Wpływ przemian alotropowych na właściwości fizykochemiczne cyny
Z artykułu dowiesz się:
- jak wykorzystać właściwości cyny w przemyśle,
- jakie zagrożenia wiążą się z zastosowaniem cyny i jej stopów,
- w jaki sposób bezpiecznie stosuje się stopy cyny w przemyśle.
Cyna jest jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów w produkcji układów elektronicznych. Jest relatywnie tanim metalem, ma srebrzystą barwę i jest plastyczna. Jak wykorzystuje się ją w przemyśle?
Cyna utlenia się w powietrzu, tworząc dwutlenek cyny. Temperatura topnienia cyny wynosi 231,9°C, czyli jest wystarczająco wysoka dla większości warunków zastosowania, a jednocześnie umożliwiająca wygodną produkcję. Ponadto cyna ma względnie dobre parametry elektryczne i właściwości mechaniczne, zwłaszcza w przypadku stopu z ołowiem. Tak więc cyna jest powszechnie stosowana w stopach lutowniczych jako wykończenie powierzchni do nadruku płytek drukowanych (metoda SMD). Jest też wykorzystywana jako poszycie dla złącz przewlekanych (metoda THT).
Odmiany alotropowe cyny i powstawanie zarazy cynowej
Cyna jest alotropowa, co oznacza, że ma różne struktury krystaliczne w różnych warunkach temperatury i ciśnienia (rys. 1). Biała β-Sn posiada stabilną tetragonalną strukturę krystaliczną o gęstości 7,31 g/cm3. Jest plastycznym, miękkim metalem o wysokiej przewodności cieplnej (66,8 W/m*K) i małej rezystywności (16 nΩ*m w 0°C). Szara α-Sn po schłodzeniu poniżej 13,2°C ma strukturę regularną i gęstość 5,77 g/cm3. Ta odmiana alotropowa cyny jest krucha i łamliwa oraz posiada właściwości półprzewodnikowe [1].


Zmiany strukturalne
Zmiana struktury z tetragonalnej w regularną pod wpływem obniżania temperatury ma szkodliwy wpływ na połączenia lutowane wykonane z cyny. To jest niedopuszczalne w produkcji układów elektronicznych. Zjawisko to znane jest pod pojęciem tin pest (w dosłownym tłumaczeniu: „zaraza cynowa”) (rys. 2). Zrozumienie, w jaki sposób powstaje zaraza cynowa, jest ważne dla oceny niezawodności układów elektronicznych.

Właściwości cyny wykorzystywane w przemyśle
Mimo iż większość urządzeń elektronicznych nie jest narażona na niskie temperatury przez dłuższy czas, w wielu gałęziach przemysłu, takich jak motoryzacyjny (np. ratraki), wojskowy (bazy wojskowe w regionach podbiegunowych), kosmiczny (satelity) i telekomunikacyjny (wieże telefonii komórkowej), elektronika musi być niezawodna we wszystkich temperaturach [1].
Szara α-Sn, którą określa się jako zaraza cynowa, jest krucha. Łatwo zmienia się w proszek i powoduje, że większość cynowych złączy się kruszy. Zaraza cynowa zwykle zarodkuje na krawędziach, w rogach lub na powierzchni. Chociaż może tworzyć się już poniżej 13,2°C, to większość badaczy uważa, że kinetyka tworzenia się zarazy cynowej jest bardzo powolna w tej temperaturze. Wg danych literaturowych można wnioskować, że istnieje ogólna zgoda wśród badaczy, że maksymalna szybkość tworzenia się zarazy cynowej występuje w temperaturach od -30°C do -40°C [1, 2, 4-5, 8-10].
Przejście α-Sn jest procesem zarodkowania i wzrostu. Zarodkowanie jest pierwszym etapem tworzenia się nowej fazy lub nowej struktury poprzez samorozmieszczenie. Najpierw pojawia się nowa faza (α-Sn) w niektórych miejscach w metastabilnej fazie macierzystej (β-Sn) (rys. 3). Obecność niektórych rozpuszczalnych pierwiastków w matrycy cynowej, takich jak Pb, Bi i Sb, tłumi zjawisko β → α, podnosząc temperaturę przejścia fazowego. Jednak dodanie Cd, Au i Ag może całkowicie zahamować tę transformację. Z kolei nierozpuszczalne pierwiastki: Zn, Al, Mg i Mn przyspieszają przejście fazowe, obniżając temperaturę, podczas gdy Cu, Fe i Ni mają tylko niewielki wpływ [4].

Mogą zainteresować Cię również

Technologia goni pracowników. Chcą wiedzieć więcej o AI, a firmy nie nadążają z edukacją.
Zaledwie 9% pracowników deklaruje, że nie wie, czym są automatyzacja i sztuczna inteligencja. 46,7% natomiast przyznaje, że chciałoby pogłębić swoją wiedzę w tym zakresie. Rosnące zainteresowanie technologiami idzie w parze z obawami. Od lęku przed brakiem kompetencji, przez ...
Redukcja hałasu w przemyśle – wyzwanie wymagające kompleksowych działań
Hałas w zakładach przemysłowych pozostaje jednym z głównych czynników wpływających zarówno na komfort pracy, jak i na relacje zakładów z otoczeniem. Utrzymanie jego poziomu w akceptowalnych granicach to nie tylko wymóg prawny. Jest to przede wszystkim element budowania kultury...

Wrzesień pełen przemysłowych premier: FASTECH Expo i Aluminium Tech Expo 2025 w Ptak Warsaw Expo
Wrzesień 2025 roku zapowiada się jako miesiąc przełomowych wydarzeń dla branży przemysłowej w Polsce. Ptak Warsaw Expo w Nadarzynie stanie się areną dwóch kluczowych targów: FASTECH Expo oraz Aluminium Tech Expo. Targi te, choć odbywają się w różnych terminach, oferują unikaln...
Analiza wpływu modyfikacji geometrii na pasowanie połączeń wielowypustowych wytwarzanych z zastosowaniem metody FFF
Dokładność geometryczna jest jednym z fundamentalnych kwalifikatorów poprawności procesów wytwarzania części maszyn i urządzeń. Jest ona wynikiem wielu składowych, stanowiących o całościowym efekcie procesu produkcyjnego. W celu zape...

Inwestorzy wracają, ale selektywnie. Magazyny przyciągają kapitał, retail i biura szukają nowej równowagi
Raport firmy doradczej Savills Polska „Investment Market in Poland in H1 2025” pokazuje, że po umiarkowanym początku roku drugi kwartał przyniósł ożywienie na rynku inwestycyjnym w Polsce. Choć całkowity wolumen transakcji wciąż pozostaje poniżej średnich od 2020 roku. Inwesto...
Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych
Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

Metody i techniki eliminacji wad w procesie tłoczenia
Procesy kształtowania blach stalowych za pomocą obróbki plastycznej są jedną z wielu technik wytwarzania elementów metalowych stosowanych w przemyśle od lat, a mimo to wymagających rozwiązań niektórych problemów technologicznych pojawiających się przy kształtowaniu blach stalo...

Wpływ chłodziwa i oprawki narzędziowej na chropowatość powierzchni obrabianej w procesie frezowania stali Vanadis 4
Artykuł prezentuje wyniki badań eksperymentalnych procesu frezowania stali Vanadis 4 Extra w rożnych warunkach doprowadzenia chłodziwa do strefy obróbki oraz pokazuje, jak ważny jest dobór odpowiedniej oprawki narzędziowej do określonych zadań obróbkowych. ...

Technologia goni pracowników. Chcą wiedzieć więcej o AI, a firmy nie nadążają z edukacją.
Zaledwie 9% pracowników deklaruje, że nie wie, czym są automatyzacja i sztuczna inteligencja. 46,7% natomiast przyznaje, że chciałoby pogłębić swoją wiedzę w tym zakresie. Rosnące zainteresowanie technologiami idzie w parze z obawami. Od lęku przed brakiem kompetencji, przez ...

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów
Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

Jak zminimalizować ryzyko awarii wycinarki laserowej?
Aby zminimalizować ryzyko awarii wycinarki laserowej, warto stosować się do kilku dobrych praktyk, które obejmują zarówno szkolenie operatorów, jak i odpowiednią konserwację oraz kontrolę parametrów urządzenia.
Fizyczne i technologiczne podstawy procesu spawania łukowego w osłonie gazowej GMA – cz. 2
W drugiej części artykułu przedstawiono technologiczne podstawy spawania GMA. Z artykułu dowiesz się:

Bezpieczeństwo maszyn. Analiza ryzyka w oparciu o normę PN-EN ISO 12100:2012
Maszyny dopuszczone do użytku na terenie Unii Europejskiej muszą spełniać wymagania tzw. dyrektywy maszynowej. Jednym z warunków jej spełnienia, umożliwiającym oznakowanie maszyny znakiem CE, jest wykonanie analizy ryzyka. Maszyny wp...

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024
Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...
IGP-DURA®one 56 i IGP-Effectives®: synergia zapewniająca wysoką wydajność w technologii malowania proszkowego
W branży farb proszkowych do ochrony powierzchni kluczowe znaczenie mają wydajność, zrównoważony rozwój i jednolity odcień. Firma IGP Powder Coatings podjęła znaczący krok w tym kierunku, łącząc serię niskotemperaturowych farb proszkowych IGP-DURA®one56 z unikalną technologią ...

Nowa Mapa Drogowa dla GOZ nie może pomijać mniejszych przedsiębiorstw
Polskie przedsiębiorstwa potrzebują nowej, międzysektorowej Mapy Drogowej dla Gospodarki o Obiegu Zamkniętym (GOZ). Obecny dokument, choć kiedyś spełniał swoją rolę, wymaga aktualizacji. Musi sprostać rosnącym wyzwaniom, stojącym zwłaszcza przed małymi i średnimi przedsiębiors...
Kalendarium wydarzeń
Relacje
OpenHouse 2024: z wizytą u TRUMPF Polska
TRUMPF Polska z sukcesem zorganizowała Dni Otwarte OpenHouse 2024, które odbyły się 12 i 13 września br. Wydarzenie przyciągnęło ponad 200 gości reprezentują...
Sprawdź więcejPolitechnika Krakowska ma nowe laboratorium
25 kwietnia na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej odbyło się uroczyste otwarcie Laboratorium Ultraprecyzyjnych Pomiarów Współrzędnościowych. &...
Sprawdź więcejSeminarium Obróbki Laserowej 22 marca 2024
22 marca 2024, podczas targów STOM, odbyło się Seminarium Obróbki Laserowej, organizowane przez Politechnikę Świętokrzyską. Zapraszamy do zapoznania się z fo...
Sprawdź więcejKonferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”
20 marca, drugiego dnia targów STOM, odbyła się konferencja „Stal, Metale, Nowe Technologie”, której organizatorem była redakcja portalu dlaprodukcji.pl i dw...
Sprawdź więcej