環(huán)保型金屬材料淺析

周新平　郭超

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

【關(guān)鍵詞】環(huán)保型金屬；性能；檢測

1.環(huán)保材料的重要性

工業(yè)三廢、廢棄物料、噪音、電磁波等污染物破壞環(huán)境又損害人體，已成為經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素。歐美、日本等發(fā)達國家對改善環(huán)境、控制污染相當重視，已在其國內(nèi)制定了完善的環(huán)保法規(guī)，在汽車、電力、家電、建筑、電子等領(lǐng)域內(nèi)展開了控制污染的研究。從發(fā)達國家對環(huán)保問題的積極態(tài)度來看，可以說環(huán)保時代來臨了。目前世界主要發(fā)達國家已在環(huán)保領(lǐng)域取得了顯著的研究成果，開發(fā)并商用化了許多環(huán)保型金屬材料。他們在環(huán)保領(lǐng)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(guī)。實事證明，環(huán)保法規(guī)越嚴格、執(zhí)行越徹底的國家，其企業(yè)的競爭力沒有受到削弱，反而促進了發(fā)展和技術(shù)進步。這些國家的企業(yè)因在其產(chǎn)品生產(chǎn)過程中注重環(huán)境意識而受到社會各界的廣泛稱贊，其所生產(chǎn)的產(chǎn)品也因具備環(huán)保概念而受到消費者的歡迎。發(fā)達國家企業(yè)在環(huán)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(chǎn)品繼續(xù)暢銷也必須注重環(huán)保問題。當然，要讓產(chǎn)品成為環(huán)保產(chǎn)品首先制造產(chǎn)品的材料必須是“環(huán)?！钡模簿褪钦f要滿足社會對環(huán)保的要求，我們必須保用環(huán)保材料來制造產(chǎn)品。

2.環(huán)保型金屬材料的定義

什么是環(huán)保型金屬材料呢？這個問題首先得從什么是環(huán)境意識型產(chǎn)品談起。環(huán)境意識型產(chǎn)品是指在整個生命周期中對環(huán)境帶來的負荷小、枯竭性資源再生循環(huán)利用率高、易于拆卸和分解的產(chǎn)品。要開發(fā)這樣的產(chǎn)品，首先需要環(huán)保材料，以達到資源和能源消耗最少、生態(tài)影響最小、再生循環(huán)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(huán)保型金屬材料。

環(huán)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(huán)境。

（2）環(huán)境協(xié)調(diào)性：能使人類的活動范圍和外部環(huán)境盡可能協(xié)調(diào)。

（3）舒適性：能使人類生活環(huán)境更加舒適。

3.環(huán)保型金屬材料及性能簡介

下面我們就結(jié)合公司的相關(guān)產(chǎn)品，分別介紹一些環(huán)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(tǒng)焊錫中的鉛對人類健康有不良影響。為此，業(yè)界開發(fā)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(tǒng)焊錫一樣的同時，達到了維護環(huán)境、確保工作場所安全、提高設(shè)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(xù)地電鍍在鐵基材上，然后經(jīng)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(yōu)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(dǎo)體外殼、電子設(shè)備屏蔽外殼、游戲機的支架等。

3.3無鉻環(huán)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(huán)保鍍鋅鋼板，這些鋼板以具有耐蝕及局部自行修復(fù)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(yōu)良的性能，無銘鍍鋅鋼板可以用于3C通訊產(chǎn)品外殼、家電外殼、照明器具等。

3.4防噪音鋼板

防噪音鋼板屬復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)由兩片鋼板夾一層約30μm的粘彈性樹脂組成，通過振動能轉(zhuǎn)變?yōu)樽屨硰椥詷渲瑥澢冃蔚臒崮芏枘嵩胍?。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(xué)制程，可以通過規(guī)定的環(huán)境可靠性測試。防噪音鋼板具有優(yōu)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(qū)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(jīng)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1μm或3μm 的有機物泣滑表層，其動態(tài)摩擦系數(shù)約為0.06。高潤滑鋼板因具有極優(yōu)異的沖壓性能和極好的耐蝕性能與烤漆附著力而可應(yīng)用在各類殼體上，其最大優(yōu)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(huán)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(yù)涂鋼板

預(yù)涂鋼板表面一般由底層膜+表層膜+2層涂膜構(gòu)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(diào)、創(chuàng)意性、耐藥品性、加工性等要求。預(yù)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(shè)置的化學(xué)處理層。預(yù)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(yù)涂鋼板，可令生產(chǎn)者對金屬外殼的處理由后涂改為預(yù)涂，在產(chǎn)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(huán)境，減少污染之外，還可以通過工序連續(xù)化而大幅度地提高生產(chǎn)率。目前預(yù)涂鋼板已經(jīng)廣泛用于音響設(shè)備、錄像機、洗衣機、電冰箱、照明設(shè)備、空調(diào)室外機、擋風板等。

4.實驗室對環(huán)保型金屬材料的檢測

為適應(yīng)環(huán)保要求，實驗室也應(yīng)建立起重金屬微量元素的檢測力，對環(huán)保型金屬材料及其所生產(chǎn)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(yīng)致力于做好下列工作。

1.提升電子零件Cross Section檢測技術(shù)配合

相關(guān)單位以無鉛制程的驗證，按IPC-TM-650規(guī)范要求優(yōu)化檢測設(shè)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(shù)。

2.研討無鉻鍍鋅鋼板檢測技術(shù)，配合新材料

導(dǎo)入在機箱上使用無鉻鍍鋅鋼板需要進行環(huán)境可靠性、導(dǎo)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(yīng)建立相關(guān)檢測能力，配合現(xiàn)場把好材料評估關(guān)。

5.結(jié)束語

目前3C通訊產(chǎn)品領(lǐng)域，發(fā)達國家對塑料材料已有了嚴格的環(huán)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(chǎn)品能適應(yīng)發(fā)達國家的環(huán)保要求，我們必須對環(huán)保型金屬材料進行研究，使我們的產(chǎn)品盡早使用這些材料。

參考文獻：

[1] 劉鴻文主編. 材料力學(xué). 第四版. 高等教育出版社，2004.

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