Gần đây tôi đã nghiên cứu một loạt thứ, một trong những chủ đề yêu thích của tôi là hợp kim hàn. Trong một thời gian dài, hầu hết chất hàn (gần như tất cả) đều bao gồm hợp kim eutectic thiếc-chì. Mọi người đều rất thoải mái khi sử dụng hợp kim này cho đến khi RoHS và các thay đổi khác trong các quy định bắt đầu làm thay đổi cán cân theo hướng có lợi cho hợp kim không chì, đòi hỏi một cách tiếp cận mới đối với vật liệu và quy trình hàn. Kể từ đó, ngành công nghiệp có xu hướng sử dụng hợp kim thiếc-bạc-đồng (SAC) có nhiều thành phần khác nhau; tuy nhiên, không có loại nào đáp ứng được tất cả các đặc tính mà chất hàn thiếc-chì mang lại. Trên thực tế, một trong những đặc điểm gây gián đoạn nhất của hợp kim SAC là nhiệt độ tăng cao cần thiết để hàn chảy lại, do đó, yêu cầu về nhiệt độ tăng cao đối với các thành phần và bảng mạch.
Để đạt được các đặc tính nâng cao và lấp đầy các hốc mà SAC không đáp ứng được, chúng tôi đang tiến hành nghiên cứu về việc bổ sung chất pha tạp vào chất hàn SAC. Đây là nơi tôi bắt đầu bị bismuth hấp dẫn. Càng đọc, tôi càng thấy loại kim loại kỳ lạ này mà tôi không biết nhiều (hãy nhớ rằng tôi mới tham gia vào lĩnh vực hàn). Điều này đã thúc đẩy một cuộc tìm kiếm nhỏ và đưa ra một số sự thật hấp dẫn:
· Bismuth là một kim loại giòn, thường có màu hồng do bề mặt bị oxit
· Bismuth có nhiệt độ nóng chảy thấp (271°C)
· Bismuth nở ra khi đông đặc, giống như nước
· Bismuth là kim loại không phóng xạ nặng nhất (có thể được coi là hơi phóng xạ), có trong tự nhiên trên bảng tuần hoàn
· Bismuth thường không được khai thác riêng lẻ mà là một sản phẩm phụ của chì, thiếc, bạc và các kim loại khác
· Bismuth là kim loại có tính nghịch từ mạnh nhất trong tất cả các kim loại
· Bismuth có độ dẫn nhiệt thấp nhất trong tất cả các kim loại ngoại trừ thủy ngân
· Tinh thể Bismuth thể hiện cầu vồng màu sắc phản chiếu do độ dày oxit khác nhau trên bề mặt
· Bismuth subsalicylate, là thành phần hoạt tính trong Pepto-Bismol, bị cấm ở Pháp (do lo ngại lỗi thời về việc nó gây ra bệnh não)
Thuộc tính thú vị nhất của bismuth, theo quan điểm vật liệu điện tử, là khi hợp kim với các kim loại khác, nó tạo ra nhiệt độ nóng chảy thấp hợp kim. Đặc biệt, khi hợp kim với thiếc ở thành phần eutectic, hợp kim nóng chảy ở 138°C và thể hiện các tính chất tương đương với eutectic thiếc-chì. Độ giòn của bismuth là mối quan tâm chính khi sử dụng nó để hàn; tuy nhiên, hiệu ứng này có thể được giảm nhẹ bằng cách thêm các kim loại dễ uốn hơn vào hợp kim, chẳng hạn như bạc. Nhiều hợp kim chứa bismuth phổ biến chứa tỷ lệ bismuth cao, nhưng công việc đang được thực hiện với nồng độ thấp hơn, tạo ra các tính chất khác nhau. Mặc dù nhiệt độ nóng chảy sẽ không giảm đáng kể, bismuth ở nồng độ thấp hơn có khả năng tăng cường hiệu suất trong thử nghiệm thả và sốc nhiệt.
Với những lo ngại ngày càng tăng về chi phí kim loại, bismuth có thể trở thành ứng cử viên sáng giá hơn trong quá trình tìm kiếm hợp kim hàn thay thế. Tôi đã nghĩ đến bismuth như một người bạn mới của mình, vì tôi nghĩ rằng nó cung cấp một con đường khác để khám phá và có vẻ đầy hứa hẹn cho các hợp kim nhiệt độ thấp được cải tiến.
