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低熔点金属（合金）中为什么只有锡焊在电子工业上得到了大规模应用？

来源：低熔点合金厂家发布时间：2019-04-30 点击量：5483

锡，这个元素真的很奇妙，它是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。
我们焊接电路板时用的就是焊锡丝。下图是电路板的背面，看起来亮晶晶的就是焊锡：

不过焊锡丝其实是合金，查阅手册可知早期的焊锡丝，它里面含铅60%，锡只有40%左右。知道为什么？这叫做冶金效应——合金的熔点比纯金属更低。因此焊锡丝因为含铅的原因，其本身有一定的毒性。也因此，降低或者替代掉焊锡丝中的铅含量，是焊锡丝更新换代的主攻方向。
焊锡丝的中间是空的，并且灌有松香。
目前，焊锡丝已经有无铅化的配方，当然其中锡是主体。主要有Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Zn等二元和三元合金。目前许多优化的配方正在探索中。
到北京国家博物馆去参观，看到许多国之重器——青铜大鼎，它们是铜锡合金；到绍兴去玩，古玩店里有卖喝酒用的锡壶，不知道是不是孔乙己用过的。

早在远古时代，人们便发现并使用锡了。在我国和埃及的古代，就有锡壶、锡烛台之类锡器。
锡还可以配制成巴氏合金，里面锡占80%，其余为铜和锑。巴氏合金常用于轴承，它承受负荷大、耐冲击、耐腐蚀、耐高温，主要用在飞机、汽轮机、发电机、轧钢机和内燃机上。
铌锡合金参与制作的巨型起导磁铁的线圈，在88000Gs(lGs=10^(-4)T)的强磁场中仍能保持超导性。每平方厘米可通3000A的巨大电流，应用于超流体发电机、磁流体发电机和大容量电缆。
把锡镀在铜锅的内壁上，可防止遇水生成有毒的铜绿；镀在铅制牙膏皮的表面，可防止铅对人体的危害；镀锡铁皮是制造罐头盒的材料。
二氧化锡粉末做的白色颜料用于搪瓷、白釉与乳白玻璃。
事实上，我在做彩色玻璃试验时就用过二氧化锡，当它溶于低熔点的铅玻璃中时，能形成类似牛奶的乳白色，有点漂亮。
查阅《化学元素使用手册》第50节，能看到50号元素——锡。

锡，在元素周期表中排列在第50号。它的原子量118. 71，密度

$5.75g/cm^{3}$

，熔点213.9度，电阻率

$11.4\mu \Omega /cm$

。
锡的化学性质欠活泼。常温下，因表面易生成一层保护膜，在空气中不被氧化，也不与水和非金属元素反应。加热条件下与水反应，置换出氢气；也能与氧、硫、卤化物等非金属化合。
锡是两性元素，与稀硫酸无反应，与浓硫酸反应生成硫酸锡；与冷稀硝酸反应缓慢，生成硝酸亚锡，但与热浓硝酸反应迅速，生成即水合二氧化锡。
锡的化合物类型，主要是锡的非金属化合物、含氧酸盐、无氧酸盐和锡酸盐。
常见化合物有：二氧化锡( $SnO_{2}$ )、二硫化锡( $SnS_{2}$ )、二氯化锡( $SnCL_{2}$ )、四氯化锡( $SnCL_{4}$ )、锡酸(

$H_{2} SnO_{3} \ast H_{2} O$

)等等（太多，删除了）。
那么题主的答案是什么？
其实很简单：我们不用锡，还能用什么？
从无铅焊锡材料的研制就能看出，人们动了很多脑筋，要选择最合适的材料，但都离不开锡。它太适用于电子工业的焊接了。
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锡除了用在电子工业以外，还可以用在大电流的配电设备中，例如电器导电杆和端子采取镀锡工艺。不过，这里的镀锡工艺不是为了提高导电性，而是为了提高温升。例如普通的铜端子，它的最高温升是60K，而镀锡后，它的最高温升是65K。
别小看这区区的5K，它甚至可以让导电杆和端子载流量增加上千安。

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看到了评论区的评论，我来解释一下为何镀锡能提高温升。
温升高了以后，对大电流的载流导线来说，会有如下影响：
第一：导电材料的氧化作用增强；
第二：降低了导体的机械强度；
不管是铜和铝，由于材料的软化点存在，温升高了以后降低机械强度则是必然的。
降低了机械强度后，等效于降低了动稳定性。开关设备抵御过载和短路电动力的能力降低。
第三：如果电路整体的温升都提高，则整体电路降低了工作的稳定性和可靠性。特别是仪器仪表和电力电子元件，影响就更大。
在开关设备中，温升最高的地方有两处，一处就是大电流载流导体，另一处就是线圈。
镀锡，对第二和第三条不起作用，但对第一条影响很大。
1）根据金属活动顺序表，锡排列在铜的右方，因此它对氧化作用的抵御能力要优于铜。
2）锡是两性材料，它的氧化物遇见酸表现为碱性，遇见碱又表现为酸性。
3）锡具有柔韧性。在相同的接触压力下，它的接触电阻更小，导电性更好。
由于以上原因，使得镀锡后的铜导体能够提高温升达5K。这一点，已经写入了国家标准中。具体可参阅GB14048.1-2012标准。