焊接工藝技術(shù)匯編09無鉛焊錫真的對環(huán)境友好嗎

1、無鉛焊錫真的對環(huán)境友好嗎？ 有害的廢料定義為任何可能“在不適當(dāng)處理、儲(chǔ)存、運(yùn)輸或管理時(shí)，對人類健康和環(huán)境造成實(shí)際存在的或潛在的威脅”的東西 1。當(dāng)廢物處理時(shí)，被雨水和與其他廢物反應(yīng)所侵蝕，這是一個(gè)允許金屬元素及其鹽份從金屬表面流失的過程。從廢物中流失的重金屬溶入儲(chǔ)積在垃圾中的濾液中。如果垃圾被破壞，帶有金屬的濾液可能轉(zhuǎn)移到本地的地下水，并污染它。美國環(huán)境保護(hù)結(jié)構(gòu)(epa, u.s. environmental protectionagency)對無鉛焊錫的興趣就是處于這個(gè)概念。美國的廢物法規(guī)毒性特征流失過程(tclp, toxicity characteristic leaching proc

2、edure)是由 epa所開發(fā)的，用來決定一項(xiàng)廢物是否由于其毒性而有危害性。該法規(guī)定義一項(xiàng)危害性廢物為，當(dāng)“不適當(dāng)管理時(shí)”對人類健康和環(huán)境有威脅的。據(jù)此，epa已經(jīng)開發(fā)出一套假設(shè)，描述廢物可能被不適當(dāng)處理的各種方式，即，有潛在威脅的廢物可能與垃圾中的市政固體廢料一起處理，有活性分解材料覆蓋在地下水蓄水層上。因此，人類對有毒成分暴露最可能的途徑是通過飲用被來自垃圾的濾液污染的水。tclp通過測量潛在的濾出和污染地下與表面水的成分，來定義廢物的毒性是否達(dá)到造成健康或環(huán)境的問題。七天濾出方法(seven-day leach methods)美國德州，以及其他環(huán)境調(diào)節(jié)者，發(fā)布一個(gè)七天、比 tclp較保

3、守的濾出方法。這些方法證明從一項(xiàng)特定廢物的飲用和地下水污染的可能性。暴雨污染也可使用七天濾出法來預(yù)測。研究中的一分材料與其重量四倍的蒸餾或去離子水混合，搖動(dòng)或抖動(dòng)無分鐘，然后允許無干擾的過濾七天。然后濾液經(jīng)過過濾和分析感興趣的成分。如果濾液顯示污染物高于 epa或當(dāng)?shù)仫嬘盟畼?biāo)準(zhǔn)，那么認(rèn)為該材料沒有通過。在這里所敘述的研究中，使用了去離子水和當(dāng)?shù)氐叵滤畠煞N來過濾焊錫中的金屬；水的性質(zhì)在表一中列出。表一、過濾水的特性參數(shù)地下水去離子水ph7.567.05總的溶解固體(mg/l)3105氯化物(mg/l)1065碳酸鹽/重碳酸鹽(mg/l)1585硫酸鹽(mg/l)445金屬毒性現(xiàn)在有對鉛的毒性影響

4、以及現(xiàn)有鉛替代金屬問題的廣泛研究 2。銀與銀的化合物可能造成生物學(xué)影響，如消化道發(fā)炎，其特征是皮膚、眼睛和黏膜的永久性藍(lán)灰色色素沉積。還有，雖然在實(shí)驗(yàn)室研究中觀察到生態(tài)毒性、生殖影響和誘變，但毒物學(xué)數(shù)據(jù)還沒有全部研究。銻及其化合物可造成生物學(xué)影響，如嚴(yán)重的消化道發(fā)炎，伴隨肚痛、惡心、嘔吐和腹瀉。雖然毒物學(xué)數(shù)據(jù)還沒有完全研究，但是銻在飲用水中含有最低可允許的濃度極限之一。類似地，銅與銅的化合物可造成生物學(xué)影響，如嚴(yán)重的消化道發(fā)炎，伴隨肚痛、惡心、嘔吐和腹瀉。基于對鉛替代焊錫合金的影響數(shù)據(jù)，很明顯它們對人類健康和環(huán)境也有潛在的危害。法規(guī)的影響轉(zhuǎn)向無鉛焊接材料的 pcb制造商和裝配商將需要評估下列新

5、的材料在工作場所對環(huán)境的影響、管理與工業(yè)衛(wèi)生問題： 銀與銀化合物 -受下列規(guī)章的限制： superfund; sara 313; rcra; clean water act toxic pollutant; california state superfund hazardous substances; cal-osha directors list of hazardous substances; california hwcl hazardous wastes。 銻與銻化合物 -受下列規(guī)章的限制： superfund; sara 313; clean air act hazardous a

6、ir pollutant; clean water act toxic pollutant; california state superfund hazardous substances; cal-osha directors list of hazardous substances; california hwcl hazardous wastes。 銅與銅化合物 -受下列規(guī)章的限制： superfund; sara 313; rcra; clean water act toxic pollutant; california state superfund hazardous substa

7、nces; cal-osha directors list of hazardous substances; california hwcl hazardous wastes?；谒谐龅姆ㄒ?guī)的影響，無鉛替代焊錫合金可能不比傳統(tǒng)的 sn/pb焊錫提供 pcb制造商更小的法律負(fù)擔(dān)。實(shí)驗(yàn)方法用五種無鉛合金所作的試驗(yàn)顯示了其相互之間和相對于傳統(tǒng)錫鉛焊錫的毒性。錫線、錫塊、 -325,+500的錫膏(有助焊劑)和錫渣是測試的焊錫物理形式，以此模仿來自 pcb制造和裝配運(yùn)作的廢料流。五種合金：sn96.3/ag3.2/cu0.5, sn96.5/ag3.5, sn98/ag2, sn99.3/ag0.7

8、和 sn95/sb5。鉍(bi)的合金被排除，因?yàn)殂G的主要來源是鉛制造。銦的合金被排除，因?yàn)殂煹目色@得性差。還有，因?yàn)殇\的焊接熔濕性差，該合金也被排除 3。所選擇的每一種合金都是商業(yè)上可獲得的。樣品準(zhǔn)備、過濾和分析每一種金屬都是在元素狀態(tài)獲得的，然后在無氧條件下合金。錫線直徑為 0.032，錫塊是條狀的，切割成不大于 0.375x0.375。(最大顆粒尺寸由 epa過濾方法決定)。錫渣是通過在室內(nèi)空氣中加熱合金焊錫塊，不時(shí)地使用鈦條從熔化焊錫的表面去掉錫渣。以這種方式產(chǎn)生的錫渣的氧化物含量分析顯示，它含有大約 90%的夾帶金屬和 10%的金屬氧化物。錫膏樣品是通過合金適當(dāng)?shù)脑?，然后在一個(gè)惰性

9、氣氛中將它們吹成球狀。然后篩選顆粒得到適合于密間距(fine-pitch)錫膏印刷的-325+500的粉末。預(yù)制由試劑級松香膠(20%)、甘油(10%)和乙醇(70%)組成的助焊劑膏。錫球和助焊膏然后混合，產(chǎn)生 90%固體的錫膏。典型的黏度：350400 kcps。所選擇的成分是要提供一個(gè)均勻的錫膏化學(xué)性質(zhì)，消除除了金屬成分以外的所有變量對結(jié)果的影響。選擇的粉末球大小是要提供一個(gè)最壞的情形(最大的可過濾性)。因?yàn)檫^濾是一個(gè)表面現(xiàn)象，球越小提供越高的表面面積對體積的比率，因此金屬過濾的機(jī)會(huì)越高。最后，在“廢料”樣品準(zhǔn)備之后，每一個(gè)都按 epa協(xié)議過濾，然后使用該機(jī)構(gòu)的金屬分析方法來分析濾液。表二

10、、試驗(yàn)完整結(jié)果tclp 過濾(3/8錫塊)合金sn*ag*cu*sb*pb*109.3243.75nana2011.56nanana308.46nanana40na44.52nana50nana55.5nasn/pb錫線0.082nanana1,002 -325,+500 錫膏10028.23nana200nanana300nanana40na28.18nana50nana33.06nasn/pb錫膏11.39nanana1,800使用去離子水的七天過濾結(jié)果(3/8 錫塊)112.0060.0450.113nana22.1090.087nanana35.380.042nanana40.547n

11、a0.199nana50.612nana32.12na使用地下水(3/8錫塊)117.3360.3130.152nana220.4590.365nanana30.1870nanana42.238na0.078nana52.003nana68.44na使用去離子水(3/8 錫渣)15.440.0850.089nana25.310.066nanana34.380.093nanana40.853na0.146nana50.399nana27.71na使用地下水(3/8 錫渣)19.220.2590.181nana29.8030.303nanana32.5020.37nanana41.158na0.0

12、64nana51.912nana53.47na合金： 1. sn96.3/ag3.2/cu0.5, 2. sn96.5/ag3.5, 3. sn98/ag2, 4. sn99.3/cu0.7, 5. sn95/sb5結(jié)果與結(jié)論表二顯示，無鉛焊錫顯示在不同的過濾媒質(zhì)中有幾個(gè)元素過濾在 epa所允許的極限水平之上。最顯著的是 sn95/sb5合金。所發(fā)現(xiàn)的可過濾銻(sb)水平是大約在飲用水中最大可允許的 10,000倍，在所有過濾方法中任何的物理形式都超過法定的極限。其他發(fā)現(xiàn)：所有的含銀和銻的無鉛合金對 tclp的過濾都超出法定極限(表三)。含銀的無鉛合金對所有使用去離子水的七天過濾測試都接近飲用水中 epa的 0.1mg/l的極限。在這個(gè)對銀的測試中，當(dāng)使用地下水時(shí)，其水平超出法定的極限。最后，按照大多數(shù)試驗(yàn)，錫不過濾很多。錫的鹽傾向于在室溫下不溶于水。表三、法定極限元素媒質(zhì)極限,mg/l來源錫所有沒有發(fā)現(xiàn)銀飲用水0.1epa 40 cfr 141銀tclp濾液5epa 40 cfr 261銻飲用水0.006epa 40 cfr 141 銻tclp濾液1tnrcc 30 tac 335*銅飲用水1epa 40 cfr 141 銅tclp濾液500各州法規(guī)鉛飲用水0.015epa 40 cfr 141 鉛tclp濾液5epa 40 cfr 261 * *美國