錫鉍合金如何拋光

A. 合金在日常生活、工業生產、科技和軍事等方面的應用

我們常將兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合（物理變化）而成具有金屬特性的物質叫做合金。
編輯本段合金的分類及通性
英文：alloy
合金的分類
根據結構的不同，合金主要類型是： (1)混合物合金（共熔混合物），當液態合金凝固時，構成合金的各組分分別結晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等； (2)固熔體合金，當液態合金凝固時形成固溶體的合金，如金銀合金等； (3)金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。 合金的許多性能優於純金屬，故在應用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。
合金的通性
各類型合金都有以下通性： (1)多數合金熔點低於其組分中任一種組成金屬的熔點； (2)硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大；（特例：鈉鉀合金是液態的，用於原子反應堆里的導熱劑） (3)合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。利用合金的這一特性，可以製造高電阻和高熱阻材料。還可製造有特殊性能的材料，如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼，適用於化學工業。 (4)有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼) 2.常見合金 球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、18K黃金、18K白金。
編輯本段鋼鐵
鋼鐵簡介
鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機械性能起著主要作用，故統稱為鐵碳合金。它是工程技術中最重要、用量最大的金屬材料。
分類及性質
按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼與生鐵兩大類，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。碳鋼是最常用的普通鋼，冶煉方便、加工容易、價格低廉，而且在多數情況下能滿足使用要求，所以應用十分普遍。按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構和性能發生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。經常加入鋼中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。我國合金鋼的資源相當豐富，除Cr、Co不足，Mn品位較低外，W、Mo、V、Ti和稀土金屬儲量都很高。21世紀初，合金鋼在鋼的總產量中的比例將有大幅度增長。
關於生鐵
含碳量2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據生鐵中碳存在的形態不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。白口鐵中碳以Fe3C形態分布，斷口呈銀白色，質硬而脆，不能進行機械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態分布的稱灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機械性能、加工性能接近於鋼。在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵，如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應用。針對此塊精英人才，也是目前我國最稀缺的，目前收納鐵合金人較多的有鋼鐵英才網，是鐵合金行業人才的一個專業性招聘、求職網站。
編輯本段鋁合金
簡介
鋁合金塑材
鋁是分布較廣的元素，在地殼中含量僅次於氧和硅，是金屬中含量最高的。純鋁密度較低，為2.7 g/cm3，有良好的導熱、導電性(僅次於Au、Ag、Cu)，延展性好、塑性高，可進行各種機械加工。鋁的化學性質活潑，在空氣中迅速氧化形成一層緻密、牢固的氧化膜，因而具有良好的耐蝕性。但純鋁的強度低，只有通過合金化才能得到可作結構材料使用的各種鋁合金。
特點與性質
鋁合金的突出特點是密度小、強度高。鋁中加入Mn、Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性，良好的塑性和較高的強度，稱為防銹鋁合金，用於製造油箱、容器、管道、鉚釘等。硬鋁合金的強度較防銹鋁合金高，但防蝕性能有所下降，這類合金有Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mg-Zn系。新近開發的高強度硬鋁，強度進一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構件。Al-Li合金可製作飛機零件和承受載重的高級運動器材。
應用
目前高強度鋁合金廣泛應用於製造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運行速度，並具有抗海水侵蝕，避磁性等特點。
編輯本段鋁合金 概述
鋁合金 鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械製造、船舶及化學工業中已大量應用。隨著近年來科學技術以及工業經濟的飛速發展，對鋁合金焊接結構件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發展，同時焊接技術的發展又拓展了鋁合金的應用領域，因此鋁合金的焊接技術正成為研究的熱點之一。 純鋁的密度小（ρ=2.7g/m3），大約是鐵的 1/3，熔點低（660℃），鋁是面心立方結構，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易於加工，可製成各種型材、板材。抗腐蝕性能好；但是純鋁的強度很低，退火狀態 σb 值約為8kgf/mm2，故不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗，人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度，σb 值分別可達 24～60kgf/mm2。這樣使得其「比強度」（強度與比重的比值 σb/ρ）勝過很多合金鋼，成為理想的結構材料，廣泛用於機械製造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面，飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金製造，以減輕自重。採用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結構重量可減輕50%以上。 鋁合金密度低，但強度比較高，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，。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、建築用門窗等。 鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。形變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。 一些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，鋁鋅合金和鋁稀土合金，其中鋁硅合金又有簡單鋁硅合金（不能熱處理強化，力學性能較低，鑄造性能好），特殊鋁硅合金（可熱處理強化，力學性能較高，鑄造性能良好）， 祥雲火炬 2008年北京奧運會火炬「祥雲」就是鋁。
編輯本段純鋁產品
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LU（鋁、工業用的）表示。 飛機 各種飛機都以鋁合金作為主要結構材料。飛機上的蒙皮、梁、肋、桁條、隔框和起落架都可以用鋁合金製造。飛機依用途的不同，鋁的用量也不一樣。著重於經濟效益的民用機因鋁合金價格便宜而大量採用，如波音767客機採用的鋁合金約占機體結構重量 81%。軍用飛機因要求有良好的作戰性能而相對地減少鋁的用量，如最大飛行速度為馬赫數 2.5的F-15高性能戰斗機僅使用35.5%鋁合金有些鋁合金有良好的低溫性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氫和液氧環境下工作，它與濃硝酸和偏二甲肼不起化學反應,具有良好的焊接性能,因而是製造液體火箭的好材料。發射「阿波羅」號飛船的「土星」 5號運載火箭各級的燃料箱、氧化劑箱、箱間段、級間段、尾段和儀器艙都用鋁合金製造。 太空梭的乘員艙、前機身、中機身、後機身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用鋁合金製做的。各種人造地球衛星和空間探測器的主要結構材料也都是鋁合
編輯本段鍛造的修傷工藝
修傷是鋁合金模鍛工藝中的重要一環。由於鋁合金在高溫下較軟，粘性大，流動性差，容易粘模並產生各種表面缺陷(折疊、毛刺、裂紋等)，在進行下一道工序前，必須打磨、修傷，將表面缺陷清除干凈，否則在後續工序中缺陷將進一步擴大，甚至引起鍛件報廢。 修傷用的工具有風動砂輪機、風動小銑刀、電動小銑刀及扁鏟等。修傷前先經腐蝕查清缺陷部位，修傷處要圓滑過渡，其寬度應為深度的5～10倍。
編輯本段壓力加工鋁合金
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。
編輯本段鋁材
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。 鋁合金板材
1.鋁塑板
鋁塑板是由經過表面處理並用塗層烤漆的3003鋁錳合金、5005鋁鎂合金板材作為表面，PE塑料作為芯層，高分子粘結膜經過一系列工藝加工復合而成的新型材料。它既保留了原組成材料（鋁合金板、非金屬聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原組成材料的不足，進而獲得了眾多優異的材料性質。產品特性：艷麗多彩的裝飾性、耐候、耐蝕、耐創擊、防火、防潮、隔音、隔熱、抗震性、質輕、易加工成型、易搬運安裝等特性。 鋁塑板規格： 厚度：3mm、4mm、6mm、8mm 寬度：1220mm、1500mm 長度：1000mm、2440mm、3000mm、6000mm 鋁塑板標准尺寸：1220*2440mm 鋁塑板用途：可應用於幕牆、內外牆、門廳、飯店、商店、會議室等的裝飾外，還可用於舊建築的改建，用作櫃台、傢具的面層、車輛的內外壁等。
2.鋁單板
鋁單板均與採用世界知名大企業的優質鋁合金加工而成，再經表面噴塗美國PPG、或阿克蘇PVDF氟碳烤漆精製而成，鋁單板主要由面板、加強筋骨，掛耳等組成。 鋁單板特點：輕量化，剛性好、強度高、不燃燒性、防火性佳、加工工藝性好、色彩可選性廣、裝飾效果極佳、易於回收、利於環保。 鋁單板應用：建築幕牆、柱樑、陽台、隔板包飾、室內裝飾、廣告標志牌、車輛、傢具、展台、儀器外殼、地鐵海運工具等。
3.鋁蜂窩板
鋁蜂窩板採用復合蜂窩結構，選用優質的3003H24合金鋁板或5052AH14高錳合金鋁板為基材，與鋁合金蜂窩芯材熱壓復合成型。鋁蜂窩板從面板材質、形狀、接縫、安裝系統到顏色、表面處理為建築師提供豐富的選擇，能夠展示豐富的屋面表現效果，具有卓越的設計自由度。它是具有施工便捷、綜合性能理想、保溫效果顯著的新型材料，它的卓越性能吸引了人們的眼球。 鋁蜂窩板並無標准尺寸，所有板材均根據設計圖紙由工廠訂制而成，廣泛地應用於大廈外牆裝飾（特別適用於高層的建築）內牆天花吊頂、牆壁隔斷、房門及保溫車廂、廣告牌等等領域。該產品將為我國建材市場注入綠色、環保、節能的鮮活動力。
4.鋁蜂窩穿孔吸音吊頂板
鋁蜂窩穿孔吸音吊頂板的構造結構為穿孔鋁合金面板與穿孔背板，依靠優質膠粘劑與鋁蜂窩芯直接粘接成鋁蜂窩夾層結構，蜂窩芯與面板及背板間貼上一層吸音布。由於蜂窩鋁板內的蜂窩芯分隔成眾多的封閉小室，阻止了空氣流動，使聲波受到阻礙，提高了吸聲系數（可達到0.9以上），同時提高了板材自身強度，使單塊板材的尺寸可以做到更大，進一步加大了設計自由度。可以根據室內聲學設計，進行不同的穿孔率設計，在一定的范圍內控制組合結構的吸音系數，既達到設計效果，又能夠合理控製造價。通過控制穿孔孔徑、孔距，並可根據客戶使用要求改變穿孔率，最大穿孔率<30%，孔徑一般選用∮2.0、∮2.5、∮3.0等規格，背板穿孔要求與面板相同，吸音布採用優質的無紡布等吸聲材料。適用於地鐵、影劇院、電台、電視台、紡織廠和躁聲超標準的廠房以及體育館等大型公共建築的吸聲牆板、天花吊頂板。
編輯本段鑄造鋁合金
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。 為了獲得各種形狀與規格的優質精密鑄件，用於鑄造的鋁合金一般具有以下特性。 （1）有填充狹槽窄縫部分的良好流動性 （2）有比一般金屬低的熔點，但能滿足極大部分情況的要求 （3）導熱性能好，熔融鋁的熱量能快速向鑄模傳遞，鑄造周期較短 （4）熔體中的氫氣和其他有害氣體可通過處理得到有效的控制 （5）鋁合金鑄造時，沒有熱脆開裂和撕裂的傾向 （6）化學穩定性好，抗蝕性能強 （7）不易產生表面缺陷，鑄件表面有良好的表面光潔度和光澤，而且易於進行表面處理 （8）鑄造鋁合金的加工性能好，可用壓模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型鑄造模進行鑄造生產，也可用真空鑄造、低壓和高壓鑄造、擠壓鑄造、半固態鑄造、離心鑄造等方法成形，生產不同用途、不同品種規格、不同性能的各種鑄件。 鑄造鋁合金在轎車上是得到了廣泛應用，如發動機的缸蓋、進氣歧管、活塞、輪轂、轉向助力器殼體等。
編輯本段高強度鋁合金
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防銹鋁合金類、硬鋁合金類、超硬鋁合金類、鍛鋁合金類、鋁鋰合金類。
編輯本段鋁合金缺陷修復
鋁合金在生產過程中，容易出現縮孔、砂眼、氣孔和夾渣等鑄造缺陷。如何修復鋁合金鑄件氣孔等缺陷呢？如果用電焊、氬焊等設備來修補，由於放熱量大，容易產生熱變形等副作用，無法滿足補焊要求。 冷焊修復機是利用高頻電火花瞬間放電、無熱堆焊原理來修復鑄件缺陷。由於冷焊熱影響區域小，不會造成基材退火變形，不產生裂紋、沒有硬點、硬化現象。而且熔接強度高，補材與基體同時熔化後的再凝固，結合牢固，可進行磨、銑、銼等加工，緻密不脫落。冷焊修復機是修補鋁合金氣孔、砂眼等細小缺陷的理想方法。
編輯本段鋁合金典型用途
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℃。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℃的結構鉚釘 2A02 工作溫度200~300℃的渦輪噴氣發動機的軸向壓氣機葉片 2A06 工作溫度150~250℃的飛機結構及工作溫度125~250℃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℃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℃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℃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

B. 表面裝貼技術

無鉛焊接
考慮到環境和健康的因素，歐盟已通過立法將在2008年停止使用含鉛釺料，美國和日本也正積極考慮通過立法來減少和禁止鉛等有害元素的使用。 鉛的毒害目前全球電子行業用釺料每年消耗的鉛約為20000t，大約佔世界鉛年總產量的5%。鉛和鉛的化合物已被環境保護機構(EPA)列入前17種對人體和環境危害最大的化學物質之一。 無鉛釺料 目前常用的含鉛合金焊料粉末有錫一鉛（Sn-Pb）、錫一鉛一銀（Sn-Pb-Ag）、錫一鉛一鉍（Sn-Pb-Bi）等，常用的合金成分為63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。不同合金比例有不同的熔化溫度。對於標準的Sn63和Sn62焊料合金來說，迴流溫度曲線的峰值溫度在203到230度之間。然而，大部分的無鉛焊膏的熔點比Sn63合金高出30至45度，因此， 無鉛釺料的基本要求目前國際上公認的無鉛釺料定義是:以Sn為基體，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而Pb的質量分數在0.2%以下的主要用於電子組裝的軟釺料合金。無鉛釺料不是新技術，但今天的無鉛釺料研究是要尋求年使用量為5～6萬噸的Sn-Pb釺料的替代產品。因此，替代合金應該滿足以下要求:

(1)其全球儲量足夠滿足市場需求。某些元素，如銦和鉍，儲量較小，因此只能作為無鉛釺料中的微量添加成分;
(2)無毒性。某些在考慮范圍內的替代元素，如鎘、碲是有毒的。而某些元素，如銻，如果改變毒性標準的話，也可以認為是有毒的;
(3)能被加工成需要的所有形式，包括用於手工焊和修補的焊絲;用於釺料膏的焊料粉;用於波峰焊的焊料棒等。不是所有的合金能夠被加工成所有形式，如鉍的含量增加將導致合金變脆而不能拉拔成絲狀;
(4)相變溫度(固/液相線溫度)與Sn-Pb釺料相近;
(5)合適的物理性能，特別是電導率、熱導率、熱膨脹系數;
(6)與現有元件基板/引線及PCB材料在金屬學性能上兼容;
(7)足夠的力學性能:剪切強度、蠕變抗力、等溫疲勞抗力、熱機疲勞抗力、金屬學組織的穩定性;
(8)良好的潤濕性;
(9)可接受的成本價格。

新型無鉛釺料的成本應低於 22.2/kg，因此其中In的質量分數應小於1.5%，Bi含量應小於2.0%。 早期的研發計劃集中於確定新型合金成分、多元相圖研究和潤濕性、強度等基本性能考察。後期的研發計劃主要集中於五種合金系列:SnCu、SnAg、SnAgCu、SnAgCuSb和SnAgBi。並深入探討其疲勞性能、生產行為和工藝優化。 表2.3 NCMS美國國家製造科學中心提出的無鉛釺料性能評價標准 IPC也於2000年6月發布了研究報告「A guide line for assembly of lead-free electronics」。

目前國際上關於無鉛釺料的主要結論如下:現在已經有很多種無鉛釺料面世沒有一種能夠為SnPb釺料的直接替代提供全面的解決方案。

(1)對於某些特殊的工藝過程，某些特定的無鉛釺料可以實現直接替代;
(2)目前而言，最吸引人的無鉛釺料是Sn-Ag-Cu系列。其他有潛力的組合包括Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag和Sn-Ag-Bi;
(3)目前還沒有合適的高鉛高熔點釺料的無鉛替代品;
(4)目前看來，釺劑的化學系統不需要進行大的變動;
(5)無鉛釺料形成焊點的可靠性優於SnPb合金。

幾種無鉛釺料的對比

(1)SnCu:價格最便宜;熔點最高;力學性能最差。
(2)SnAg:力學性能良好，可焊性良好，熱疲勞可靠性良好，共晶成分時熔點為221℃。SnAg和SnAgCu組合之間的差異很小，其選擇主要取決於價格、供貨等其他因素。
(3)SnAgCu(Sb):直到最近幾年才知道Sn-Ag-Cu之間存在三元共晶，且其熔點低於Sn-Ag共晶，當然該三元共晶的准確成分還存在爭議。與Sn-Ag和Sn-Cu相比，該組合的可靠性和可焊性更好。而且加入0.5%Sb後還可以進一步提高其高溫可靠性。
(4)SnAgBi(Cu)(Ge):熔點較低，200～210℃;可靠性良好;在所有無鉛釺料中可焊性最好，已得到Matsushita確認;加入Cu或Ge可進一步提高強度;缺點是含Bi帶來潤濕角上升缺陷的問題。
(5)SnZnBi:熔點最接近於Sn-Pb共晶;但含Zn帶來很多問題，如釺料膏保存期限、大量活性釺劑殘渣、氧化問題、潛在腐蝕性問題。目前不推薦使用。 2.2 選擇合金 由上，本次迴流工藝設計焊料合金採用Sn/Ag/Cu合金（Sn/Ag3.0/Cu0.5），因為該合金被認為是國際工業中的首選並且得到了工業和研究公會成員的推薦。因為雖然一些公會還提議並且研究了另一種合金Sn/0.7Cu（質量百分比），一些企業在生產中也有採用這種合金。但是相對Sn/Cu合金的可靠性和可濕性，另外考慮到在迴流焊和波峰焊中採用同種合金，Sn/Ag/Cu合金便成為工藝發展試驗最好的選擇。 Sn/Ag3.0/Cu0.5合金性能： 溶解溫度：固相線217℃/液相線220℃；成本：0.10美元/cm3 與Sn/Cu焊料價格比：2.7 機械強度：48kg/mm2 延伸率：75％ 濕潤性：良 由Sn/Ag/Cu合金性能可知：焊料合金熔融溫度比原Sn/Pb合金高出36℃，形成商品化後的價格也比原來提高。工藝焊接溫度採用日本對此合金焊料的推薦工藝曲線，見圖2.1。
日本推薦的無鉛迴流焊典型工藝曲線 說明：推薦的工藝曲線上有三個重要點：

（1） 預熱區升溫速度要盡量慢一些（選擇數值2～3℃/s），以便控制由焊膏的塌邊而造成焊點的橋接、焊錫球等。
（2） 預熱要求必須在（45～90sec、120～160℃）范圍內，以控制由PCB基板的溫差及焊劑性能變化等因素而發生迴流焊時的不良。
（3） 焊接的最高溫度在230℃以上，保持20～30sec，以保證焊接的濕潤性。 冷卻速度選擇-4℃/s 6 迴流焊中出現的缺陷及其解決方案 焊接缺陷可以分為主要缺陷、次要缺陷和表面缺陷。凡使SMA功能失效的缺陷稱為主要缺陷；次要缺陷是指焊點之間潤濕尚好，不會引起SMA功能喪失，但有影響產品壽命的可能的缺陷；表面缺陷是指不影響產品的功能和壽命。它受許多參數的影響，如焊膏、基板、元器件可焊性、印刷、貼裝精度以及焊接工藝等。我們在進行SMT工藝研究和生產中，深知合理的表面組裝工藝技術在控制和提高SMT生產質量中起著至關重要的作用。

迴流焊中的錫珠

(1) 迴流焊中錫珠形成的機理 迴流焊中出現的錫珠（或稱焊料球），常常藏於矩形片式元件兩焊端之間的側面或細間距引腳之間，如圖6.1、6.2。在元件貼裝過程中，焊膏被置於片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印製板穿過迴流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良，液態焊料會因收縮而使焊縫填充不充分，所有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態焊料會從焊縫流出，形成錫珠。因此，焊料與焊盤和器件引腳的潤濕性差是導致錫珠形成的根本原因。 圖6.1 片式元件一例有粒度稍大的錫球 圖6.2 比引腳四周有分散的錫球 錫膏在印刷工藝中，由於模板與焊盤對中偏移，若偏移過大則會導致鍋膏漫流到焊盤外，加熱後容易出現錫珠。貼片過程中Z軸的壓力是引起錫珠的一項重要原因，往往不被人們歷注意，部分貼片機由於Z鈾頭是依據元件的厚度來定位．故會引起元件貼到PCB上一瞬間將錫蕾擠壓到焊盤外的現象，這部分組喜明顯會引起錫珠。這種情況下產生的錫珠尺寸稍大，通常只要重新調節Z鈾高度，就能防止錫珠的產生。

(2) 原因分析與控制方法 造成焊料潤濕性差的原因很多，以下主要分析與相關工藝有關的原因及解決措施:

(1) 迴流溫度曲線設置不當。焊膏的迴流與溫度和時間有關，如果未到達足夠的溫度或時間，焊膏就不會迴流。預熱區溫度上升速度過快，時間過短，使焊膏內部的水分和溶劑未完全揮發出來，到達迴流焊溫區時，引起水分、溶劑沸騰，濺出錫珠。實踐證明，將預熱區溫度的上升速度控制在1～4℃/s是較理想的。

(2) 如果總在同一位置上出現錫珠，就有必要檢查金屬模板設計結構。模板開口尺寸腐蝕精度達不到要求，焊盤尺寸偏大，以及表面材質較軟(如銅模板)，會造成印刷焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋接，這種情況多出現在對細間距器件的焊盤印刷時，迴流焊後必然造成引腳間大量錫珠的產生。因此，應針對焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇適宜的模板材料及模板製作工藝來保證焊膏印刷質量。

(3) 如果從貼片至迴流焊的時間過長，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑變質、活性降低，會導致焊膏不迴流，產生錫珠。選用工作壽命長一些的焊膏(我們認為至少4h)，則會減輕這種影響。

(4) 另外，焊膏錯印的印製板清洗不充分，會使焊膏殘留於印製板表面及通孔中。迴流焊之前，貼放元器件時，使印刷焊膏變形。這些也是造成錫珠的原因。因此應加強操作者和工藝人員在生產過程中的責任心，嚴格遵照工藝要求和操作規程進行生產，加強工藝過程的質量控制。 6.2 立片問題(曼哈頓現象) 形片式元件的一端焊接在焊盤上，而另一端則翹立，這種現象就稱為曼哈頓現象，見圖6.5。引起這種現象的主要原因是元件兩端受熱不均勻，焊膏熔化有先後所致。在以下情況會造成元件兩端受熱不均勻: 圖6.5 立片現象 圖6.6 元件偏離焊盤故兩側受力不平衡產生立片現象 。

(1)元件排列方向設計不正確。我們設想在迴流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的迴流焊限線，一旦焊膏通過它就會立即熔化，如圖6.7所示。片式矩形元件的一個端頭先通過迴流焊限線，焊膏先熔化，完全浸潤元件端頭的金屬表面，具有液態表面張力;而另一端未達到183℃液相溫度，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接力，該力遠小於迴流焊焊膏的表面張力，因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。因此，應保持元件兩端同時進入迴流焊限線，使兩端焊盤上的焊膏同時熔化，形成均衡的液態表面張力，保持元件位置不變。 圖6.7 焊盤一側錫青末熔化．兩焊盤張力不平衡就會出現立碑。

(2)在進行汽相焊接時印製電路組件預熱不充分。汽相焊是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和PCB焊盤上時，釋放出熱量而熔化焊膏。汽相焊分平衡區和飽和蒸汽區，在飽和蒸汽區焊接溫度高達217℃，在生產過程中我們發現，如果被焊組件預熱不充分，經受100℃以上的溫差變化，汽相焊的汽化力很容易將小於1206封裝尺寸的片式元件浮起，從而產生立片現象。我們通過將被焊組件在高低溫箱內145～150℃的溫度下預熱1～2min，然後在汽相焊的平衡區內再預熱1min左右，最後緩慢進入飽和蒸汽區焊接，消除了立片現象。

(3)焊盤設計質量的影響。若片式元件的一對焊盤尺寸不同或不對稱，也會引起印刷的焊膏量不一致，小焊盤對溫度響應快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所以，當小焊盤上的焊膏熔化後，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現立片現象。嚴格按標准規范進行焊盤設計是解決該缺陷的先決條件。 6.3 橋接 橋接也是SMT生產中常見的缺陷之一，它會引起元件之間的短路，遇到橋接必須返修。橋接這發生的過程。

(1)焊膏質量問題 錫膏中金屬含量偏高，特別是印刷時間過久後．易出現金屬含量增高；焊膏黏度低，預熱後漫流到焊盤外；焊膏塌落度差，預熱後漢漫到焊盤外，均會導致IC引腳橋接。 解決辦法是調整錫膏。

(2)印刷系統 印刷機重復精度差，對位不齊，錫膏印刷到銀條外，這種情況多見於細間距QFP生產；鋼板對位不好和PCB對位不好以及鋼板窗口尺寸／厚度設計不對與PCB焊盤設計合金鍍層不均勻，導致的錫膏量偏多，均會造成橋接。 解決方法是調整印刷機，改善PCB焊盤塗覆層。

(3)貼放 貼放壓力過大，錫膏受壓後浸沉是生產中多見的原因，應調整Z軸高度。若有貼片精度不夠，元件出現移位及IC引腳變形，則應針對原因改進。

(4)預熱 升溫速度過快，錫膏中溶劑來不及揮發。 6.4 吸料／芯吸現象 芯吸現象又稱抽芯現象是常見焊接缺陷之一如圖6.8，多見於汽相迴流焊中。芯吸現象是焊料脫離焊盤沿引腳上行到引腳與晶元本體之間，會形成嚴重的虛焊現象。 圖6.8 芯吸現象 產生的原因通常認為是元件引腳的導熱率大．升溫迅速，以致焊料優先潤濕引腳，焊料與引腳之間的潤濕力遠大於焊料與焊盤之間的潤濕力，引腳的上翹更會加劇芯吸現象的發生。在紅外迴流焊中，PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線的優良吸收介質，而引腳卻能部分反射紅外線，相比而言，焊料優先熔化，它與焊盤的潤濕力大於它與引腳之間的潤濕力，故焊料不會沿引腳上升，發生芯吸現象的概率就小很多。 解決辦法是：在汽相迴流焊時應首先將SMA充分預熱後再放入汽相爐中；應認真檢查和保證PCB板焊盤的可焊性，可焊性不好的PCB不應用於生產；元件的共面性不可忽視，對共面性不良的器件不應用於生產。 6.5 焊接後印製板阻焊膜起泡 印製板組件在焊接後，會在個別焊點周圍出現淺綠色的小泡，嚴重時還會出現指甲蓋大小的泡狀物，不僅影響外觀質量，嚴重時還會影響性能，是焊接工藝中經常出現的問題之一。 阻焊膜起泡的根本原因，在於阻焊膜與陽基材之間存在氣體/水蒸氣。微量的氣體/水蒸氣會夾帶到不同的工藝過程，當遇到高溫時，氣體膨脹，導致阻焊膜與陽基材的分層。焊接，焊盤溫度相對較高，故氣泡首先出現在焊盤周圍。 現在加工過程經常需要清洗，乾燥後再做下道工序，如腐刻後，應乾燥後再貼阻焊膜，此時若乾燥溫度不夠，就會夾帶水汽進入下道工序。PCB加工前存放環境不好，濕度過高，焊接時又沒有及時乾燥處理；在波峰焊工藝中，經常使用含水的助焊劑，若PCB預熱溫度不夠，助焊劑中的水汽會沿通孔的孔壁進入到PCB基板的內部，焊盤周圍首先進入水汽，遇到焊接高溫後這些情況都會產生氣泡。 解決辦法是； (1)應嚴格控制各個環節，購進的PCB應檢驗後入庫．通常標准情況下，不應出現起泡現象； (2)PCB應存放在通風乾燥環境下，存放期不超過6個月； (3)PCB在焊接前應放在烘箱中預烘105℃／4h～6h； 6.6 PCB扭曲 PCB扭曲問題是SMT大生產中經常出現的問題，它會對裝配及測試帶來相當大的影響，因此在生產中應盡量避免這個問題的出現，PCB扭曲的原因有如下幾種： (1) PCB本身原材料選用不當，PCB的Tg低，特別是紙基PCB，其加工溫度過高，會使PCB變彎曲。 (2) PCB設計不合理，元件分布不均會造成PCB熱應力過大，外形較大的連接器和插座也會影響PCB的膨脹和收縮，乃至出現永久性的扭曲。 (3)雙面PCB，若一面的銅箔保留過大(如地線)，而另一面銅箔過少，會造成兩面收縮不均勻而出現變形。 (4)迴流焊中溫度過高也會造成PCB的扭曲。 針對上述原因，其解決辦法如下：在價格和空間容許的情況下，選用Tg高的PCB或增加PCB的厚度，以取得最佳長寬比；合理設計PCB，雙面的鋼箔面積應均衡，在沒有電路的地方布滿鋼層，並以網路形式出現，以增加PCB的剛度，在貼片前對PCB進行預熱，其條件是105℃／4h；調整夾具或夾持距離，保證PCB受熱膨脹的空間；焊接工藝溫度盡可能調低；已經出現輕度扭曲時，可以放在定位夾具中，升溫復位，以釋放應力，一般會取得滿意的效果。 6.7 IC引腳焊接後引腳開路/虛焊 IC引腳焊接後出現部分引腳虛焊，是常見的焊接缺陷，產生的原因很多，主要原因，一是共面性差，特別是QFP器件．由於保管不當，造成引腳變形，有時不易被發現(部分貼片機沒有檢查共面性的功能)，產生的過程如圖6.9所示。 圖6.9 共面性差的元件焊接後出現需焊 因此應注意器件的保管，不要隨便拿取元件或打開包裝。二是引腳可焊性不好。IC存放時間長，引腳發黃，可焊性不好也會引起虛焊，生產中應檢查元器件的可焊性，特別注意比存放期不應過長(製造日期起一年內)，保管時應不受高溫、高濕，不隨便打開包裝袋。三是錫膏質量差，金屬含量低，可焊性差，通常用於QFP器件的焊接用錫膏，金屬含量應不低於90％。四是預熱溫度過高，易引起IC引腳氧化，使可焊性變差。五是模板窗口尺寸小，以致錫膏量不夠。通常在模板製造後，應仔細檢查模板窗口尺寸，不應太大也不應太小，並且注意與PCB焊盤尺寸相配套。 6.8片式元器件開裂 在SMC生產中，片式元件的開裂常見於多層片式電容器(MLCC)，其原因主要是效應力與機械應力所致。 (1)對於MLCC類電容來講，其結構上存在著很大的脆弱性，通常MLCC是由多層陶瓷電容疊加而成，強度低，極不耐受熱與機械力的沖擊。 (2)貼片過程中，貼片機z軸的吸放高度，特別是一些不具備z軸軟著陸功能的貼片機，吸放高度由片式元件的厚度而不是由壓力感測器來決定，故元件厚度的公差會造成開裂。 (3)PCB的曲翹應力，特別是焊接後，曲翹應力容易造成元件的開裂。 (4)一些拼板的PCB在分割時，會損壞元件。 預防辦法是：認真調節焊接工藝曲線，特別是預熱區溫度不能過低；貼片時應認真調節貼片機z軸的吸放高度；應注意拼板的刮刀形狀；PCB的曲翹度．特別是焊接後的曲翹度，應有針對性的校正，如是PCB板材質量問題，需另重點考慮。 6.9其他常見焊接缺陷 （1）差的潤濕性 差的潤濕性，表現在PCB焊盤吃錫不好或元件引腳吃錫不好。 產生的原因：元件引腳PCB焊盤已氧化/污染；過高的迴流焊溫度；錫膏的質量差。均會導致潤濕性差，嚴重時會出現虛焊。 （2）錫量很少 錫量很少，表現在焊點不飽滿，IC引腳根彎月面小。 產生原因：印刷模板窗口小；燈芯現象(溫度曲線差)；錫膏金屬含量低。這些均會導致錫量小，焊點強度不夠。 （3）引腳受損 引腳受損，表現在器件引腳共面性不好或彎曲，直接影響焊接質量。 產生原因：運輸／取放時碰壞。為此應小心地保管元器件，特別是FQFP。 （4）污染物覆蓋了焊盤 污染物覆蓋了焊盤，生產中時有發生。 產生原因：來自現場的紙片；來自卷帶的異物；人手觸摸PCB焊盤或元器件；字元圖位置不對。因而生產時應注意生產現場的清潔，工藝應規范。 （5）錫膏量不足 錫膏量不足，生產中經常發生的現象。 產生原因：第一塊PCB印刷/機器停止後的印刷；印刷工藝參數改變；鋼板窗口堵塞；錫膏品質變壞。上述原因之一，均會引起錫音量不足，應針對性解決問題。 （6）錫膏呈角狀 錫膏呈角狀，生產中經常發生，且不易發現、嚴重時會連焊。 產生原因：印刷機的抬網速度過快；模板孔壁不光滑，易使錫膏呈元寶狀。 7 總結 目前國內外已經對無鉛焊接技術進行了大量的研究，對提出的多種無鉛焊料包括Sn-Cu系列、Sn-Ag-Cu系列、Sn-Ag-Bi-Cu系列、Sn-Bi系列、Sn-Sb系列等都有較為深入的研究。國際工業研究會等電子行業協會對典型的合金材料例如Sn-Ag-Cu系列的幾種合金比例也有推薦的工藝參數；一些有實力的企業更是在此研究成果的基礎上進行反復試驗研究對工藝參數不斷優化，盡可能取得最大程度上的效益。本課題參照國內外文獻資料和有關期刊，選擇適當參數；並選定SMT相關網站中登出市場上符合工藝要求的迴流焊設備組成無鉛迴流焊的工藝過程。最後對焊接過程中可能出現的焊接缺陷作出理論分析，並提出相對的解決方案。 本課題是工藝的理論研究，由於設備欠缺、更因為本人SMT方面知識的淺薄不全面，出現謬誤在所難免。望各位批評指正，不勝感激。

C. 什麼是電鍍啊

電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料製件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性（硫酸銅等）及增進美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。

電鍍時，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，待鍍的工件做陰極，鍍層金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。

(3)錫鉍合金如何拋光擴展閱讀：

模具電鍍加工注意事項：

由於新技術和鋁制模板的開發，特別是為了注塑模的設計，鋁制模具也越來越普遍地用於吹塑模、R.I.M.模、橡膠模、結構發泡模及R.T.M.模等領域。盡管它可能不適合於所有應用領域，但事實上，其使用變得越來越普遍。

每個人都希望能夠延長模具的生產使用壽命，例如採用傳統的工具鋼製造模具，其表面採用硬質鉻或鎳金屬電鍍，或採用更為專業化的工程塗料，這樣做可以防止其表面磨損或腐蝕，促使其更好的脫模。此後，為了尋求同樣的目標，開始採用鋁制模具，並找到了切合實際的解決辦法。

為了能夠注塑成型生產出裝飾性較好的零件，除了延長模具的使用壽命之外，製造商還希望鋁制模具的表面能夠保持一定程度的光澤度，因此建議採用非電鍍的鎳噴塗工藝，因為這種方法有助於延長模具表面光潔度的壽命，使其生產裝飾性零件相對比較容易。

由於鋁材的質地較軟，如果不採用表面塗層，就容易被塑料磨損，加速其損壞程度，從而改變注塑成型件的光澤度。非電鍍鎳塗層可使模具表面增加50RC，使其足以保護和延長模具表面的光澤度和結構。

非電鍍鎳塗層可以比鋁材本身獲得更好的表面光潔度質量，但必須指出的是，在模具可以電鍍前，首先需要進行一些表面處理。

例如，為了使其能夠達到透鏡級的質量水平，建議首先將鋁制模具的表面加工到SPIA-3級光潔度水平，然後在其進一步拋光前，再應用0.0003~0.0005的高磷非電鍍鎳塗層，使其達到鑽石級質量的光潔度水平。

D. 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？

E. 電火花加工中為什麼不同材料電極加工效果不一樣

電蝕純紅銅
主要化學成份：
Cu銅 P磷 Ni鎳 Si硅 Fe鐵 Zn鋅 Pb鉛 Sn錫 S硫 Ag銀
99.96 0.0007 0.0002 0.0004 0.0008 0.0009 0.0001 0.0001 0.0009 0.0010
技術參數：
電導率%IACS 密度g/cm3 軟化溫度℃ 晶粒度 硬度HV R角
≥90 8.9 260 0.075 80 0.5

鉻銅
主要化學成份：
Cr鉻 P磷 Mn錳 As砷 Si硅 Fe鐵 Mg鎂 Sn錫 Al鋁 Bi鉍
1.0 0.002 0.0005 0.0002 0.001 0.045 0.0006 0.0065 0.0010 <0.0001
技術參數：
電導率%IACS 密度g/cm3 軟化溫度℃ 抗拉強度Mpa 硬度HRB 熱導率w(m.k）20℃
≥500 460 70—80 ≥115

但普通的紅銅因大多採用回收多次利用，不可避免地含有較多的雜質成份，不僅使導電率下降、電蝕慢、損工大，而且雜質參與放電，由於各雜質溶點的不同，使電蝕表面非常粗糙，從而影響精度。
紅銅材料在自身成型時會形成硬化層，在加工電極時應去除硬化層後加工，以避開 1mm 左右的表面。