شمش قلع چیست؟

شمش قلع یکی از موادی است که از آن در صنعت الکترونیکی و الکتریکی استفاده می‌شود. همانطور که از نام این محصول مشخص است، شمش قلع از آلیاژ قلع ساخته شده و از آن در تولیدات انبوه استفاده می‌شود. امروزه آلیاژ قلع به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته و از آن بیشتر برای قلع اندود کردن فولاد، سرب و روی استفاده می‌شود. در این مطلب قصد داریم تا در مورد کاربرد شمش قلع در صنعت و انواع آن اطلاعاتی را در اختیارتان قرار دهیم.

آشنایی با شمش قلع

فلز قلع در صنعت کاربرد زیادی دارد و جزء اولین فلزهایی بود که توسط انسان‌ها کشف شد. این فلز همچون برنز و مس سختی بالایی دارد و در ساخت لبه‌های برنده مانند سلاح‌های سرد می‌توان از آن استفاده کرد. شمش قلع در تولیدات انبوه استفاده شده و می‌تواند به عنوان پوشش محافظ در نظر گرفته شود. از شمش قلع بیشتر در امور لحیم کاری لوله‌ها، لحیم کاری رساناهای الکتریکی، پوشش ظروف استیل، ساخت آلیاژها، مواد رسانا، نیمه رسانا و موارد دیگر استفاده می‌شود. شمش قلع از نظر وزنی سبک بوده و ماندگاری بسیار بالایی دارد.

انواع شمش قلع؛ سرب دار و بدون سرب

شمش‌های قلع در دو نوع سرب‌دار و بدون سرب تولید می‌شوند. شمش قلع سرب‌دار پرفروشترین نوع شمش قلع بوده و به عنوان شمش 63.37 نیز شناخته می‌شود. این بدان معنا است که مقدار سرب موجود در این شمش 37 درصد و مقدار قلع آن 63 درصد است. از شمش سرب دار 63.37 به دلیل اینکه از اکسید شدن مواد جلوگیری می‌کند، بیشتر در انواع حمام قلع و دمای بالا استفاده می‌شود. این نوع شمش را در آزمایشگاه‌های معتبری آزمایش می‌کنند تا محصولی باکیفیت و مطمئن ارائه شود. قیمت شمش قلع سرب‌دار مقرون به صرفه بوده و از آن در صنایع الکترونیک و دستگاه‌های اتومات استفاده می‌شود. از مزیت‌های این شمش می‌توان به کاهش تولید تفاله، کاهش اتصال کوتاه و کاهش خوردگی اشاره کرد.

 شمش قلع بدون سرب همانطور که مشخص است، عاری از سرب بوده و برای لحیم کاری بدون نیتروژن استفاده می‌شود. این نوع شمش باعث کاهش خورندگی مس و کاهش تولید خاکستر قلع در حین عمل لحیم کاری می‌شود. با استفاده از شمش قلع بدون سرب اکسیداسیون قلع کم شده و نیاز به سرویس دستگاه و تمیزکاری آن کاهش پیدا خواهد کرد.

نحوه تولید شمش قلع

فلز قلع دست نخورده یا اولیه به شکل میله، قالب و یا شمش می‌باشد. این قلع‌ها را در وزن‌های 50 کیلوگرمی یا کمتر از آن ریخته‌گری کرده و سپس وارد بازار می‌کنند. قلع‌هایی که به عنوان قلع خالص تجاری به فروش می‌رسند، قلع درجه یک هستند و مقدار قلع‌شان 99.8 درصد است. البته این مقدار قلع می‌تواند بیشتر شود و تا 99.98 درصد برسد. شمش قلع را از قلع درجه بالا و با استفاده از ماشین آلات پیشرفته تولید می‌کنند. ساخت این ماده باید براساس استانداردهای لازم صورت گرفته تا از نظر کیفیت در درجه بالایی قرار گیرد.

1. برای ساخت شمش قلع باید در ابتدا فلز قلع را از زیر زمین استخراج کرد. برای استخراج قلع و خرد کردن سنگ‌ها باید از تجهیزات خاص و پیشرفته‌ای استفاده کرد. با این تجهیزات سنگ معدن به روی زمین منتقل شده و ابعاد آن را کاهش می‌دهند. یکی از روش‌های استخراج سنگ معدن قلع، استفاده از روش‌های استخراج سطحی است که با استفاده از پمپاژ ماسه سنگ صورت می‌گیرد.
2. برای اینکه ماسه‌های حامل قلع شکسته و جدا شوند، از دستگاه‌های جت آب که فشار بالایی دارند استفاده می‌شود. بعد از این کار با استفاده از پمپ غوطه‌ور ماسه سنگ، دوغاب گل و آب از بین رفته و از آنجا به جعبه‌هایی که برای تخلیه هستند ریخته می‌شوند. در آنجا مواد معدنی سنگین مانند کاستیریت به پایین جعبه سقوط کرده و مابقی مواد زائد از انتهای جعبه خارج می‌شوند.
3. پس از گذر از این مراحل، در طی فرآیندهایی قلع ذوب شده و به مرحله پالایش قلع ناخالص می‌رود. برای تولید شمش، قلع در دمای حداکثر 1370 درجه سانتی‌گراد به همراه کربن ذوب می‌شود. بعد از آن با استفاده از روش‌های الکترولیتی و چند روش دیگر، فلز قلع با خلوص بالا تصفیه خواهد شد. در نهایت با فرآیندهای مختلف شمش قلع تولید می‌شود.

کاربرد شمش و پودر قلع

شمش قلع یا پودر آن در صنعت الکترونیک و لحیم کاری نقش مهمی دارند. از آلیاژهای شمش قلع در طیف‌های گسترده‌ی دیگری استفاده می‌شود. برای مثال بیشتر از شمش قلع در ساخت یاتاقان (ترکیب با مس و سرب)، ساخت آمالگام‌های دندانی (به همراه آلیاژ نقره)، ساخت قطعات خودرو (به همراه آلیاژ آهن)، ساخت فلزات هوافضا با آلومینیوم و تیتانیوم استفاده می‌شود. برای استفاده از شمش قلع در لحیم کاری آن را در یک حمام قلع با حرارت خاصی ذوب می‌کنند و عملیات لحیم کاری را با عبور از موج قلع انجام می‌دهند. بیشتر از این روش لحیم کاری، برای لحیم بردهای الکترونیکی DIP استفاده می‌شود.

تاثیر فلز قلع بر سلامتی و محیط زیست

سنگ معدن قلع در برابر هوا بسیار مقاوم است و مقدار آن در خاک و آب‌های طبیعی بسیار ناچیز است. بیشتر ترکیبات آلی قلع سمی هستند و اگر استنشاق شوند ممکن است حالاتی مثل تهوع، گرفتگی عضلات و اسهال در فرد ایجاد شود. به همین دلیل افرادی که در معدن و کارخانه‌های معدن کار می‌کنند ، بیشتر در معرض اثرات قلع بر روی سلامتیشان هستند. جذب ترکیبات قلع می‌تواند باعث اثرات حاد و خطرناکی در طولانی مدت شود. از جمله این اثرات می‌توان به سوزش چشم، سوزش پوست، سردرد، دل درد، سرگیجه، تعرق شدید، تنگی نفس و مشکلات ادراری اشاره کرد. همچنین افسردگی، آسیب‌های کبدی، عملکرد نادرست سیستم ایمنی بدن، آسیب کروموزومی، کمبود گلبول قرمز خون و آسیب‌های مغزی مانند خشم، فراموشی، سردرد و اختلال در خواب از عوارض طولانی مدت قلع هستند. طبق تحقیقات دولت ایالات متحده آمریکا، میزان ترکیبات قلع استاندارد را 2 میلی‌گرم در هر متر مکعب هوا تعیین کرده است.

همانطور که گفته شد شکل سمی این فلز، نوع آلی آن است. این فلز در طبیعت بسیار پایدار و مقاوم است و تقریبا می‌توان گفت غیر قابل تجزیه می‌باشد. تجزیه نشدن قلع باعث شده تا غلظت آنها در محیط رو به افزایش برود. قلع‌های آلی که بر روی لجن‌های آب جذب می‌شوند، باعث پخش شدن از طریق سیستم‌های آبی می‌شوند. همین امر سبب آسیب زیاد به اکوسیستم‌های آبی شده و برای جلبک‌ها، قارچ‌ها و فیتوپلانکتون‌ها مشکلاتی ایجاد خواهد شد. فیتوپلانکتون‌ها به دلیل اینکه اکسیژن مورد نیاز آبزیان را تامین می‌کنند، بسیار مهم هستند و باید در حفظ سلامتیشان کوشا بود.

ویژگی ها و مزایای شمش قلع سرب دار

شمش قلع سرب‌دار، یکی از پرمصرفترین و پرفروشترین شمش‌های قلع در ایران است. این شمش که از نوع 63.37 می‌باشد، بسیار مقرون به صرفه بوده و برای کاهش هزینه‌ها مناسب است. از شمش قلع سرب‌دار برای صنایعی چون الکترونیک استفاده می‌شود و جهت ساخت دستگاه‌های تمام اتومات یا نیمه اتومات این شمش‌ها را به کار می‌گیرند. همچنین از شمش قلع سرب‌دار برای لحیم کاری انبوه بردهای الکترونیکی استفاده زیادی می‌شود. خصوصیتی که این شمش‌های قلع دارند این است که سبب کاهش اتصال کوتاه در مدار، خوردگی ورق مس و تفاله‌های ایجاد شده در حین عملیات می‌شوند.

مشخصات و ویژگی‌های شمش قلع بدون سرب

در مقابل شمش قلع سرب‌دار، شمش قلع بدون سرب قرار دارد. این شمش‌ها فاقد آلیاژ سرب هستند و با مواد جایگزین دیگری ساخته می‌شوند. شمش‌های بدون سرب، از ورقات مسی به خوبی محافظت می‌کنند و مانع از خوردگی و اکسید شدن آنها می‌شوند. همچنین زمانی که از شمش قلع بدون سرب برای لحیم کاری استفاده می‌شود، خاکستر قلع ایجاد نشده و کار به شکل تمیزتری انجام خواهد شد. برای همین پس از پایان عملیات، نیازی به سرویس و تمیزکاری حمام قلع نبوده و هزینه‌های اضافی کاهش پیدا خواهد کرد.

نحوه ساخت شمش قلع

فلز قلع اولیه یا فلز دست نخوره، می‌تواند به یکی از شکل‌های قالبی، شمش و یا میله باشد. هر یک از این اشکال قلع، در وزن‌های متفاوتی چون 50 کیلوگرمی ریخته‌گری شده و سپس به فروش می‌رسند. برخی از این قلع‌ها به عنوان قلع درجه یک به فروش می‌روند که منظور از قلع درجه یک، قلع خالص است. یعنی در آنها ناخالصی و مواد اضافی وجود ندارد و حدود 99.8 درصد از آن را قلع تشکیل می‌دهد. حتی درجات بالاتری هم مانند قلع‌های 99.98 درصد وجود دارد که میزان قلع در آنها بیش از حد است. برای تولید شمش قلع توسط ماشین‌های پیشرفته، بیشتر از مواد قلعی درجه بالا (درجه یک) استفاده می‌شود. این شمش‌ها از وزن سبکی برخوردار هستند و ماندگاری بسیار بالایی دارند. برای همین است که بیشتر از سایر شمش‌ها، مورد توجه واقع شده‌اند.

منابع فلز قلع کدامند؟

برای استخراج قلع، باید به سراغ موادی رفت که از بیشترین میزان این ماده برخوردار هستند. یکی از مواد معدنی مهم قلع که بیش از 70.8 درصد قلع دارد، سنگ کاسیتریت است. برای استخراج قلع از این سنگ باید مراحلی طی شود. فرایندهایی چون حذف اکسیژن و قرارگیری در کوره‌های ذوب، سبب آزاد شدن قلع از آن خواهد شد. خوب است بدانید در اوایل قرن بیستم، کشور چین نیمی از تولیدات شمش قلع را به خود اختصاص داد. پس از آن کشورهای دیگری وارد عمل شدند و در تولید شمش قلع بسیار خوب عمل کردند. کشورهایی چون مالزی، اندونزی، تایلند، نیجریه، کنگو، پرو، برزیل، آفریقای جنوبی و غیره از جمله کشورهای فعال در تولید قلع هستند.

در کنار استخراج فلز قلع، میتوان از بازیابی مجدد منابع ثانویه استفاده کرد. در حال حاضر حدود 80 درصد قلع تولید شده در جهان، از ذخایر آبرفتی یا همان ذخایر ثانویه به دست می‌آید. برای مثال شمش قلع‌های تایلند و اندونزی، توسط ذخایر آبرفتی و لایروبی در بستر دریاها تولید می‌شوند.