O estanho é um metal pós-transição no grupo 14 da tabela periódica. É obtido principalmente do mineral cassiterita, que contém dióxido de estanho. A primeira liga usada em larga escala foi o bronze, feito de estanho e cobre, já em 3000 AC. O estanho é um dos primeiros metais conhecidos pelos seres humanos, é atóxico, macio e flexível e adequado para laminação a frio. O estanho resiste à corrosão, tornando-o um revestimento ideal para outros metais. O estanho tem baixo coeficiente de atrito e a adição de elementos de liga como cobre, antimônio, bismuto, cádmio e prata aumenta sua dureza. O estanho é usado há muito tempo em ligas com chumbo como solda. O próprio estanho tem um ponto de fusão muito baixo, o estanho ligado ao chumbo forma uma mistura eutéticana proporção em peso de 61,9% de estanho e 38,1% de chumbo com temperatura de fusão de 183°C (361,4°F). Essas soldas são usadas principalmente para unir tubos ou circuitos elétricos.
Folha de Flandres – Estanhagem – Imersão a Quente – Galvanoplastia
A maior aplicação individual de estanho é na fabricação de folha-de-flandres (folha de aço revestida com estanho), que responde por aproximadamente 40% do consumo mundial total de estanho. O estanho liga-se facilmente ao ferro e ao aço para prevenir a corrosão. Recipientes de aço estanhado são amplamente utilizados para conservação de alimentos, e isso representa uma grande parte do mercado de estanho metálico.
Estanhagem é o processo de revestimento fino de folhas de ferro forjado ou aço com estanho, e o produto resultante é conhecido como folha-de-flandres. O termo também é amplamente utilizado para os diferentes processos de revestimento de um metal com solda antes da soldagem. Existem dois processos para o estanhamento das chapas pretas: imersão a quente e galvanoplastia.
- Mergulho quente. A folha-de-flandres feita por meio de revestimento de estanho por imersão a quente é feita por aço ou ferro laminado a frio, que é então revestido com uma fina camada de estanho.
- Galvanoplastia. A galvanoplastia é um processo que usa uma corrente elétrica para reduzir os cátions metálicos dissolvidos, de modo que formem um revestimento fino e coerente de metal em um eletrodo. O método tradicional de imersão a quente de fazer folha-de-flandres foi amplamente substituído pela eletrodeposição de estanho em tiras contínuas de aço laminado.
Solda – Estanho – Liga Eutética de Chumbo
A soldagem é uma técnica para unir metais usando uma liga de metal de adição que tem uma temperatura de fusão inferior a cerca de 425°C (800°F). Devido a essa temperatura mais baixa e às diferentes ligas usadas como cargas, a reação metalúrgica entre a carga e a peça de trabalho é mínima, resultando em uma junta mais fraca. Na montagem eletrônica, a liga eutética com 63% de estanho e 37% de chumbo (ou 60/40, que é quase idêntico no ponto de fusão) tem sido a liga preferida. Esta liga eutética tem ponto de fusão inferior ao do estanho ou do chumbo.
O estanho é um constituinte importante em soldas porque molha e adere a muitos metais básicos comuns a temperaturas consideravelmente abaixo de seus pontos de fusão. Pequenas quantidades de vários metais, principalmente antimônio e prata, são adicionadas às soldas de estanho-chumbo para aumentar sua resistência. A solda 60-40 fornece juntas fortes e confiáveis sob uma variedade de condições ambientais. Existem também soldas com alto teor de estanho, que são usadas para unir partes de aparelhos elétricos porque sua condutividade elétrica é maior que a das soldas com alto teor de chumbo. Essas soldas também são usadas onde o chumbo pode ser um perigo, por exemplo, em contato com água potável ou alimentos.
Resumo
| Nome | Solda de Estanho Suave |
| Fase em STP | N/D |
| Densidade | 8600 kg/m3 |
| Resistência à tração | 56 MPa |
| Força de Rendimento | N/D |
| Módulo de elasticidade de Young | 30 GPa |
| Dureza Brinell | 16 BHN |
| Ponto de fusão | 183°C |
| Condutividade térmica | 50 W/mK |
| Capacidade de calor | 167 J/gK |
| Preço | 70 $/kg |
60%
40%
Propriedades da Solda Suave – Solda 60-40
As propriedades dos materiais são propriedades intensivas, ou seja, independem da quantidade de massa e podem variar de um lugar para outro dentro do sistema a qualquer momento. A base da ciência dos materiais envolve estudar a estrutura dos materiais e relacioná-los com suas propriedades (mecânicas, elétricas, etc.). Uma vez que um cientista de materiais conheça essa correlação estrutura-propriedade, ele poderá estudar o desempenho relativo de um material em uma determinada aplicação. Os principais determinantes da estrutura de um material e, portanto, de suas propriedades são seus elementos químicos constituintes e a maneira como ele foi processado em sua forma final.
Propriedades Mecânicas da Solda Suave – Solda 60-40
Os materiais são freqüentemente escolhidos para várias aplicações porque possuem combinações desejáveis de características mecânicas. Para aplicações estruturais, as propriedades do material são cruciais e os engenheiros devem levá-las em consideração.
Resistência das ligas de níquel
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou mudança nas dimensões do material. A resistência de um material é sua capacidade de suportar essa carga aplicada sem falha ou deformação plástica.
Resistência à tração
A resistência à tração máxima da solda macia – a solda 60-40 depende muito da temperatura, mas para 19°C é de cerca de 56 MPa.
A resistência à tração final é o máximo na curva de tensão-deformação de engenharia. Isso corresponde à tensão máxima que pode ser sustentado por uma estrutura em tensão. A resistência à tração final é muitas vezes abreviada para “resistência à tração” ou mesmo para “o máximo”. Se essa tensão for aplicada e mantida, ocorrerá fratura. Freqüentemente, esse valor é significativamente maior do que o limite de escoamento (até 50 a 60 por cento a mais do que o rendimento de alguns tipos de metais). Quando um material dúctil atinge sua resistência máxima, ele sofre estricção onde a área da seção transversal é reduzida localmente. A curva tensão-deformação não contém tensão maior do que a resistência máxima. Mesmo que as deformações possam continuar a aumentar, a tensão geralmente diminui após o limite de resistência ter sido alcançado. É uma propriedade intensiva; portanto, seu valor não depende do tamanho do corpo de prova. Porém, depende de outros fatores, como o preparo do corpo de prova, temperatura do ambiente de teste e do material. A resistência máxima à tração varia de 50 MPa para um alumínio até 3000 MPa para aços de alta resistência.
Módulo de elasticidade de Young
O módulo de elasticidade de Young da solda macia – solda 60-40 é de cerca de 30 GPa.
O módulo de elasticidade de Young é o módulo de elasticidade para tensão de tração e compressão no regime de elasticidade linear de uma deformação uniaxial e geralmente é avaliado por ensaios de tração. Até uma tensão limite, um corpo poderá recuperar suas dimensões com a retirada da carga. As tensões aplicadas fazem com que os átomos em um cristal se movam de sua posição de equilíbrio. Todos os átomos são deslocados na mesma quantidade e ainda mantêm sua geometria relativa. Quando as tensões são removidas, todos os átomos retornam às suas posições originais e nenhuma deformação permanente ocorre. De acordo com a lei de Hooke, a tensão é proporcional à deformação (na região elástica), e a inclinação é o módulo de Young. O módulo de Young é igual à tensão longitudinal dividida pela deformação.
Dureza da Solda Suave – Solda 60-40
Dureza Brinell de solda macia – 60-40 solda aproximadamente 16 HB.
O teste de dureza Rockwell é um dos testes de dureza de indentação mais comuns, que foi desenvolvido para testes de dureza. Em contraste com o teste Brinell, o testador Rockwell mede a profundidade de penetração de um penetrador sob uma grande carga (carga principal) em comparação com a penetração feita por uma pré-carga (carga menor). A carga menor estabelece a posição zero. A carga principal é aplicada e, em seguida, removida, mantendo a carga secundária. A diferença entre a profundidade de penetração antes e depois da aplicação da carga principal é usada para calcular o número de dureza Rockwell. Ou seja, a profundidade de penetração e a dureza são inversamente proporcionais. A principal vantagem da dureza Rockwell é sua capacidade de exibir valores de dureza diretamente. O resultado é um número adimensional anotado como HRA, HRB, HRC, etc., onde a última letra é a respectiva escala Rockwell.
O teste Rockwell C é realizado com um penetrador Brale (cone de diamante de 120°) e uma carga maior de 150kg.
Propriedades Térmicas da Solda Suave – Solda 60-40
As propriedades térmicas dos materiais referem-se à resposta dos materiais às mudanças de thermodynamics/thermodynamic-properties/what-is-temperature-physics/”>temperatura e à aplicação de calor. À medida que um sólido absorve thermodynamics/what-is-energy-physics/”>energia na forma de calor, sua temperatura aumenta e suas dimensões aumentam. Mas diferentes materiais reagem à aplicação de calor de forma diferente.
A capacidade térmica, a expansão térmica e a condutividade térmica são propriedades frequentemente críticas no uso prático de sólidos.
Ponto de Fusão da Solda Suave – Solda 60-40
O ponto de fusão da solda macia – solda 60-40 é de cerca de 183°C.
Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a fase líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ocorre essa mudança de fase. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio.
Condutividade Térmica da Solda Suave – Solda 60-40
A condutividade térmica da solda macia – solda 60-40 é de 50 W/(mK).
As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.
A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. Em geral:
A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto podemos geralmente escrever k = k (T). Definições semelhantes estão associadas às condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.
Resistividade Elétrica da Solda Suave – Solda 60-40
A resistividade elétrica da solda macia – solda 60-40 é 150 x 10−9 Ω·m.
A resistividade elétrica e seu inverso, a condutividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica o quão fortemente ele resiste ou conduz o fluxo de corrente elétrica. Uma baixa resistividade indica um material que permite prontamente o fluxo de corrente elétrica. O símbolo da resistividade é geralmente a letra grega ρ (rho). A unidade SI de resistividade elétrica é o ohm-metro (Ω⋅m). Observe que resistividade elétrica não é o mesmo que resistência elétrica. A resistência elétrica é expressa em Ohms. Enquanto a resistividade é uma propriedade do material, a resistência é uma propriedade de um objeto.
Departamento de Energia dos EUA, Ciência de Materiais. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Janeiro de 1993.
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