乡亲们
遗憾 冰人厄齐约公元前 3500 年。人们认为他参与了铜的冶炼，因为在他的头发中发现了铜微粒和砷，砷是某些铜矿石中的微量元素。他不仅被砒霜慢慢毒死，而且为了冶炼铜，他必须将柴火的温度提高到大约 1085ºC （1985ºF），这在我上一篇文章中已经讨论过。 上一篇文章.铜中含有砒霜确实有好处，因为它使铜的强度比纯铜更高一些。
在奥齐时代之后不久，金属工人发现在铜中加入 10%的锡就能制成青铜。青铜不仅硬度明显高于铜，而且熔化温度比纯铜低近 100ºC，使金属加工变得更加容易。青铜时代 青铜时代开始了。这一时期恰好是学者们公认的现代文明的开端，如埃及和希腊。
由于青铜的熔化温度较低，因此也能更好地填充模具。从图 1 中可以明显看出这种模具填充性的改善。这张照片展示的是我制作的一把铜制和青铜制的斧头。左边的铜斧显示出模具填充不良的迹象。
图 1.左侧是铜制，右侧是为罗恩博士制作的青铜斧。 达特茅斯学院课程 工程学 3:材料：文明的实质。请注意，由于铜的熔化温度较高，铜斧的模具填充性较差。
我认为，几乎可以肯定青铜时代与焊接技术的发展有关。最早的 焊接的证据大约是公元前 3000 年，在那里，可以说是第一个文明，苏美尔人 苏美尔人他们用高温焊料组装剑。由于大多数铜对铜焊接的基本金属是锡，早期的金属工人几乎可以肯定，锡可以用来在比熔炼温度低得多的温度下将铜或青铜碎片连接在一起。
在 2006 年欧盟限制焊料中的铅含量之前，大多数电子产品焊料都是锡铅 共晶.Eutectic 是希腊语，大致意思是 "容易熔化"。图 2 显示了锡铅相图。请注意，锡的熔点为 232ºC，铅的熔点为 327ºC，但在 63% 锡/37% 铅的共晶浓度下，熔点温度降至 183ºC。这个浓度和温度被称为共晶点。
图 2.锡铅相图 锡铅相图.注意 183ºC 的共晶点。
欧盟限铅令生效后，大多数电子产品的焊料都采用锡银铜合金，熔点在 217-225ºC 之间。这些合金中最常见的是 SAC305(Sn96.5Ag3.0Cu0.5，数字为重量百分比）。
尽管由于熔点较低，共晶点是一种有趣且通常有益的现象，但焊接的真正奇迹在于，两片熔点为 1085ºC 的铜片可以在不到 232ºC 的温度下用锡基焊料粘合在一起。这一优势的价值无论怎样强调都不为过。大自然让我们能够在足够低的温度下将两片铜以机械和电气的方式粘合在一起，我们可以在电绝缘聚合物材料存在的情况下进行粘合。如果没有焊料的这一特性，我们就不会有电子工业！焊接的另一个好处是可以返工，因此如果某个元件出现故障，可以在不报废整个电子印刷电路板的情况下进行更换。
人们自然会问这种粘合是如何发生的。焊料中的锡会形成 金属间化合物与铜形成金属间化合物。通常情况下 在锡附近形成Cu6Sn5，在铜附近形成Cu3Sn。.见图 3。
图 3.铜锡金属间化合物，摘自 Roubaud 等人，"IM 生长对无铅组件机械强度的影响"，APEX 2001。影响"，APEX 2001。
因此，下次当您使用智能手机、笔记本电脑、平板电脑或其他电子设备时，不要忘记，如果没有焊接这一奇迹，这些设备就不会存在。
干杯
罗恩博士
