Zinn: das Grundmetall des Lötens

Leute,

die überwiegende Mehrheit der bei der Elektronikbestückung eingesetzten Lote enthalten Zinn. Es gibt einige spezielle Goldlote wie Gold-Kupfer oder Gold-Indium, Lote auf Indiumbasis und einige andere, die kein Zinn enthalten. Obwohl diese Lote für wichtige Anwendungen geeignet sind, ist die schiere Menge der Lote auf Zinnbasis im Vergleich dazu überwältigend.

Zinn war bereits in der Frühzeit bekannt und führte die Menschen aus dem Kupferzeitalter in das Bronzezeitalter. Zehn bis zwölf Prozent Zinn in Kupfer ergeben Bronze, die viel fester ist als Kupfer (siehe Abbildung 1) und den zusätzlichen Vorteil bietet, dass sie bei etwa 950 °C schmilzt, im Gegensatz zu den 1085 °C von Kupfer.

Abbildung 1. Die Zugabe von Legierungselementen wie Zinn und Zink-Mischkristallen verstärken Kupfer. Beachten Sie, dass etwa 8 % Zinn in Kupfer die Streckgrenze von Kupfer um das Zweieinhalbfache erhöht. Der Mischkristalleffekt senkt zudem die Schmelztemperatur. Die Bildquelle finden Sie hier.

Dieser Temperaturunterschied ist insofern von Bedeutung, als 1.085 °C mit einer primitiven Erhitzung nur schwer zu erreichen sind. Da Bronze außerdem bei einer niedrigeren Temperatur gefriert, füllt sie Formen viel besser aus. Diese Eigenschaft ermöglichte das Gießen von viel komplexer geformten Objekten. Siehe Abbildung 2. All diese Vorteile führten zu einer dramatisch steigenden Nachfrage nach Zinn. Diese Nachfrage resultierte in wesentlich besseren Handelsrouten für Zinn und sein häufigstes Erz, Kassiterit, und verbesserte wiederum den gesamten Handel und die Ausbreitung von Zivilisation und Wissen.

Abbildung 2. Durch die Zugabe von Zinn zu Kupfer entstand Bronze, die viel härter und auch leichter zu gießen ist als Kupfer. Diese Gießbarkeit ermöglichte komplexe Designs wie diesen Dolch. Bildquelle: Von Benutzer:Calame - http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Sword_bronze_age.JPG, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.pp?hcurid=1346902

Doch zurück zum Lot. Löten ist eine Technologie, die fast so alt ist wie das Kupferzeitalter. Man nimmt an, dass sie in Mesopotamien entstand, und zwar schon vor 4000 v. Chr. Das Löten wurde zum Verbinden und zur Herstellung von Schmuck, Kochgeräten und Glasmalerei verwendet.  Häufige Anwendungsbereiche sind heutzutage auch Klempnerarbeiten, die Reparatur von Musikinstrumenten und die Beschichtung von Metall. Die Elektronikbestückung ist jedoch der bei weitem größte Anwender von Lot auf Zinnbasis. Siehe Abbildung 3.

Abbildung 3. Mehr als 50 % des Zinns wird in Lot verwendet. Die Bildquelle finden Sie hier. 

Einer der größten Vorteile des Lötens ist die Nacharbeitbarkeit. Diese Eigenschaft ermöglicht die Nacharbeit von elektronischen Baugruppen, Klempnerarbeiten, Schmuck und Musikinstrumenten. Ohne diese Fähigkeit wäre die Elektronikindustrie kaum noch rentabel. Ein weiterer Vorteil ist natürlich das in einem anderen Blog-Beitrag erläuterte Wunder des Lötens.

Wenn Sie also das nächste Mal auf Ihr Smartphone, Ihr Tablet, Ihren Fernseher usw. starren, dann denken Sie daran, dass Lot auf Zinnbasis und Löten grundlegend für dessen Existenz sind.

Danke,

Dr. Ron