我国汽车散热器以铜为主，生产需要大量锡铅焊料。锡铅焊料种类繁多，年生产消耗量约100吨。锡铅是一种珍贵稀有的原材料。锡铅焊料在焊接过程中，在炉内受热熔化，长时间高温易氧化，导致其表面有一层厚厚的锡灰。因此，提高锡铅焊料的抗氧化性，减少液态锡铅焊料的烧损具有重要意义。为了提高锡铅焊料的抗氧化性，必须在液态焊料表面形成一层致密的氧化膜。当这种表面氧化膜受到机械损伤后，可立即形成一层同样结构的新膜，继续发挥保护作用。锑是提高液态锡铅焊料抗氧化性的最常用和最经济的合金元素。

第一，锡铅焊料的氧化

当锡铅焊料合金处于液态时，其氧化非常迅速。当焊料槽表面的氧化层被扒渣去除后，会迅速形成新的氧化渣。焊料槽表面的氧化层主要是氧化锡。相关分析表明，其表面的SnO2厚度为2mm，被SnO分散的细小金属铅颗粒被压下，其次是SnO和金属锡、铅。可以看出，焊料的氧化主要是锡的氧化。锡的抗氧化问题可以分为物理方法和化学方法。

物理方法

从物理上讲，通过隔离液态焊料与大气的直接接触来实现抗氧化性。常见的方法是在焊料表面加一层有机液体物质覆盖。锡表面的氧化压力大大降低，不仅可以隔绝锡液与大气的接触，还有助于降低溶解在锡中的氧含量。目前用作抗氧剂的有机化合物有两类，一类是由低分子量聚合物及其酸组成的锡合金抗氧剂，最典型的是低分子量聚苯醚和聚苯醚羧酸的混合物。随着多元羧酸含量的增加，混合物的抗氧化效果明显增强。但它的缺点是制备困难，价格昂贵。另一种抗氧化剂由油和还原剂组成。这种抗氧剂原料丰富，价格低廉，还原能力强，但耐热性和使用寿命较差。

(2)化学方法

化学方法是在液态焊料合金中加入微量的比锡、铅更亲氧的表面活性元素，与锡、铅的氧化物形成稳定致密的表面膜，阻止锡、铅合金进一步氧化。锑就是这些保护元素之一。

第二，实验

样品:纯锡、纯铅、15%锡和50%锡焊料(均不含锑)的对比氧化试验

每次称取300克试样焊料，放入SKC-2H-1型可焊性测试仪的加热炉中。温度控制在360℃恒温。在焊料开始完全熔化时，从液体表面去除一次熔渣，以消除焊料中可能存在的未熔化杂质对测试结果的影响。之后每2小时除渣一次，然后搅拌1分钟，循环4小时。称重被用作测量氧化速率的标准。实验持续8小时，两组平行做，取平均值。氧化渣用T328A光学读数天平称重。实验数据如表1所示。

表1几种焊料氧化后炉渣的重量单位g

表2不同锑含量的几种焊料氧化后渣的重量单位g

表3不同锑含量的几种焊料氧化后炉渣的重量单位g

几种无锑焊料的抗氧化性:

焊料的氧化速度可以通过颜色变化的速度来定性判断。液态锡铅焊料表面在初始阶段呈现金属光泽。经过一段时间的加热氧化后，液态焊料表面的氧化膜增多，颜色由银白色变为略带金黄色，再变为灰黑色，表面呈现粉状颗粒。焊料含量越高，焊料表面越黑，产生的黑色粉末颗粒越多。铅含量越高，焊料表面越黑，产生的黑色粉末颗粒越多。通过比较发现，纯锡和含锡50%的焊料首先在表面产生金属氧化膜，持续时间比纯铅和含锡15%的焊料长。因此，预先形成的氧化膜也可能起到隔离空气体的作用，防止焊料进一步氧化。表1是焊料氧化后炉渣的重量。从表1的结果可以看出，纯铅的氧化渣比纯锡多，高铅含量焊料的氧化渣比铅含量焊料的氧化渣低得多。有两种氧化锡:氧化锡和氧化锡。其中SnO的膜比较疏松，不够致密。而SnO2结构致密完整，能有效阻止氧向液态焊料中扩散，因而具有良好的阻氧性。当锡含量较低时，氧化锡大多以SnO的形式存在，抗氧化性能不好。当tin含量增加时，可以形成足够致密的SnO2保护膜，阻止氧的侵入。

铅的氧化物是PbO，被液态铅润湿，可以溶解在其中，但不能在表面形成致密的氧化膜，变成粉末。因此，氧气可以通过PbO的氧化膜继续渗透到液态焊料中，导致氧化物不断增加，其抗氧化性下降。

综上所述，无论是低锡焊料还是高锡焊料，在高温液态下都有不同程度的氧化，以熔渣的形式覆盖在焊料表面。

对锑焊料抗氧化性的影响:

从表2和表3可以看出，随着锑含量的增加，从焊料中去除的氧化物渣的重量减少，说明焊料的抗氧化性提高。当锑含量继续增加时，被去除的氧化渣的重量趋于饱和。

宏观观察发现，当焊料中锑含量较少时，氧化膜变成金黄色，然后变成深棕色。锑含量高时，氧化膜形成快，颜色为银白色，持续时间长。除渣时发现，不加锑或不减锑时，氧化膜厚度和润湿钎料往往包裹钎料；但当有大量锑时，氧化膜更薄，均匀地浮在焊料表面。因此，锑提高了焊料的抗氧化性，改变了原焊料表面疏松的氧化膜结构，使其形成致密的氧化膜。

四。结论

(1)锡的抗氧化性优于铅，高锡焊料的抗氧化性优于低锡焊料。

(2)锑是提高锡焊铅抗氧化性的元素。随着锑含量的增加，抗氧化性增强，当达到一定量时，抗氧化性趋于饱和。

(3)锑不仅提高了焊料的抗氧化性，而且降低了焊料的润湿性。因此，焊料中锑的含量要适中，最佳锑含量为0.5% ~ 0.8%。