以锡为基加入其他合金元素组成的有色合金。主要合金元素有铅、锑、铜等。锡合金熔点低,强度和硬度均低,它有较高的导热性和较低的热膨胀系数,耐大气腐蚀,有优良的减摩性能,易于与钢、铜、铝及其合金等材料焊合,是很好的焊料,也是很好的轴承材料。

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。 

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

性 能

数 据

密度(20℃)/g·cm-3

熔点/℃

沸点/℃

7.3

231.9

2625

平均质量热容(0~100℃)/J·(kg·

K)-1

226

熔化热/kJ·mol-1

气化热/kJ·mol-1

热导率(0~100℃)/W·(m·K)-1

电阻率(20℃)/μΩ·cm

抗拉强度/MPa

伸长率/%

布氏硬度(铸态)/MPa

7.08

296.4

73.2

12.6

16.7

80~90

49~52

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。

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