はんだ付けの奇跡

皆さん、

紀元前3000年の銅器時代の 製錬業者が哀れである。銅を溶かすには薪の火を1085℃まで上げなければならなかった。うまくいったとしても、銅はうまく流れず、柔らかかった。

しかし、その頃、変化の風が吹いており、錫のニュースが流れていた。錫に約90％の銅を混ぜると、 青銅器の溶解温度は850℃になる。温度が下がることで青銅が溶けやすくなっただけでなく、金型の中で青銅がよりよく流れるようになったのだ。加えて、ブロンズの強度と硬度は銅の何倍もある。上の図から、銅にスズを10％加えると、降伏強度が3倍になる青銅ができることがわかる。青銅器時代が始まったのである。銅から青銅に移行した初期の金属鍛冶たちの喜びを想像できるだろうか。青銅はより硬く、より強いだけでなく、加工がはるかに簡単で、炉に必要な貴重な木材の量も少なくて済んだ。欠点としては、当時も今も錫は銅よりも希少であるため、青銅のコストは銅だけよりも高くなる。貧乏人の青銅は黄銅（銅と亜鉛）である。亜鉛は銅より安いので、黄銅は安価ですが、チャート（左）から、材料の特性は一般的に青銅より弱いです。

青銅は強度と硬度が高いため、戦争には重要な素材だった。もしあなたが敵と同等の戦闘能力を持っていたとしても、敵が青銅の剣と盾を持っていて、あなたの銅の武器を持っていたら、あなたは毎回負けるだろう。だから青銅の製錬と製造は、おそらく初期の軍事機密だったのだろう。

錫の同様に重要な利点は、錫が鉛と合金化されたとき、青銅や他の金属と結合する非常に低融点の材料が作られたことである。はんだ付けが発明されたのである。日常的にはんだを使っている私たちは、はんだ付けの奇跡を認識していないことが多い。私たちが電子部品をプリント配線板にはんだ付けするとき、基本的には250℃以下の温度で銅と銅（1085℃で溶ける）を接合している。熱的にデリケートなプラスチックが存在する中で、この金属的な結合を行っているのです。つまり、はんだがなければ、今日のエレクトロニクス産業は存在しなかったのです。

はんだ付けにおける「仕事」はすべて錫が行う。銅と 金属間化合物 Cu₆Sn5およびCu₃Snを形成するのはスズである。鉛、銀、銅などの他のはんだ合金元素は、濡れ性、広がり性、最終的な接合強度に重要な役割を果たしますが、冶金学的に銅と相互作用するのはスズだけです。

携帯電話を手にするとき、コンピューターで文字を入力するとき、テレビを見るとき、思い出してほしい！

乾杯

ロン博士

画像はアスクランドの 材料の科学と工学.