环保型金属材料浅析

周新平　郭超

【摘 要】本文论述了几种与通讯产品有关的环保型金属材料及性能，并对环保型金属材料的定义和环保材料的重要性作了介绍，指出实验室在对环保型金属材料进行检测时应重点做好的几项工作。

【关键词】环保型金属；性能；检测

1.环保材料的重要性

工业三废、废弃物料、噪音、电磁波等污染物破坏环境又损害人体，已成为经济可持续发展的制约因素。欧美、日本等发达国家对改善环境、控制污染相当重视，已在其国内制定了完善的环保法规，在汽车、电力、家电、建筑、电子等领域内展开了控制污染的研究。从发达国家对环保问题的积极态度来看，可以说环保时代来临了。目前世界主要发达国家已在环保领域取得了显著的研究成果，开发并商用化了许多环保型金属材料。他们在环保领域有这样的成就，我认为主要归功于这些国家制订了严格的法规。实事证明，环保法规越严格、执行越彻底的国家，其企业的竞争力没有受到削弱，反而促进了发展和技术进步。这些国家的企业因在其产品生产过程中注重环境意识而受到社会各界的广泛称赞，其所生产的产品也因具备环保概念而受到消费者的欢迎。发达国家企业在环保问题上取得的成功为我们做出了示范，我们要想让自己的产品继续畅销也必须注重环保问题。当然，要让产品成为环保产品首先制造产品的材料必须是“环保”的，也就是说要满足社会对环保的要求，我们必须保用环保材料来制造产品。

2.环保型金属材料的定义

什么是环保型金属材料呢？这个问题首先得从什么是环境意识型产品谈起。环境意识型产品是指在整个生命周期中对环境带来的负荷小、枯竭性资源再生循环利用率高、易于拆卸和分解的产品。要开发这样的产品，首先需要环保材料，以达到资源和能源消耗最少、生态影响最小、再生循环利用率最高或可分解使用之目的，而这些材料中的金属材料就是环保型金属材料。

环保新型金属材料具备以下三个特点：

（1）先进性：能为人类开拓更为广阔的活动范围和环境。

（2）环境协调性：能使人类的活动范围和外部环境尽可能协调。

（3）舒适性：能使人类生活环境更加舒适。

3.环保型金属材料及性能简介

下面我们就结合公司的相关产品，分别介绍一些环保型金属材料的特性。

3.1无铅焊锡

电子装配中常用到焊锡，传统焊锡中的铅对人类健康有不良影响。为此，业界开发出了替代性的无铅焊锡，在确保熔点、机械、蠕变、疲劳及电气特性与传统焊锡一样的同时，达到了维护环境、确保工作场所安全、提高设备可靠性、加强市场竞争性的目的，表二为无铅焊锡的一些研究成果。

3.2无铅镀Zn-Sn-Ni钢板

无铅镀Zn-Sn-Ni钢板又称三层镀钢板，它是将镍、锡、锌连续地电镀在铁基材上，然后经过230℃的热扩散，淬入30～40℃的水中，从而得到合金化的镀层。它具有优良的性能，特别是在耐蚀性、焊接性及锡晶须阻力等几方面性能尤佳[1]。该钢板可以取代有焊接要求的镀铅钢板或镀锡钢板（马口铁），主要用于半导体外壳、电子设备屏蔽外壳、游戏机的支架等。

3.3无铬环保镀锌钢板

近年来，日本的新日铁及川畸制铁公司相继推出各自的无铬环保镀锌钢板，这些钢板以具有耐蚀及局部自行修复功能的专利配方的涂膜层替代铬酸盐处理（如图1），从而具有优良的性能，无铭镀锌钢板可以用于3C通讯产品外壳、家电外壳、照明器具等。

3.4防噪音钢板

防噪音钢板属复合材料，其结构由两片钢板夹一层约30μm的粘弹性树脂组成，通过振动能转变为让粘弹性树脂弯曲变形的热能而阻尼噪音。防噪音钢板有多种形式，其金属层可按客户要求采用不同类型的材料制成不同的厚度，如可采用冷轧板、不锈钢、铝材等，也可以制成板材卷材，还可以进行不同的表面处理（如热浸镀、电镀、液体涂漆、贴膜等）。另外，由于粘弹性树脂可在高温下保持一定时间，因此这种钢板可进行碱性脱酯及其它的电镀、阳极化等化学制程，可以通过规定的环境可靠性测试。防噪音钢板具有优异的振动阻尼、耐久、冲压性能，可以点焊。该钢板用作机车油箱及计算机硬盘驱动器壳体时，可以省隔音材料。对该钢板制造的计算机硬盘所作的噪音试验表明，用这种材料作壳体的HDD比普通壳体HDD噪音降低9dB，比壳体经过特别防噪音处理HDD噪音降低2-3 dB。

3.5高润滑钢板

高润滑钢板为钢板表面镀锌或锌镍合金，上面再盖一层铬酸盐皮膜，最外面是1μm或3μm 的有机物泣滑表层，其动态摩擦系数约为0.06。高润滑钢板因具有极优异的冲压性能和极好的耐蚀性能与烤漆附着力而可应用在各类壳体上，其最大优势是在成型时可免加润滑油，这就既省了润滑油又免除了清洗时对环境的损害[2]。而且还提高了制造效率，减少了制造工序。

3.6预涂钢板

预涂钢板表面一般由底层膜+表层膜+2层涂膜构成，底层膜耐腐蚀性好、容易加工、耐药性好，而表层膜则可满足硬度、耐污染性、光泽、色调、创意性、耐药品性、加工性等要求。预涂钢板基材有铝合金板、镀锌钢板、镀铝钢板、超级镀锌钢板、冷轧钢板等，在涂膜与基板之间是保证两者紧密吸附而设置的化学处理层。预涂钢板具有1800无隙弯折后无龟裂、无剥离的特点，可进行各种拉深加工。使用预涂钢板，可令生产者对金属外壳的处理由后涂改为预涂，在产品加工成形后无需再进行涂膜工序。这除了可大幅度改善工作环境，减少污染之外，还可以通过工序连续化而大幅度地提高生产率。目前预涂钢板已经广泛用于音响设备、录像机、洗衣机、电冰箱、照明设备、空调室外机、挡风板等。

4.实验室对环保型金属材料的检测

为适应环保要求，实验室也应建立起重金属微量元素的检测力，对环保型金属材料及其所生产按国家标准进行理化性能检测，指标均达到国家标准要求[2]。具体而言应致力于做好下列工作。

1.提升电子零件Cross Section检测技术配合

相关单位以无铅制程的验证，按IPC-TM-650规范要求优化检测设备，精心制作电子零件切处，使到焊锡与镀层边界清晰、无研磨污点划痕、无误判状缺陷以反映样品的真实状况，满足客户严格要求，并提升缺陷分析技术。

2.研讨无铬镀锌钢板检测技术，配合新材料

导入在机箱上使用无铬镀锌钢板需要进行环境可靠性、导电性、六价铬含量、冲压性能、烤漆性能等一系列验证，实验室应建立相关检测能力，配合现场把好材料评估关。

5.结束语

目前3C通讯产品领域，发达国家对塑料材料已有了严格的环保要求，而类似的要求很快也会落实到金属材料上。为了让我们的产品能适应发达国家的环保要求，我们必须对环保型金属材料进行研究，使我们的产品尽早使用这些材料。

参考文献：

[1] 刘鸿文主编. 材料力学. 第四版. 高等教育出版社，2004.

[2] 孙健，张国祥. 激光淬火区耐磨性的拉伸强度评价方法研究[J]. 铸造技术，2016，（1）38-41.