[科普中国]-锡合金

介绍

锡能与元素周期表中第I族的锂、钠、钾、铜、银、金，与第Ⅱ族的铍、镁、钙、锶、钡、锌、镉、汞，与第Ⅲ族的铝、镓、铟、铊、镱、镧、铀，与第Ⅳ族的硅、锗、铅、钛、锆、铪，与第V族的磷、砷、锑、铋、钒、铌，与第Ⅵ族的硒、碲、铬，与第Ⅶ族的锰及第Ⅷ族的铁、钴、镍、铑、钯、铂等形成二元和多元合金以及金属间化合物。

锡的二元合金主要有：Sn—PbSn—Sb，Sn—Bi，Sn—Fe，Sn—Cd，Sn—Al等。1

锡的特性元素符号Sn，原子序数50，原子量118.69。金属锡是一种低熔点的重有色金属材料。锡的熔点低，强度、硬度低，塑性高，再结晶温度低，经冷加工后不产生明显的加工硬化。锡主要压力加工成板材和箔材，用于电器、仪表等工业部门制造零件。

锡在固态有β-Sn⇌α-Sn同素异晶转变。高于13℃时，β锡稳定；低于13℃时，α锡稳定。β锡具有体心立方晶格，呈白色，又称“白锡”；α锡具有钻石型立方晶格，呈灰色，又称“灰锡”。当β锡转变为α锡时，比容约增大27%，整块白锡会变成灰色粉末，这种现象称为“锡疫”。白锡块在室温与灰锡紧密接触，亦将受到传染，沿接触部分逐渐向金属内部自发破裂。为了防止“锡疫”，锡的储存和运输温度不应低于10℃。锡在大气中极其稳定，在软化淡水中不受腐蚀，在硬性自来水中的腐蚀速度很小，仅为0.001～0.0046g/（m·d）。

锡的主要物理和力学性能见下表。

锡的主要物理和力学性能

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锡合金的用途锡合金具有良好的抗蚀性能，作为涂层材料得到广泛应用，Sn-Pb系（62%Sn），Cu-Sn合金系用于光亮抗蚀硬涂层，Sn-Ni系（65%Sn）用作装饰性抗蚀涂层。Sn-Zn系合金（75%Sn）用于电子元件和电视机、收音机等。Sn-Cd系合金涂层具有抗海水腐蚀性能，用于造船工业。Sn-Pb合金是应用广泛的焊料。锡与锑、银、铟、镓等金属组成的合金焊料具有强度高、无毒、抗蚀的特点，有专门用途。锡与铋、铅、镉、铟组成低熔点合金，除用作电气设备、蒸汽设备和防火装置的保险材料外，还大量用作中低温焊料。锡基轴承合金以Sn-Sb-Cu和Sn-Pb-Sb系为主，加入铜和锑可以提高合金的强度和硬度。

锡合金的分类常用的锡合金按用途分为：

①锡基轴承合金。与铅基轴承合金统称为巴氏合金。含锑3%～15%，铜3%～10%，有的合金品种还含有10%的铅。锑、铜用以提高合金的强度和硬度。其摩擦系数小，有良好的韧性、导热性和耐蚀性，主要用以制造滑动轴承。

②锡焊料。以锡铅合金为主，有的锡焊料还含少量的锑。含铅38.1%的锡合金俗称焊锡，熔点约183℃，用于电器仪表工业中元件的焊接，以及汽车散热器、热交换器、食品和饮料容器的密封等。

③锡合金涂层。利用锡合金的抗蚀性能，将其涂敷于各种电气元件表面，既具有保护性，又具有装饰性。常用的有锡铅系、锡镍系涂层等。

④锡合金（包括铅锡合金，无铅锡合金）可以用来生产制作各种精美合金饰品、合金工艺品，如戒指、项链、手镯、耳环、胸针、纽扣、领带夹、帽饰、工艺摆饰、合金相框、宗教徽志、微型塑像、纪念品等。

发展前景锡合金广泛用于工业、农业、国防科技、医学等各行各业，常用于电子产业，如电子元件、焊料、保险丝等。现在很多锡企业都在大力研究锡合金的组成、结构和性质，开展锡的深度加工，这样不仅为研究新的锡合金材料、制定热加工工艺方案、开辟锡合金新的应用领域提供科学依据，而且对锡冶金中的还原熔炼、粗锡火法精炼以及锡的某些金属间化合物在半导体工业、超导材料制备等诸多方面具有重要意义。锡易与周期表中的许多金属和非金属元素形成化合物，由于其原子键和晶体结构的多样性，使得这类化合物具有许多特殊的物理化学性质，为寻求锡的新材料和新用途展现了广阔的前景。