锡焊裂痕弥鸿沟

刘继顺

2006-8-20

锡的原子序数50，原子量118.71，元素称号Sn，源于拉丁文Stannum,意为“坚硬”，可能是因为将其添加到铜中而成为坚硬的青铜的缘故吧。

锡是何人于何时发现的，已无从考究了。在自然界中不存在单质锡，它的发现比铜稍晚。人类使用锡的历史可追溯到4000年前。早在商代，中国就能用锡、铜、铅生产青铜器皿，埃及人、印度人很早就用锡来镀铜器。中国战国的《周记·考工记》详述了各种用途的青铜中铜锡配比，明代的《天工开物·五金篇》详述了锡冶金技术；欧洲古代产锡地主要是cornwall、Bohemia、Saxony， G.Agricola在《论冶金》中记述了16世纪炼锡用的鼓风炉、康渥尔在18世纪初使用反射炉炼锡。云南个旧锡矿早在公元前就已被开采。中国从殷墟出土的数具虎面铜盔中，有一具很完整，内部的红铜尚好，外面镀了一层很厚的锡，镀层精美，至今光耀如新，证明当时的人们已认识到镀锡有防腐的作用。1939年出土于河南安阳武官村的司母戊大鼎，重达875kg，是中国已出土青铜器中最大的，也为世界青铜器所罕见。

锡是一种银白色金属，具强金属光泽，相对密度为7.0，熔点低（231.8℃），硬度为3.75，质软延展性好，有白锡、灰锡、脆锡三种同素异形体。161℃以上为γ锡,即脆锡（正交晶系）；13.2-161℃为β锡，即常见的白锡，最稳定，四方晶系，密度7.28，硬度2，延展性及可锻性好；在13.2℃以下为α锡，即灰锡，锡的结晶点阵就会重新排列，原子之间的空隙就会加大，形成一种新的结晶形态，金刚石形立方晶系，密度5.75，失去了金属特性而成为一种半导体。在不同结晶点阵之间的，接触处发生的内应力使金属锡碎裂成粉末。周围介质的温度愈低，晶体形态转变的速度就愈快，特别是在零下33℃时速度最快：温度一降到零下，白锡就失去光泽，变成暗灰色，最后碎裂成粉末，密度6.54，人们称这种现象为“锡疫”。1911-1912年，英国探险家R.F.Scott去南极探险，他和四名助手于1912年1月7日到达了南极中心。在返回供应点时，发现供应点用锡焊接的油罐，在严寒气候下，产生锡而破裂，造成燃料油流失，食物被油污染，导致了斯科特等人饥寒交迫而死的悲剧。

“锡疫”是造成古代锡制器具失去光泽并夺去它们生命的罪魁祸首。未染上“锡疫”的锡板，一旦和有“锡疫”的锡板接触，也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。现在我们已经找到了预防“锡疫”的物质，其中的一种就是铋。铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵，使其状态稳定化，完全能够消除“锡疫”的产生。

常温下，锡表面能生成致密的二氧化锡氧化物保护膜，阻止锡的继续氧化。锡的盐类对人体完全无害，与食品接触也不会产生有害物质，可以抵抗氧、水和有机酸的腐蚀。因此，很薄的一层镀锡铁皮（“马口铁）就可为人们贮藏上百万吨的肉、鱼等食品，因而，锡赢得了“罐头金属”的称号，现在全球约一半左右的锡就是用来生产制造罐头用的铁皮。

纯锡与弱有机酸作用缓慢，但在加热状态下，锡的氧化速度加快，并挥发；锡与卤素加热下反应生成四卤化锡；也能与硫反应；锡对水稳定，能缓慢溶于稀酸，较快溶于浓酸中；锡能溶于强碱性溶液；在氯化铁、氯化锌等盐类的酸性溶液中会被腐蚀。

锡能与许多金属形成合金，最为著名的则为锡青铜，即铜和锡的二元合金。主要特点是有良好的耐磨性。其次在蒸汽、海水、碱溶液中具有很高的耐蚀性能(但耐酸性差)，同时锡青铜还具有足够的抗拉强度和一定的塑性，可制造在一般条件下工作的各种耐磨、耐蚀零件。但锡青铜铸件的致密程度较低，若制成容器在高压下易于漏水。青铜的牌号以“青”字的汉语拼音字首“Q ”加锡元素和数字表示。如QSn6.5-0.4表示含Sn为6.5含其它元素(P)0.4，余为Cu的锡青铜。这种锡青铜强度高，弹性、耐磨性好，多用来制造弹簧及耐磨零件。又如ZCuSn10Pb1表示铸造锡青铜，平均含Sn为10，含Pb为1，余为铜，这种锡青铜可以作重要的轴承、齿轮、轴套等减摩零件。

其它的合金还有巴氏合金、铅锡轴承合金、铅字合金、锆基合金、钛基合金、铌锡合金、银锡汞合金等，用于航空、造船、原子能、化工、医疗器械、超导材料等。锡易于加工成管、箔、丝、条等，也可制成细粉，用于粉末冶金。锡的重要化合物有二氧化锡、二氯化锡、四氯化锡、五氟化锡以及锡的有机化合物，分别用作陶瓷的瓷釉原料、印染丝织品的媒染剂、塑料的热稳定剂、作杀菌剂、杀虫剂及牙膏等。

更主要的是锡的熔点低，其低熔点的特性使之成为焊料(33%Sn:67%Pb)的主要成分。特别是与部分金属结合后熔点更低，如含有52％的铋与32％的铅和16％的锡的合金，在开水里就能熔化，它的熔点只有95℃，而锡的熔点是232℃，铋的熔点是271℃，铅的熔点是327℃。含镓和铟的锡合金熔点更低，其中一种合金的熔点为10．6℃，这类低熔点的合金常用来制作电熔丝。随着当今IT技术的发展，锡铟氧化物的发展更是前途广阔。

哪里有裂隙，哪里有接口，哪里就有锡。

锡的口号是：焊尽世上裂痕，弥合人间鸿沟！