焊接的奇跡

大家好，

Pity是西元前3000年的銅時代熔煉工。他必須用木火燒到1085℃才能熔融或熔化銅，有時他不能達到那樣高的溫度。儘管他成功了，但他的銅流動性不好，又很軟。

但那時刮起了改進之風，錫的消息漫天飛舞。當錫與大約90%的銅混合時，產生青銅的熔融溫度直降至850℃，該溫度下降超過200℃，真是很大。較低的溫度不但使之更加容易熔化青銅，而且青銅在模子的流動性更好。此外，青銅的強度與硬主是銅的許多倍。從上述資料看，您可以看出在銅中加入10%的錫可以使青銅的屈服強度達到3倍。青銅時代已經開始。您能想像早期金屬品工匠從銅轉換成青銅時的快樂嗎？不但青銅比較堅硬，而且加工容易得多，在爐子裏要求的貴重木材更少。在底側，錫在當時，而且現在也同樣比銅稀少，所以，青銅的成本比單獨的銅更高。窮人的青銅是黃銅(銅和鋅)。因為鋅比銅更加便宜，黃銅略便宜些，但從圖表(左)可以看出，材料的性能一般比青銅更加弱些。

因為強度和硬度更大，青銅是戰爭的重要材料。如果您的戰鬥力與敵人相當，他使用青銅劍和盾，您使用銅武器，您肯定每次都損失。所以，青銅冶煉和製造很可能是早期的軍事秘密。

錫還有一個相等的好處，即當錫與鉛合金時，可以創造一種極低的熔融材料，該材料容易粘合到青銅和其他金屬上。從而發明了焊接。我們這些每天使用焊料的人常常認識不到焊接的奇跡。當我們在PWB上焊接電子元件時，我們通常在低於250℃的溫度下，把銅粘著到銅上(在1085℃)上。我們不能在熱塑膠面前做這種金屬粘合。所以，沒有焊接，我們的電子產業不可能有像今天這樣存在。

錫在焊接中做了所有的“工作”。是錫和銅形成了金屬化合物Cu6Sn5和Cu3Sn。其他的焊接元素如鉛、銀和銅在濕潤、展開和粘著的最終強度方面起到了重要的作用，但只有錫能夠和銅產生金屬間的反應。

所以，今天當你們拿起手機，在電腦上輸入文字或者看電視時，主記住，沒有“焊接的奇跡”，你們是做不到的!

歡呼!

Dr. Ron

圖像來自Askeland的材料的科學與工程。

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