O cynie...

Cyna występuje w dwóch odmianach alotropowych. Odmiana A (szara) o sieci regularnej występuje poniżej temperatury 13,2°C. Odmiana ß (biała) o sieci tetragonalnej i jest trwała powyżej tej temperatury.
Ochłodzenie cyny poniżej 13,2°C, a w praktyce poniżej ok. –20°C, powoduje nieodwracalną przemianę ß›A, związaną ze znacznym zwiększeniem objętości i naprężeń własnych, co w konsekwencji powoduje rozpad cyny na szary proszek. Dodatki co najmniej 0,5% Pb zapobiega temu zjawisku.

Temperatura topnienia cyny wynosi 232°C, a wrzenia 2270°C. Gęstość Sn wynosi 7,29g/cm3. Własności mechaniczne cyny są bardzo niskie: Rm = 20 ÷ 30MPa , A10 = 40%, a twardość 5 ÷ 6 HB. Cyny nie można umacniać zgniotowo, gdyż temperatura rekrystalizacji jest poniżej 0°C.
Cyna wykazuje dobrą odporność na korozję, szczególnie zaś w środowisku kwasu octowego, tlenu, acetylenu, amoniaku, środków spożywczych oraz wody morskiej. Przez galwaniczne nanoszenie powłok cynowaniu poddaje się blachy stalowe, a także przewody elektryczne w izolacji gumowej.

Stopy cyny

Stosowane są w zasadzie stopy cyny z ołowiem, antymonem i miedzią. Miedź i antymon podwyższają twardość i wytrzymałość, ołów polepsza lejność stopu i obniża cenę, ale pogarsza własności mechaniczne. Stopy cyny, a więc stopy, których podstawowym składnikiem jest cyna, stosowane są również jako spoiwa lutownicze.

Pb Free i RoHS

Dyrektywa Unii Europejskiej WEEE ( Waste from Electrical and Electronic Equipment), stanowi przepisy dotyczące:

Ołów jest pierwiastkiem zaliczanym do tzw. neurotoksyn, czyli trucizn wpływających chorobotwórczo na pracę mózgu. Powoduje on trwałe uszkodzenie komórek mózgu (neuronów) oraz połączeń między nimi. Proces ten wpływa negatywnie na sprawność myślenia a nawet na zmiany osobowości. Ołów wpływa również niekorzystnie na układ krwionośny, powodując niedokrwistość. Obecnie mówi się również o działaniu rakotwórczym i embriotoksycznym ołowiu. W elektronice ołów jest stosowany powszechnie w stopach cynowo - ołowiowych do lutowania wyprowadzeń podzespołów elektronicznych na płytach drukowanych, które często są również pokryte tym stopem. Będąc trudny do odzysku czy recyklingu, bardzo często trafia na wysypiska śmieci, z których może przedostawać się do środowiska naturalnego stwarzając zagrożenie dla całego systemu ekologicznego. Mechanizm przedostawania się ołowiu z wysypisk śmieci do środowiska opiera się o działanie kwaśnego deszczu, który rozpuszczając ołów, przedostaje się do rzek. W ten sposób powstają trujące związki ołowiu, jak azotan ołowiu, który łatwo przenika do gruntu, a dalej do wód gruntowych.

W 1995 roku kraje UE wyrzuciły na śmieci ponad 6 mln. ton odpadów elektronicznych, w tym 25 mln. Sztuk odbiorników telewizyjnych. Jeśli spojrzeć na USA, prognozy mówią o złomowaniu ok. 150 mln. Komputerów osobistych do 2005 roku. Kiedy mowa o prognozach, warto wspomnieć, że rośnie ilość sprzedawanego sprzętu elektronicznego. Wprowadzenie więc w życie dyrektywy WEEE, oznacza rewolucję w technologii lutowania. Badania nad zamiennikami ołowiu prowadzone są na całym świecie - nie tylko w Europie - mają na celu uzyskanie materiału, który będzie mało toksyczny, tani, dostępny (obecność kopalin lub łatwość pozyskiwania w dużej ilości i niskiej cenie a zarazem niskiej toksyczności tego procesu), zbliżone do ołowiu lub lepsze właściwości fizyko - chemiczne (tu szczególnie parametry elektryczne, temperatura topnienia, plastyczność, wytrzymałość mechaniczna). Jeśli powyższe właściwości „przymierzymy” do tabeli pierwiastków, wówczas pozostaje niewielka ich grupa, spośród której można wybrać „kandydata” na zamiennik.

Pb Free i RoHS

Lead free (Pb-free) - technologia bezołowiowa. Przygotowane do lutowania bezołowiowego. Zwrot ten w oryginale odnosi się tylko do końcówek elementów montowanych na płytkach (chodzi o odpowiednie elektropowlekanie tych końcówek aby łączyły się one łatwiej z cyną bezołowiową). Elementy oznaczone tym znakiem są również w stanie wytrzymać podwyższoną temperaturę lutowania.

RoHS compliant - Element ten jest zgodny z dyrektywą RoHS, producent zapewnia, że cały element jest w pełni zgodny z dyrektywą RoHS z dokładnością do wyjątków od dyrektywy. Oznaczenie to nie mówi nic o technologii lutowania (ołowiowego czy bez-ołowiowego). Mówi tylko że w samym komponencie stężenie regulowanych pierwiastków (ołów, rtęć, kadm, sześciowartościowy chrom, PBB PBDE) jest niższe niż dozwolone.

Oznakowania - obręcz zbudowana z dwóch strzałek (oznaczające recycling) w środku znajduje się albo znak “e” (eko - ekologiczny, oznacza że produkt nie zawiera w ogóle pierwiastków i substancji regulowanych dyrektywą RoHS), albo cyfra (oznacza że produkt zawiera regulowane pierwiastki regulowane przez RoHS ale ich stężenie jest niższe niż dozwolone, liczba oznacza liczbę lat po której regulowane pierwiastki mogą przedostawać się do środowiska). Po upłynięciu “liczby lat” od daty produkcji taki sprzęt elektryczny powinien być natychmiastowo wycofany z rynku i poddany utylizacji. 10 lat to największy możliwy okres).

Zimne luty

Zimny lut (lub "zimny styk") – nieprawidłowe złącze wykonane metodą lutowania. Powstaje, gdy lutowanie odbywa się przez stopienie lutownicą bezpośrednio lutu, a nie pośrednio poprzez łączone metale. Nie jest przez to spełniony podstawowy warunek lutowania, tzn. zarówno materiał łączony, jak i materiał dodatkowy (lut) muszą osiągnąć temperaturę przewyższającą temperaturę topnienia lutu. Połączenie takie ma charakter wyłącznie adhezyjny, bez udziału dyfuzji w głąb elementów lutowanych. W takich warunkach powstaje wadliwe złącze o bardzo słabych właściwościach użytkowych. W obwodach elektrycznych zimny lut charakteryzuje się wysoką rezystancją lub zupełną przerwą w obwodzie, co ułatwia jego zlokalizowanie, na jego powierzchni może wystąpić iskrzenie, co prowadzi do uszkodzenia elementów elektronicznych. Poza zastosowaniami elektronicznymi zimny lut może charakteryzować się np. małą wytrzymałością mechaniczną, brakiem szczelności, słabą odpornością na korozję.