車裝飾件
6A02 飛機發動機零件，形狀復雜的鍛件與模鍛件
7005 擠壓材料，用於製造既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的焊接結構，如交通運輸車輛的桁架、桿件、容器；大型熱交換器，以及焊接後不能進行固熔處理的部件；還可用於製造體育器材如網球拍與壘球棒
7039 冷凍容器、低溫器械與貯存箱，消防壓力器材，軍用器材、裝甲板、導彈裝置
7049 用於鍛造靜態強度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應力腐蝕開裂勇力的零件，如飛機與導彈零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6合金的相等，而韌性稍高
7050 飛機結構件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。製造這類零件對合金的要求是：抗剝落腐蝕、應力腐蝕開裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高
7072 空調器鋁箔與特薄帶材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材與管材的包覆層
7075 用於製造飛機結構及期貨 他要求強度高、抗腐蝕性能強的高應力結構件、模具製造
7175 用於鍛造航空器用的高強度結構性。T736材料有良好的綜合性能，即強度、抗剝落腐蝕與抗應力腐蝕開裂性能、斷裂韌性、疲勞強度都高
7178 供製造航空航天器的要求抗壓屈服強度高的零部件
7475 機身用的包鋁的與未包鋁的板材，機翼骨架、桁條等。其他既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的零部件
7A04 飛機蒙皮、螺釘、以及受力構件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等
7、【變形鋁及鋁合金狀態、代號】

1.范圍
本標准規定了變形鋁合金的狀態代號。
本標准適用於鋁及鋁加工產品。
2.基本原則
2.1基礎狀態代號用一個英文大寫字母表示。
2.2細分狀態代號採用基礎狀態代號後跟一位或多位阿拉伯數字表示。
2.3基本狀態代號
基本狀態分為5種
代號 名稱 說明與應用
F 自由加工狀態 適用於在成型過程中，對於加工硬化和熱處理條件特殊要求的產品，該狀態產品的力學性能不作規定。
O 退火狀態 適用於經完全退火獲得最低強度的加工產品。
H 加工硬化狀態 適用於通過加工硬化提高強度的產品，產品在加工硬化後可經過（也可不經過）使強度有所降低的附加熱處理。
W 固熔熱處理狀態 處理狀態 一種不穩定狀態，僅適用於經固溶熱處理後，室溫下自然時效的合金，該狀態代號僅表示產品處於自然時效階段。
T 熱處理狀態(不同於F、O、H狀態) 適用於熱處理後，經過（或不經過）加工硬化達到穩定的產品。T代號後面必須跟有一位或多位阿拉伯數字。

5. 無鉛焊錫的溫度多少

無鉛焊接裝配的基本工藝包括：a. 無鉛PCB製造工藝；b. 在焊錫膏中應用的96.5Sn/3.5Ag和95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu共晶和近似共晶合金系統；c. 用於波峰焊應用的99.3Sn/0.7Cu共晶合金系統；d. 用於手工焊接的99.3Sn/0.7Cu合金系統。盡管這些都是可行工藝，但具體實施起來還存在幾個大問題，如原料成本仍然高於標准Sn/Pb工藝、對濕潤度的限制有所增加、要求在波峰焊工藝中保持惰性空氣狀態(要有足量氮氣)以及可能將迴流焊溫度升到極限溫度范圍(235～245℃之間)而提高了對各種元件的熱性要求等等。 就無鉛替代物而言，現在並沒有一套獲得普遍認可的規范，經過與該領域眾多專業人士的多次討論，我們得出下面一些技術和應用要求： 金屬價格 許多裝配廠商都要求無鉛合金的價格不能高於63Sn/37Pb，但不幸的是現有的所有無鉛替代物成本都比63Sn/37Pb高出至少35%以上。在選擇無鉛焊條和焊錫絲時，金屬成本是其中最重要的因素；而在製作焊錫膏時，由於技術成本在總體製造成本中所佔比例相對較高，所以對金屬的價格還不那麼敏感。 熔點 大多數裝配廠家(不是所有)都要求固相溫度最小為150℃，以便滿足電子設備的工作溫度要求,最高液相溫度則視具體應用而定。 波峰焊用焊條：為了成功實施波峰焊，液相溫度應低於爐溫260℃。 手工/機器焊接用焊錫絲：液相溫度應低於烙鐵頭工作溫度345℃。 焊錫膏：液相溫度應低於迴流焊溫度250℃。對現有許多迴流焊爐而言，該溫度是實用溫度的極限值。許多工程師要求最高迴流焊溫度應低於225～230℃，然而現在沒有一種可行的方案來滿足這種要求。人們普遍認為合金迴流焊溫度越接近220℃效果越好，能避免出現較高迴流焊溫度是最理想不過的，因為這樣能使元件的受損程度降到最低，最大限度減小對特殊元件的要求，同時還能將電路板變色和發生翹曲的程度降到最低，並避免焊盤和導線過度氧化。 導電性好 這是電子連接的基本要求。 導熱性好 為了能散發熱能，合金必須具備快速傳熱能力。 較小固液共存溫度范圍 非共晶合金會在介於液相溫度和固相溫度之間的某一溫度范圍內凝固，大多數冶金專家建議將此溫度范圍控制在10℃以內，以便形成良好的焊點，減少缺陷。如果合金凝固溫度范圍較寬，則有可能會發生焊點開裂，使設備過早損壞。 低毒性 合金及其成分必須無毒，所以此項要求將鎘、鉈和汞排除在考慮范圍之外；有些人也要求不能採用有毒物質所提煉的副產品，因而又將鉍排除在外，因為鉍主要來源於鉛提煉的副產品。 具有良好的可焊性 在現有設備和免清洗型助焊劑條件下該合金應具備充分的潤濕度，能夠與常規免清洗焊劑一起使用。由於對波峰進行惰性處理的成本不太高，因此可以接受波峰焊加惰性環境的使用條件要求；但就SMT迴流焊而言，合金最好要具備在空氣下進行迴流焊的能力，因為對迴流焊爐進行惰性處理成本較高。 良好的物理特性(強度、拉伸度、疲勞度等) 合金必須能夠提供63Sn/37Pb所能達到的機械強度和可靠性，而且不會在通孔器件上出現突起的角焊縫(特別是對固液共存溫度范圍較大的合金)。 生產可重復性/熔點一致性 電子裝配工藝是一種大批量製造工藝，要求其重復性和一致性都保持較高的水平，如果某些合金的成分不能在大批量條件下重復製造，或者其熔點在批量生產時由於成分變化而發生較大變化，便不能給予考慮。3種以上成分構成的合金往往會發生分離或成分變化，使得熔點不能保持穩定，合金的復雜程度越高，其發生變化的可能性就越大。 焊點外觀 焊點的外觀應與錫/鉛焊料接近，雖然這並非技術性要求，但卻是接受和實施替代方案的實際需要。 供貨能力 當試圖為業界找出某種解決方案時，一定要考慮材料是否有充足的供貨能力。從技術的角度而言，銦是一種相當特別的材料，但是如果考慮全球范圍內銦的供貨能力，人們很快就會將它徹底排除在考慮范圍之外。 另外業界可能更青睞標准合金系統而不願選專用系統，標准合金的獲取渠道比較寬，這樣價格會比較有競爭性，而專用合金的供應渠道則可能受到限制，因此材料價格會大幅提高。 與鉛的兼容性 由於短期之內不會立刻全面轉型為無鉛系統，所以鉛可能仍會用在某些元件的端子或印刷電路板焊盤上。有些含鉛合金熔點非常低，會降低連接的強度，如某種鉍/錫/鉛合金的熔點只有96℃，使得焊接強度大為降低。 金屬及合金選擇 在各種候選無鉛合金中，錫(Sn)都被用作基底金屬，因為它成本很低，貨源充足，並具備理想的物理特性，如導電/導熱性和潤濕性，同時它也是63Sn/37Pb合金的基底金屬。通常與錫配合使用的其它金屬包括銀(Ag)、銦(In)、鋅(Zn)、銻(Sb)、銅(Cu)以及鉍(Bi)。 之所以選擇這些材料是因為它們與錫組成合金時一般會降低熔點，得到理想的機械、電氣和熱性能。表1列出了各種金屬的成本、密度、年生產能力和供貨方面的情況，另外在考察材料的供貨能力時，將用量因素加在一起作綜合考慮得出的結果會更加清晰，例如現在電子業界每年63Sn/37Pb的消耗量在4.5萬噸左右，其中北美地區用量約為1.6萬噸，此時只要北美有3%的裝配工廠採用含銦20%的錫/銦無鉛合金，其銦消耗量就將超過該金屬的全球生產能力。 近5年來業界推出了一系列合金成分建議，幷且對這些無鉛替代方案進行了評估。備選方案總數超過75個，但是主要方案則可以歸納為不到15個。面對所有候選合金，我們採用一些技術規范將選擇縮到一個較小的范圍內便於進行挑選。 銦 銦可能是降低錫合金熔點的最有效成分，同時它還具有非常良好的物理和潤濕性質，但是銦非常稀有，因此大規模應用太過昂貴。基於這些原因，含銦合金將被排除在進一步考慮范圍之外。雖然銦合金可能在某些特定場合是一個比較好的選擇，但就整個業界范圍而言則不太合適，另外差分掃描熱量測定也顯示77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔點很低，只有114℃，所以也不太適合某些應用。 鋅 鋅非常便宜，幾乎與鉛的價格相同，並且隨時可以得到，同時它在降低錫合金的熔點方面也具有非常高的效率。就鋅而言，其主要缺點在於它會與氧氣迅速發生反應，形成穩定的氧化物，在波峰焊過程中，這種反應的結果是產生大量錫渣，而更嚴重的是所形成的穩定氧化物將導致潤濕性變得非常差。也許通過惰性化或特種焊劑配方可以克服這些技術障礙，但現在人們要求在更大的工藝范圍內對含鋅方案進行論證，因此鋅合金在今後考慮過程中也會被排除在外。 鉍 鉍在降低錫合金固相溫度方面作用比較明顯，但對液相溫度卻沒有這樣的效果，因此可能會造成較大的固液共存溫度范圍，而凝固溫度范圍太大將導致焊腳提升。鉍具有非常好的潤濕性質和較好的物理性質，但鉍的主要問題是錫/鉍合金遇到鉛以後其形成的合金熔點會比較低，而在元件引腳或印刷電路板的焊盤上都會有鉛存在，錫/鉛/鉍的熔點只有96℃，很容易造成焊點斷裂。另外鉍的供貨能力可能會因鉛產量受到限制而下降，因為現在鉍主要還是從鉛的副產品中提煉出來，如果限制使用鉛，則鉍的產量將會大大減少。盡管我們也能通過直接開采獲取鉍，但這樣成本會比較高。基於這些原因，鉍合金也被排除在外。 四種和五種成分合金 由四種或五種金屬構成的合金為我們提供了一系列合金成分組合形式，各種可能性不勝枚舉。與雙金屬合金系統相比，大多數四或五金屬合金可以大幅降低固相溫度，但對降低液相溫度卻可能無所作為，因為大部分四或五金屬合金都不是共晶材料，這意味著在不同的溫度下會形成不同的金相形式，其結果就是迴流焊溫度不可能比簡單雙金屬系統所需的低。 另外一個問題是合金成分時常會發生變動，因此熔點也會變，這在四或五金屬合金中會經常遇到。由三種金屬組成的合金很難在焊錫膏內的錫粉中實現「同批」和「逐批」一致，在四種和五種金屬組成的合金中實現同樣的一致性其復雜和困難程度更大。 所以多元合金將被排除在進一步考慮范圍之外，除非某種多元合金成分具有比二元系統更好的特性。但就目前來看，業界還沒有找到哪種四或五金屬合金比二元或三元替代方案更好(無論在成本上還是性能上)。 表2列出一些主要無鉛替代方案，以及最終選用或不選用的原因，表中包括了單位重量價格、單位體積價格(對焊錫膏而言單位體積價格更具成本意義)以及熔點等信息，這些合金按照其液相溫度遞增順序排列。現根據每種焊接應用的特殊要求分別選出合適的合金。 先考慮焊條(波峰焊)和焊線(手工和機器焊接)。 對波峰焊用焊條的要求包括：a. 能在最高260℃錫爐溫度下進行連續焊接；b. 焊接缺陷(漏焊、橋接等)少；c. 成本盡可能低；d. 不會產生過多焊渣。 結果所有選中的合金都符合波峰焊要求，但99.3Sn/0.7Cu和95Sn/5Sb合金與其它替代方案相比能夠節省更多成本。比較而言，99.3Sn/0.7Cu的液相溫度比Sn/Sb合金低13℃，因此99.3Sn/0.7Cu成為波峰焊最佳候選方案。 手工焊用錫線的要求與上面焊條應用非常相似，成本考慮仍然居於優先地位，同時也要求能夠提供較好的潤濕和焊接能力。焊線用合金必須能夠很容易地拉成絲線，而且能用345～370℃的烙鐵頭進行焊接，99.3Sn/0.7Cu合金可以滿足這些要求。 與焊條和焊線相比，焊錫膏較少考慮合金成本，因為金屬成本在使用焊錫膏的製造流程總成本中所佔比重較少，選擇焊錫膏合金的主要要求是盡量降低迴流焊溫度。考察表中所列合金，可以發現液相溫度最低的是95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu(熔點217～218℃)和96.5Sn/3.5Ag(熔點221℃)。 這兩種合金都是較為合適的選擇並各具特點，相比之下Sn/Ag/Cu合金的液相溫度更低(雖然只有4℃)，而Sn/Ag合金則表現出更強的一致性和可重復製造性，並已在電子業界應用多年，一直保持很好的可靠性。有些主要跨國公司已經選擇共晶Sn/Ag合金進行評估作為無鉛替代方案，大多數大型跨國公司也開始對Sn/Ag/Cu合金作初步高級測試。 實測評估結果 波峰焊評測 將99.3Sn/0.7Cu合金裝入標准Electrovert Econopak Plus波峰焊機進行測試，這種波峰焊機配備有USI超聲波助焊劑噴塗系統、Vectaheat對流式預熱和「A」波CoN2tour惰性系統。測試在兩種無鉛印刷電路板上進行：帶OSP塗層的裸銅板和採用浸銀拋光的裸銅板(Alpha標准)，兩種電路板都採用固態含量2%且不含VOC的免清洗助焊劑(NR300A2)。另外作為對照，將同樣的電路板在相同設備上採用相同條件進行焊接，只是焊料用傳統63Sn/37Pb合金。 通過實驗可得出以下結論： 如果採用99.3Sn/0.7Cu合金，則有必要對波峰焊機進行惰性處理以確保得到適當的潤濕度，但不需要對波峰焊機或風道進行完全惰性處理，用CoN2tour公司的邊界惰性焊接系統即已足夠。 使用99.3Sn/0.7Cu焊接的電路板外觀與用63Sn/37Pb合金焊接的電路板沒有區別，焊點的光亮程度、焊點成型、焊盤潤濕和通孔上端上錫情況也基本一樣。 與Sn/Pb合金相比，Sn/Cu合金的橋接現象較少，但由於測試的條件有限，因此對這一點還需要作更進一步的研究。 99.3Sn/0.7Cu合金在260℃溫度條件下焊接非常成功，在245℃條件下也沒有問題。 採用Sn/Cu合金的幾個星期內銅的含量沒有發生變化，之所以關注這一問題，是因為銅在錫中的溶解度很低，而且與溫度有很大關系。在大批量生產中，電路板的銅吸收情況與用Sn/Pb合金時相同。 印製和迴流焊評測 針對Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金開發了一種新的助焊劑，以便在更高迴流焊溫度下得到較好的潤濕效果，因為迴流焊溫度較高時(比常規迴流焊溫度高20℃)要求助焊劑中的活性劑應具備更高的熱穩定性。另外如果在空氣中工作，迴流焊溫度較高還可能使普通免清洗助焊劑變色，所以這種助焊劑對高溫要有很強的承受能力。在95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金中使用UP系列焊錫膏時，即使空氣溫度達到240℃，它也不會變為棕色或琥珀色。 UP系列焊錫膏在印刷測試中表現非常好，測試時採用的是MPM UP2000印刷機，印刷條件包括6mil厚激光切割網板、印刷速度25mm/秒、網板開口間距16～50mil以及接觸式印刷，焊膏印出的輪廓非常清晰且表現出良好的脫模性能。另外這種焊錫膏在中止印刷後(停放超過一小時)再開始使用時無需進行攪拌，其網板使用壽命在8小時以上，粘性也可保持8小時。 迴流焊採用Electrovert Omniflo七溫區回焊爐，在空氣環境下進行焊接。回焊曲線如圖1，從圖中可看出溫度在200秒時間里以近似線性的速率上升到240℃，溫度高於熔點(221℃)的時間為45秒。 得出結論如下： UP系列焊錫膏95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu 88-3-M13表現出良好的印刷性。 無鉛焊錫膏能提供良好的粘力且能保持足夠的時間。 對測試板而言，95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金所需的240℃最高溫度是可以接受的。 迴流焊無需氮氣也能取得很好效果。 焊點光亮度好，與標准Sn/Pb合金相同。 助焊劑殘留物外觀(顏色及透明度)比採用Sn/Pb合金及普通助焊劑在標准熱風迴流焊(峰值溫度220℃，高於183℃的時間為45秒)後的情形好得多。 潤濕和擴散特性與Sn/Pb標准合金相同。 當使用沒有阻焊膜的裸FR-4板子時，過高的迴流焊溫度會使線路板出現嚴重變色(變深)，淺綠色阻焊膜會使變色看起來較輕，中/深綠色阻焊膜則使變色基本上看不出來。 有些元件經高溫迴流焊後會出現變色和氧化跡象，將這種無鉛焊料用於兩面都有表面安裝器件的電路板上時，建議在迴流焊後再安裝需作波峰焊接的底面SMD器件，以免過度受熱影響可焊性。 用UP系列96.5Sn/3.5Ag合金進行的測試所獲結果相似，只是迴流溫度提高了3～5℃。 其它特性 選擇一種簡單普通二元合金的最大好處在於它已經完成了大量測試且已被廣泛接受，如96.5Sn/3.5Ag合金已在某些電子領域應用了很長的時間。95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu現正接受同樣嚴格的測試，並在一些地方顯示出非常相似的性能和優點。 福特汽車公司對使用Sn/Ag合金的測試板和實際電子組件進行了熱循環試驗(-40℃～140℃)，已完成全面熱疲勞測試研究，另外他們還將無鉛組件用於整車中，測試結果顯示Sn/Ag合金的可靠性與Sn/Pb合金相差無幾甚至更好。摩托羅拉公司也已經完成了Sn/Ag和Sn/Pb合金的熱循環和振動研究，測試表明Sn/Ag合金完全合格，其它OEM廠商在各自的Sn/Ag和Sn/Ag/Cu合金研究中也得到了類似的結論。 根據研究結果，Sn/Ag和Sn/Pb在導電性、表面張力、導熱性和熱膨脹系數等各方面所取得結果大致相當(見表3)。 本文結論 通過上述討論，我們可以得到一個實際可行的標准無鉛焊接工藝，其基本內容包括： 對焊錫膏應用而言，可將95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu或96.5Sn/3.5Ag合金與UP系列助焊劑配合使用。 對波峰焊應用而言，焊錫條可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 對手工/機器焊接而言，焊錫線可使用99.3Sn/0.7Cu合金。 雖然上述方案還未能達到研究無鉛替代方案工程師們所確定的每項目標，但基本上能令人滿意，該方案最大限制在於96.5Sn/3.5Ag合金所要求的迴流焊溫度比Sn/Pb合金的要高20～30℃，因此迴流焊對元件的要求也有所提高。元器件供應商應與電子裝配廠密切合作以解決高溫迴流焊帶來的種種問題。 隨著新技術的發展，將來還會有更多更好的替代方案推出，這里討論的系統最大價值在於其它復雜系統可以根據它提供的標准進行參照比較。在考察更加復雜的系統之前，應多問下面一些可以定量回答的問題： 焊錫膏 1. 新的合金系統是否能將迴流焊溫度降至與Sn/Ag合金差不多的程度(Sn/Ag合金最低迴流焊溫度為240℃，而95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu合金的最低迴流焊溫度則為235℃)？ 2. 與Sn/Ag或Sn/Ag/Cu合金相比，金屬和焊錫膏的成本如何？ 3. 合金中各材料有沒有技術參數限制？各材料在技術參數范圍內變化時其固相和液相溫度的變化情況如何？ 焊條 1. 合金的成本如何？與Sn/Cu合金比較哪一個更貴？ 2. 合金是否具有Sn/Cu合金所沒有的優點？

6. 「合金」的定義是什麼

合金，就是兩種或兩種以上化學物質（至少有一組分為金屬）混合而成具有金屬特性的物質，一般由各組分熔合成均勻的液體，再經冷凝而得。
合金至少是以下三種中的一種：元素形成的單一相固態溶液，許多金屬相形成的混合物，金屬形成的金屬互化物。固態溶液的合金其微結構有單一相，部分為溶液的合金則是有二相或二相以上，其分布可能是勻相，也可能不是勻相，依材料冷卻過程的溫度變化而定。金屬互化物一般會有一種合金或純金屬包在另一種純金屬內。
合金被廣泛應用。在某些情況下，金屬組合可以降低材料的總成本，同時保留重要的性能。在其他情況下，金屬的組合賦予組成金屬元素協同性能，例如耐腐蝕性或機械強度。合金的例子有鋼、焊料、黃銅、白鑞、硬鋁、青銅和汞合金。
在實際應用中，合金成分通常以質量百分比來衡量，在基礎科學研究中，通常以原子分數來衡量。根據形成合金的原子排列，合金通常分為替代合金或間隙合金。
成分
金屬+其他金屬或非金屬
優點
硬度大、耐熱性好、抗腐蝕
方法
熔煉、燒結等
介紹

液態青銅，在鑄造過程中被澆注到模具中。

一盞黃銅燈
合金是化學元素的混合物，它形成不純的物質（混合物），保留了金屬的特性。合金與不純金屬的區別在於，它含有合金、主要金屬或基底金屬，這種金屬的名稱也可以是合金的名稱。其他成分可以是金屬，也可以非金屬，但是當與熔融基底混合時，它們將是可溶的並會溶解在混合物中。合金的機械性能通常與其單一成分的機械性能有很大不同。通常非常軟（可延展）的金屬，如鋁，可以通過與另一種軟金屬如銅合金化來改變。雖然這兩種金屬都非常柔軟和有延展性，但最終的鋁合金將具有更大的強度。在鐵中加入少量非金屬碳，以其巨大的延展性換取一種叫做鋼的合金的更大強度。由於鋼的強度非常高，但仍具有相當大的韌性，並且能夠通過熱處理而發生很大的變化，因此鋼是現代應用中最有用和最常見的合金之一。通過在鋼中添加