環保型金屬材料淺析

周新平　郭　超/.河南工業大學工程訓練中心 .河南機電職業學院

環保型金屬材料淺析

周新平1郭超2/1.河南工業大學工程訓練中心 2.河南機電職業學院

本文論述了幾種與通訊產品有關的環保型金屬材料及性能，并對環保型金屬材料的定義和環保材料的重要性作了介紹，指出實驗室在對環保型金屬材料進行檢測時應重點做好的幾項工作。

環保型金屬；性能；檢測

1.環保材料的重要性

工業三廢、廢棄物料、噪音、電磁波等污染物破壞環境又損害人體，已成為經濟可持續發展的制約因素。歐美、日本等發達國家對改善環境、控制污染相當重視，已在其國內制定了完善的環保法規，在汽車、電力、家電、建筑、電子等領域內展開了控制污染的研究。從發達國家對環保問題的積極態度來看，可以說環保時代來臨了。目前世界主要發達國家已在環保領域取得了顯著的研究成果，開發并商用化了許多環保型金屬材料。他們在環保領域有這樣的成就，我認為主要歸功于這些國家制訂了嚴格的法規。實事證明，環保法規越嚴格、執行越徹底的國家，其企業的競爭力沒有受到削弱，反而促進了發展和技術進步。這些國家的企業因在其產品生產過程中注重環境意識而受到社會各界的廣泛稱贊，其所生產的產品也因具備環保概念而受到消費者的歡迎。發達國家企業在環保問題上取得的成功為我們做出了示范，我們要想讓自己的產品繼續暢銷也必須注重環保問題。當然，要讓產品成為環保產品首先制造產品的材料必須是“環保”的，也就是說要滿足社會對環保的要求，我們必須保用環保材料來制造產品。

2.環保型金屬材料的定義

什么是環保型金屬材料呢？這個問題首先得從什么是環境意識型產品談起。環境意識型產品是指在整個生命周期中對環境帶來的負荷小、枯竭性資源再生循環利用率高、易于拆卸和分解的產品。要開發這樣的產品，首先需要環保材料，以達到資源和能源消耗最少、生態影響最小、再生循環利用率最高或可分解使用之目的，而這些材料中的金屬材料就是環保型金屬材料。

環保新型金屬材料具備以下三個特點：

（1）先進性：能為人類開拓更為廣闊的活動范圍和環境。

（2）環境協調性：能使人類的活動范圍和外部環境盡可能協調。

（3）舒適性：能使人類生活環境更加舒適。

3.環保型金屬材料及性能簡介

下面我們就結合公司的相關產品，分別介紹一些環保型金屬材料的特性。

3.1無鉛焊錫

電子裝配中常用到焊錫，傳統焊錫中的鉛對人類健康有不良影響。為此，業界開發出了替代性的無鉛焊錫，在確保熔點、機械、蠕變、疲勞及電氣特性與傳統焊錫一樣的同時，達到了維護環境、確保工作場所安全、提高設備可靠性、加強市場競爭性的目的，表二為無鉛焊錫的一些研究成果。

3.2無鉛鍍Zn-Sn-Ni鋼板

無鉛鍍Zn-Sn-Ni鋼板又稱三層鍍鋼板，它是將鎳、錫、鋅連續地電鍍在鐵基材上，然后經過230℃的熱擴散，淬入30～40℃的水中，從而得到合金化的鍍層。它具有優良的性能，特別是在耐蝕性、焊接性及錫晶須阻力等幾方面性能尤佳[1]。該鋼板可以取代有焊接要求的鍍鉛鋼板或鍍錫鋼板（馬口鐵），主要用于半導體外殼、電子設備屏蔽外殼、游戲機的支架等。

3.3無鉻環保鍍鋅鋼板

近年來，日本的新日鐵及川畸制鐵公司相繼推出各自的無鉻環保鍍鋅鋼板，這些鋼板以具有耐蝕及局部自行修復功能的專利配方的涂膜層替代鉻酸鹽處理（如圖1），從而具有優良的性能，無銘鍍鋅鋼板可以用于3C通訊產品外殼、家電外殼、照明器具等。

圖1　無鉻鍍鋅鋼板結構

3.4防噪音鋼板

防噪音鋼板屬復合材料，其結構由兩片鋼板夾一層約30μ m的粘彈性樹脂組成，通過振動能轉變為讓粘彈性樹脂彎曲變形的熱能而阻尼噪音。防噪音鋼板有多種形式，其金屬層可按客戶要求采用不同類型的材料制成不同的厚度，如可采用冷軋板、不銹鋼、鋁材等，也可以制成板材卷材，還可以進行不同的表面處理（如熱浸鍍、電鍍、液體涂漆、貼膜等）。另外，由于粘彈性樹脂可在高溫下保持一定時間，因此這種鋼板可進行堿性脫酯及其它的電鍍、陽極化等化學制程，可以通過規定的環境可靠性測試。防噪音鋼板具有優異的振動阻尼、耐久、沖壓性能，可以點焊。該鋼板用作機車油箱及計算機硬盤驅動器殼體時，可以省隔音材料。對該鋼板制造的計算機硬盤所作的噪音試驗表明，用這種材料作殼體的HDD比普通殼體HDD噪音降低9dB，比殼體經過特別防噪音處理HDD噪音降低2-3 dB。

3.5高潤滑鋼板

高潤滑鋼板為鋼板表面鍍鋅或鋅鎳合金，上面再蓋一層鉻酸鹽皮膜，最外面是1μ m或3μ m 的有機物泣滑表層，其動態摩擦系數約為0.06。高潤滑鋼板因具有極優異的沖壓性能和極好的耐蝕性能與烤漆附著力而可應用在各類殼體上，其最大優勢是在成型時可免加潤滑油，這就既省了潤滑油又免除了清洗時對環境的損害[2]。而且還提高了制造效率，減少了制造工序。

3.6預涂鋼板

預涂鋼板表面一般由底層膜+表層膜+2層涂膜構成，底層膜耐腐蝕性好、容易加工、耐藥性好，而表層膜則可滿足硬度、耐污染性、光澤、色調、創意性、耐藥品性、加工性等要求。預涂鋼板基材有鋁合金板、鍍鋅鋼板、鍍鋁鋼板、超級鍍鋅鋼板、冷軋鋼板等，在涂膜與基板之間是保證兩者緊密吸附而設置的化學處理層。預涂鋼板具有1800無隙彎折后無龜裂、無剝離的特點，可進行各種拉深加工。使用預涂鋼板，可令生產者對金屬外殼的處理由后涂改為預涂，在產品加工成形后無需再進行涂膜工序。這除了可大幅度改善工作環境，減少污染之外，還可以通過工序連續化而大幅度地提高生產率。目前預涂鋼板已經廣泛用于音響設備、錄像機、洗衣機、電冰箱、照明設備、空調室外機、擋風板等。

4.實驗室對環保型金屬材料的檢測

為適應環保要求，實驗室也應建立起重金屬微量元素的檢測力，對環保型金屬材料及其所生產按國家標準進行理化性能檢測，指標均達到國家標準要求[2]。具體而言應致力于做好下列工作。

1.提升電子零件Cross Section檢測技術配合

相關單位以無鉛制程的驗證，按IPC-TM-650規范要求優化檢測設備，精心制作電子零件切處，使到焊錫與鍍層邊界清晰、無研磨污點劃痕、無誤判狀缺陷以反映樣品的真實狀況，滿足客戶嚴格要求，并提升缺陷分析技術。

2.研討無鉻鍍鋅鋼板檢測技術，配合新材料

導入在機箱上使用無鉻鍍鋅鋼板需要進行環境可靠性、導電性、六價鉻含量、沖壓性能、烤漆性能等一系列驗證，實驗室應建立相關檢測能力，配合現場把好材料評估關。

5.結束語

目前3C通訊產品領域，發達國家對塑料材料已有了嚴格的環保要求，而類似的要求很快也會落實到金屬材料上。為了讓我們的產品能適應發達國家的環保要求，我們必須對環保型金屬材料進行研究，使我們的產品盡早使用這些材料。

[1] 劉鴻文主編. 材料力學. 第四版. 高等教育出版社，2004.

[2] 孫健，張國祥. 激光淬火區耐磨性的拉伸強度評價方法研究[J]. 鑄造技術，2016，（1）38-41.