Indium 사의 블로그

비스무트 땜질 합금 관련한 추가 포스트

Wednesday, May 18, 2011

2011년 5월 18일, 수요일 / Dr. Ron Lasky 작성 [이력 참조]

안녕하세요,

비스무트 땜질에 관한 저의 최근 포스트에 관해 몇몇 분들이 질문을 해오셨는데 아래는 그 내용입니다:

Bismuth

1. 이들 땜질 합금의 낮은 용해점에 관해서 관심이 많습니다. 실제로 적용할 수 있는 조건은 어떻습니까?

비스무트 땜질은 깨지기 쉬운 성질을 갖고 있기 때문에 휴대폰과 같이 떨어지는 충격이 있을 수 있는 환경에는 적합하지 않을 것입니다. 하지만0 에서 100C 에 이르는 좋은 열 사이클 성능으로 인해 고정적인 사무기기, TV, 데스크탑 컴퓨터 등에는 사용하기에 적합할 수도 있습니다.

2. 나는 당신의 동료들과 함께 자동차 관련 어플리케이션 작업을 하고 있는데, -40 ~ 0°C 사이에서는 이 합금이 어떤 성능을 보일지에 관해 알려 줄 수 있습니까? 비스무트가 포함된 합금은 낮은 전단강도 때문에 아직 검토하지 않았지만, 앞으로는 확인할 필요가 있을지도 모르겠습니다.

그처럼 낮은 온도에서의 열 사이클 성능에 관한 정보는 아직 갖고 있지 않습니다.

3. 비스무트는 은보다 더욱 희소한 금속이라고 들었는데, 만약 우리가 땜질에 비스무트를 사용하기 시작하게 되면 단가가 오르지는 않을까요?

Prismark 의 오랜된 수치에 따르면, 전 세계의 땜질 사용량은 연간 50,000 메트릭 톤(MT) 로 추산됩니다. 비스무트 땜질의 시장점유율을 5%로 가정한다면(이것이 최대치일 것으로 생각합니다), 2,500 MT의 비스무트 땜질(Bi57Sn42Ag1) 또는1,425 MT 의 비스무트라는 수치가 나옵니다.

지구 표면의 비스무트 존재량은 0.009 ppm (은0.075 및 금0.004 ppm)이지만, 매년 22,000 MT 이 생산되고 있습니다. 매년 2,000 MT 의 금, 20,000 MT 의 은, 400 MT 의 인듐 및 5 MT 의 로듐이 생산되고 있는 것과 비교해 보세요. 더 일반적인 금속인 납의 생산량은 연간 8,000,000 MT 이고 주석은 700,000 MT에 조금 못미치는 것도 참고하세요.

현실적으로 연간 22,000 MT 의 생산량에서 1,425 MT 를 비스무트 땜질에 사용하는 것은 특히 적용율이 5% 가 아닌 1-3% 정도이기 때문에 가격에 크게 영향을 미칠 것 같지는 않을 것으로 생각됩니다.

비스무트의 생산과정에 관해 흥미가 있는 분은 다음Wikipedia 에서 인용한 자료를 참조하세요:

" 미국 지질조사소(United States Geological Survey)의 자료에 따르면, 2009년의 전 세계 비스무트 채굴량은 7,300 톤이며, 최대생산국인 중국(4,500 톤)을 포함해서, 멕시코(1,200 톤)와 페루 (960 톤)가 그 뒤를 잇고 있습니다.^[11] 2008년의 전 세계 비스무트 정제량은 15,000 톤으로서 중국이 78%, 멕시코가 8%, 그리고 벨기에가 5%를 생산하였습니다.^[9]

전 세계 비스무트 채굴량과 정제량의 차이는 비스무트가 부산물 금속으로서의 위치를 갖고 있음을 보여 줍니다. 비스무트는 가공되지 않은 연괴 (10%까지 비스무트를 함유) 형태로 운반되며 몇 단계의 정제과정을 거쳐 Kroll-Betterton 공정 또는 Betts 공정을 통해 추출됩니다. Kroll-Betterton 공정은 다양한 금속(은, 금, 아연, 약간의 납, 구리, 텔루르 및 비소)이 포함된 칼슘-마그네슘-비스무트가 용해된 광재에서 고온의 건조 야금 분리방식을 이용해서 다양한 용매제 및 처리방식을 통해 고순도의 비스무트 금속(99% 이상을 추출합니다. Betts공정은 연괴의 캐스트 양극을 납 플루오르 규불화수소산 전해질에서 전기분해하여 비스무트가 포함된 순수한 납 캐소드와 양극 슬라임을 생산합니다. 비스무트는 주요한 금속인 구리와 유사하게 반응할 것입니다. 그래서 정제소에서의 전 세계 비스무트 생산은 더욱 완벽하고 신뢰할 수 있는 통계자료가 되는 것입니다."