여러분,
나는 가끔 솔더 합금 밀도 계산에 관한 글을 썼는데, 이 주제에 대한 관심이 생각보다 많아서 놀랐습니다. 최근에 계산된 밀도와 몇 가지 합금의 실제 밀도를 비교하여 올바른 공식이 얼마나 정확한지 알아보는 것이 도움이 될 것 같다는 생각이 들었습니다(올바른 공식의 도출은 아래 참조). 이 공식은 "완벽한 혼합"(즉, 합금 원소 간의 상호 작용이 없는)을 가정합니다. 저희가 조사한 합금은 주석-비스무트-은, 주석-은, 주석 및 주석-비스무트였습니다.
밀도를 측정하기 위해 저는 Indium Corporation에서 몇 가지 합금을 구했습니다. 제 학생인 Evan Zeitchik은 합금을 직사각형 평행 육면체(사진 참조)로 가공하고 무게를 측정한 다음 치수를 통해 부피를 계산하는 것이 밀도를 측정하는 좋은 기술이라고 판단했습니다. 결과는 약 1~2% 정도 정확한 공식과 일치합니다. 어떤 사람들은 왜 차이가 있는지 물어볼 것입니다. 그 이유는 모든 합금이 서로 다른 상을 형성하고 일부는 금속 간 상을 형성하기 때문입니다. 이러한 상과 금속 간 금속은 일반적으로 합금에 대해 계산된 밀도와 다른 밀도를 갖습니다. 이 작업에 대한 자세한 내용은 다음 포스팅에서 다룰 예정입니다.
다음은 올바른 밀도 공식을 도출한 것입니다:
많은 사람들이 x%의 주석과 y%의 은으로 이루어진 합금이 있다면 이 합금의 밀도는 0.x*밀도 주석 +0.y*밀도 은이 될 것이라고 잘못 알고 있습니다. 그러나 밀도에는 두 가지 단위(질량과 부피)가 있으므로 이 직관적인 선형 공식은 정확하지 않습니다. 올바른 공식의 도출을 이해하는 쉬운 방법(Indium Corporation의 엔지니어 밥 자렛이 제안)은 주석 96%, 은 4%의 예를 고려하는 것입니다.
이 합금 1g이 있고 0.96g이 주석이고 0.04g이 은이라고 가정해 보겠습니다.
주석의 부피는 0.96g/7.31g/cc = 0.131327cc입니다.
은의 부피는 0.04g/10.5g = 0.00381cc입니다.
따라서 합금 1g의 부피는 0.131327 + 0.00381cc = 0.135137cc입니다.
따라서 밀도는 1g/0.135137cc = 7.39989g/cc입니다.
따라서 일반적인 공식은 다음과 같습니다:
1/Da = x/D1 + y/D2 + z/D3
Da = 최종 합금의 밀도
D1 = 금속 1의 밀도, x = 금속 1의 질량 분율
금속 2, 3도 동일
이 공식은 3개 이상의 금속에 대해 계속 적용됩니다.
밀도를 자동으로 계산하는 Excel 스프레드시트를 개발했습니다. 사본을 원하시는 분은 [email protected] 으로 이메일을 보내주세요.
건배,
론 박사
추신: 흥미로운 생각이 듭니다: 역사적으로 약 165,000톤의 금이 채굴되었습니다. 이 모든 금을 정육면체로 모으면 한 변의 길이가 약 21미터에 불과합니다. 온스당 1550달러로 계산하면 그 가치는 8조 5천억 달러로 미국 정부의 부채인 15조 달러보다 훨씬 적습니다. 우와!
