白平平，劉大春， 蔣文龍，李一夫，徐光耀， 胡亮(1.昆明理工大學(xué)　真空冶金國家工程實驗室，云南　昆明，65009；2.云南省有色金屬真空冶金重點實驗室，云南　昆明，65009；.廣西冶金研究院，廣西　南寧，5002)

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Zn對 Sn-Pb-Ag 合金中 Ag 富集規(guī)律的影響

白平平1,2，劉大春1,2， 蔣文龍1,2，李一夫1,2，徐光耀3， 胡亮1,2
(1.昆明理工大學(xué)真空冶金國家工程實驗室，云南昆明，650093；2.云南省有色金屬真空冶金重點實驗室，云南昆明，650093；3.廣西冶金研究院，廣西南寧，530023)

摘要：以Sn-36.6%Pb-1%Ag為研究對象，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X線能譜儀(EDS)和化學(xué)成分分析等手段，對 Sn-Pb-Ag中加入 Zn 后 Ag與 Sn，Zn 反應(yīng)的熱力學(xué)、浮渣含銀量及 Ag-Zn 化合物的組成、形貌及分布進行研究。研究結(jié)果表明：Ag 更易與 Zn 生成 Ag-Zn 金屬間化合物；浮渣含銀低于1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；體系上部、中部和底部均存在3種金相：富錫相(Sn-12.21%Pb-0.52%Ag-2.42%Zn)、富鉛相(Pb-31.34%Sn-1.89%Zn)和 Ag-Zn 化合物相(Zn-27.30%Ag-10.87%Sn-3.70%Pb)，Ag-Zn 化合物相不發(fā)生偏析，且體系中不存在分層區(qū)域。原因可能是Sn-36.6%Pb-1%Ag的密度僅比Ag-Zn化合物密度大0.35 g/cm3；Sn-36.6%Pb-1%Ag為富錫基體系，富錫基中不存在雙液相分層區(qū)。但是在Sn-Pb-Ag體系中加入Pb，不僅能增大體系的密度，當(dāng)鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%時液相將存在雙液相分層區(qū)，使得加鋅富集Sn-Pb-Ag中的銀成為可能。

關(guān)鍵詞：Sn-Pb-Ag；Ag-Zn化合物；密度；液相分層；鉛

粗錫火法精煉過程中，大部分錫冶煉廠采用連續(xù)螺旋結(jié)晶機脫除鉛和鉍，在脫除鉛和鉍的過程中，部分錫及銀、銅、銦等雜質(zhì)也會被分離出去，這些雜質(zhì)會以包晶、共晶、金屬間化合物的形式進入鉛錫共晶合金中，這種合金被稱為粗焊錫[1]。由于鉛是貴金屬的良好捕收劑，在粗錫精煉過程中，銀絕大部分進入粗焊錫，當(dāng)粗焊錫中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.8%，該類粗焊錫又被稱為富銀粗焊錫[2]。目前，處理粗焊錫主要采用電解工藝，電解過程中金、銀、銅、銻等金屬電位較高不會進入電解液，附著于陽極板上或脫落到電解槽底部，形成陽極泥。陽極泥中貴金屬的回收流程依據(jù)陽極泥成分的不同有所差異，主要以濕法流程為主。全濕法或者濕法?火法聯(lián)合流程回收高銀粗焊錫中的貴金屬已非常成熟，然而濕法流程投資費用大，電流效率低，冶煉流程長[3]。與電解工藝相比，火法精煉每段工藝能夠除去1種或幾種雜質(zhì)，且生產(chǎn)能量高，生產(chǎn)過程中錫積壓量少[4]，但傳統(tǒng)粗焊錫火法精煉并不能直接回收體系中的銀。粗焊錫經(jīng)真空蒸餾后，體系中的銀進入殘留物?粗錫中，再次返回螺旋結(jié)晶機，如此循環(huán)會降低生產(chǎn)效率，增加勞動強度[5]。因此在粗焊錫進真空爐之前脫銀可為粗焊錫火法精煉提供新的思路，并彌補粗焊錫火法精煉中存在的一些缺陷。粗鉛和粗鉍的火法精煉中均用加鋅來脫除體系中的銀，加鋅后生成的銀鋅殼浮渣可通過真空蒸餾分開銀和鋅[6?7]。因此開展Sn-Pb-Ag合金中加Zn 富集Ag的工作具有重大的研究意義。目前，對 Sn-Pb-Ag-Zn合金體系的研究較少，而作為傳統(tǒng)焊料的替代品Sn-Ag-Zn 合金受到研究者的廣泛關(guān)注。ZOU等[8]研究了在Sn-4Ag合金中，加入鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3%后，Ag-Sn 金屬間化合物會轉(zhuǎn)變?yōu)?Ag-Zn 金屬間化合物。SONG等[9]得出了Sn-9%Zn-xAg(0.5%≤x≤3.0%)合金體系中的相變?yōu)椋篖(Liquid)→L+AgZn→L+AgZn+Ag5Zn8→AgZn+Ag5Zn8+AgZn3，經(jīng)歷2次轉(zhuǎn)熔反應(yīng)后，最初的高銀銀鋅化合物逐漸轉(zhuǎn)熔為低銀銀鋅金屬間化合物。隨著溫度降低，不僅銀鋅金屬間化合物的組成改變，形狀也隨之改變，溫度稍低于300 ℃時金屬間化合物為樹枝狀的 ε-AgZn3和 γ-Ag5Zn8，當(dāng)溫度降到250 ℃時這些金屬間化合物會轉(zhuǎn)變?yōu)楦咩y的粗結(jié)節(jié)型，且生成的金屬間化合物由于密度較大，主要分布在金屬熔體的底部[10]。體系黏度也會影響Ag-Zn 金屬間化合物的分布，Sn-Ag-Zn 黏度隨著體系中銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，當(dāng)溫度為900 K時，低銀體系的黏度僅為2 mPa?s，高銀體系黏度變?yōu)? mPa?s[11]。為此，在熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，本文作者通過化學(xué)分析和SEM-EDS 考察了 Sn-36.6%Pb-1%Ag 合金加鋅后浮渣含銀量及Ag-Zn金屬間化合物的組成、形貌及分布。

1　實驗

1.1樣品制備

實驗中所用 Sn-36.6%Pb-1%Ag 合金均用純 Ag(＞99.99%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、純 Pb(＞99.50%)和純Sn(＞99.50%)在真空感應(yīng)熔煉爐中配制。合金配制過程先將感應(yīng)熔煉爐內(nèi)抽真空再通氬氣保護，為使樣品均勻，所有樣品均被重熔3次。

1.2實驗方法

取1kg Sn-36.6%Pb-1%Ag 樣品，裝入鎂砂坩堝中，放入可控溫箱式電阻爐，設(shè)置程序升溫至指定溫度，加純度99.90%的鋅片至熔融體系中，攪拌一段時間，待攪拌結(jié)束后，緩慢降溫到指定溫度，撈取表面浮渣，對浮渣進行化學(xué)元素分析，實驗流程如圖1所示。

圖1　試驗流程圖Fig.1　Flowsheet of experiment

實驗所用真空感應(yīng)熔煉爐為遼寧錦州東方冶金技術(shù)研究有限公司生產(chǎn)的周期式真空感應(yīng)熔煉爐，型號為ZG?0.05L，箱式電阻爐為上海意豐電爐有限公司生產(chǎn)的型號 SG2?5?12 電阻爐，并配有 KSGD?6.3?16C型程序溫度控制器，實驗用銀源于貴研鉑業(yè)股份有限公司，鉛和錫均源于云錫冶煉廠，鋅片源于天津市化學(xué)試劑三廠。浮渣成分和 Sn-Pb-Ag 合金中不同部位Ag的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均采用化學(xué)滴定分析法分析測定。

2　熱力學(xué)分析

圖2所示為 30%Pb的 Sn-Pb-Ag 多溫截面圖。從圖2可知：體系中銀以 ε-Ag3Sn 金屬間化合物形式存在[12]，Sn 過量時 Ag 會形成大塊ε-Ag3Sn 金屬間化合物分布于體系中[13?14]。Pb-Sn，Pb-Ag和Pb-Zn 均為二元共晶體系，不存在金屬間化合物，可知 Pb 不會影響 Sn-Pb-Ag 中銀的形態(tài)。加鋅后 Ag 與 Zn 將形成不同組成的 Ag-Zn 金屬間化合物[9?10]，因此體系中的銀可能存在下面2個反應(yīng)：

上述2個反應(yīng)的摩爾反應(yīng)吉布斯自由能可表示成：

表1　Ag1?xSnx和 Ag1?xZnx的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能[15]Table1　Standard Gibbs function of molar reaction of Ag1?xSnxand Ag1?xZnx[15]

3　結(jié)果與討論

3.1浮渣化學(xué)元素分析

為了與加鋅后浮渣中含銀量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對比，檢測分析出2組Sn-Pb-Ag樣品中銀在上部、 中部和底部區(qū)域的分布情況，結(jié)果如表2 所示。從表2 可知：體系中 Ag 分布比較均勻，接近于理論值1%。本文選擇攪拌時間為30 min，冷卻速率為10 ℃/h，加鋅攪拌溫度為450℃，因為溫度過高鋅易被氧化而造成消耗量增加，撈渣溫度為380℃。實驗中鋅用量采用經(jīng)驗公式計算[16]為

式中：m(Zn)為加入鋅的質(zhì)量；m(Ag)為體系中銀的質(zhì)量；w(Ag)和 w(Zn)分別為銀鋅化合物中銀和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本文中銀鋅化合物選為AgZn3相，因為在Ag-Zn金屬間化合物中 AgZn3的銀鋅原子比最小。從式(5)可知：理論計算鋅耗量為體系中銀質(zhì)量的2.38倍，但是彭榮秋[16]研究表明：實際生產(chǎn)中加鋅的質(zhì)量比理論值高10%～15%，因此本實驗中鋅消耗量為銀質(zhì)量的2.74倍。另外，徐光耀[17]在研究粗錫中銀的分布和富集時，通過正交試驗得出鋅銀摩爾比為 5:1時，其效果最佳，換算為質(zhì)量比，則為3.05倍，與本文中鋅的加入質(zhì)量相近，實驗結(jié)果如表2所示。從表2可見：2組實驗中浮渣含銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.72%和0.95%，低于體系中銀的理論配比1%。

表2樣品中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和浮渣成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table1　Mass fraction of Ag in raw material andComponent of dross(mass fraction)　%

圖3　Sn-Pb-Ag-Zn不同部位的SEM像Fig.3　SEM images of different parts of Sn-Pb-Ag-Zn

3.2 Ag-Zn化合物的形貌及分布

圖4Sn-Pb-Ag-Zn的面掃描分析Fig.4 Surface scan analysis of Sn-Pb-Ag-Zn

選擇1號樣品進行金相形貌分析。圖 3所示為加鋅后上部、中部和底部的金相形貌。從圖3可知：樣品中存在 3種金相分別為白色、灰色和深灰色。為了確定相的組成，選取圖 3(b)中白色方框內(nèi)的區(qū)域進行面掃描，結(jié)果如圖 4所示。由圖4 可知：金相圖中白色區(qū)域為富鉛相，組成為 Pb-31.34%Sn-1.89%Zn；灰色區(qū)域為富錫相，組成為 Sn-12.21%Pb-0.52%Ag-2.42%Zn；深灰色區(qū)域為銀鋅相，組成為Zn-27.30%Ag-10.87%Sn-3.70%Pb，其中銀鋅原子比為1.0:3.5，可知體系中 Ag 和 Zn 最終形成樹枝狀的 AgZn3.5金屬間化合物，與 TERZIEFF[11]中的研究一致。其他兩相中僅富錫相含0.52%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的銀，可見加Zn 后體系中的 Ag 與 Zn 形成 Ag-Zn 化合物，即使存在 Ag-Sn 化合物，也會轉(zhuǎn)變?yōu)锳g-Zn化合物[10]，另外也說明本文中加鋅量的選擇是合理的。從圖 3和圖4 還可知：雖然加 Zn 后生成了樹枝狀的 Ag-Zn 金屬間化合物，但Ag-Zn 化合物在體系上部、中部和底部均有存在，體系中Ag-Zn 化合物相沒有偏析。另外，白色的富鉛相和灰色的富錫相較均勻地分布在體系中，并未出現(xiàn)分層區(qū)域?？梢姡杭词褂秀y鋅化合物的生成，但要從該組成焊錫體系中分離出銀鋅化合物存在一定難度，這也解釋了表2 中的實驗結(jié)果。圖3和圖 4(a)中的黑色小點為雜質(zhì)相，可能是在制樣過程中使用了SiO2拋光液而引入的，圖 4中沒有雜質(zhì)區(qū)域的能譜圖，可能是因為EDS分析所選區(qū)域內(nèi)雜質(zhì)過少，超出了能譜的檢出下限。

4 原因分析

無論是對浮渣的元素分析還是 SEM?EDS 分析，都說明Sn-36.6%Pb-1%Ag體系加鋅后，即使銀與鋅形成了含銀 27.30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的銀鋅化合物相，但銀鋅化合物相并未在體系中偏聚，而是在體系的上部、中部和底部均有分布。為了進一步研究Sn-Pb-Ag體系加鋅富集銀的規(guī)律，并為下一步焊錫加鋅提銀提供可靠的理論指導(dǎo)，本文從Sn-Pb-Ag合金密度和液態(tài)時的互溶情況來解釋該組成 Sn-Pb-Ag 體系加鋅提銀的實驗現(xiàn)象。

4.1密度

對于合金體系可通過式(6)和式(7)估算其密度[18]，表達(dá)式如下：

式中：xi為組元的摩爾分?jǐn)?shù)；Ai為摩爾質(zhì)量；VM為混合后的體積。結(jié)合式(6)和式(7)可估算出 AgZn3.5和Sn-36.6%Pb-1%Ag的密度，分別為7.90 g/cm3和8.39 g/cm3，兩者僅相差0.49 g/cm3，使得形成的Ag-Zn 化合物即使在緩慢的冷卻過程中也很難上浮，這便解釋了表1中的實驗結(jié)果，即加鋅后浮渣中 Ag 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與加鋅前體系上部Ag質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯的差別。

4.2液相分層區(qū)

由 Pb-Ag-Zn 液相面投影圖[13]可知：液相存在一個范圍很大的雙液相分層區(qū)，一直延伸至富鉛角，朝富銀方向收縮，而粗鉛加鋅后的組成位于富鉛角處，這個區(qū)內(nèi)的液相區(qū)分為2層，上層為含銀高的富鋅層，下層為含少量 Zn 的富鉛層，因此，粗鉛中通過加鋅的方法可將體系中的銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至 3～10 g/t[19]；在 Sn-Pb-Zn 液相面投影圖[20]中雖然也存在液相分層區(qū)，但液相分層區(qū)的面積相對較小，且朝富錫角收縮。本文所研究的Sn-36.6%Pb-1%Ag為富錫基體系，位于Sn-Pb-Zn 三元相圖三元低共晶點附近，與液相分層區(qū)距離較遠(yuǎn)，因此，降溫過程中整個熔體不會分層，生成的Ag-Zn化合物也會均勻分布于整個體系中。可見：熔融狀態(tài)下的液相分層也會對焊錫體系加鋅提銀的效果產(chǎn)生一定的影響。

5 Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對Sn-Pb-Ag合金提銀效果的影響

分析Sn-Pb-Ag體系密度可知：Sn-36.6%Pb-1%Ag體系的密度與Ag-Zn 金屬間化合物的密度相差太小，如果能將 Sn-36.6%Pb-1%Ag 體系中的 Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，甚至使原來的錫基體系變?yōu)殂U基體系，加鋅提銀的效果可能會得到改善。徐光耀[17]研究了鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 80%左右的 Sn-Pb-Ag 體系的加鋅提銀過程，分別研究了 Sn-86.38%Pb-0.2%Ag 和 Sn-79.6%Pb-0.4%Ag 體系，加入鋅的質(zhì)量為銀質(zhì)量的 3.07 倍。通過對浮渣分析得出：銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的體系加鋅撈渣后體系中殘銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32 kg/t，渣中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.1kg/t，渣率10%；銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的體系加鋅撈渣后體系中殘銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1kg/t，渣中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16 kg/t，渣率為20%。由此可以看出：Pb 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對 Sn-Pb-Ag-Zn 體系中 Ag-Zn化合物的分布有重要的影響。首先，加 Pb 可以增大體系的密度，為此計算出了 Sn-Pb-1%Ag，Sn-Pb-0.2%Ag 和 Sn-Pb-0.4%Ag 等體系密度與 Pb 和Sn 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線，結(jié)果如圖5所示，從圖5可以看出：當(dāng)Sn-Pb-Ag體系中Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到80%時，Sn-Pb-Ag與AgZn3.5的密度差為2.6 g/cm3，大的密度差將有助于生成的Ag-Zn 化合物的上浮。另外，Pb 在液態(tài)時與 Zn 不是完全互溶，而是產(chǎn)生一個雙液相區(qū)，從Sn-Pb-Zn 液相面投影圖[20]可知，在富鉛角上仍然會出現(xiàn)雙液相區(qū)。因此，在 Sn-Pb-Ag 體系中加Pb有助于該體系加鋅提銀的進行。

圖5　Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)對Sn-Pb-Ag體系密度的影響Fig.5　Density of Sn-Pb-Ag with different mass fraction of lead

6 結(jié)論

1)2組提銀實驗中浮渣銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.72% 和 0.95%，低于加鋅前體系上部的銀質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.91% 和1.15%。加鋅后體系中存在鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.67%富鉛相、 錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.96%的富錫相和銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.3%、 鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.07%的Ag-Zn化合物相(樹枝狀的AgZn3.5)，3種金相在體系上部、中部和底部均被發(fā)現(xiàn)，體系中Ag-Zn 化合物不發(fā)生偏析，且體系也不存在分層現(xiàn)象?？赡艿脑蚴牵篠n-36.6%Pb-1%Ag的密度僅比AgZn3.5的密度大0.35 g/cm3，生成的 Ag-Zn化合物很難上浮；加鋅后 Sn-Pb-Ag-Zn 仍是富錫基體系，液相時不存在雙液相分層區(qū)，為無限互溶。

2)增大Sn-36.6%Pb-1%Ag中Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高 Sn-Pb-Ag 的密度，當(dāng) Sn-Pb-Ag 中 Pb 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 80%時，體系密度與 AgZn3.5密度差為 2.6 g/cm3。另外，Pb過量時，Sn-Pb-Ag為富Pb基體系，液相存在雙液相分層區(qū)?？梢姡杭愉\前向Sn-Pb-Ag中加Pb，有助于Sn-Pb-Ag體系的加鋅提銀。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋興誠.錫冶金[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,2011: 252?255.

SONG Xingcheng.Tin metallurgy[M].Beijing: Metallurgical Industry Press,2011: 252?255.

[2]張晉.金銀冶金[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,1998: 305?310.

ZHANG Jin.Gold and silver metallurgy[M].Beijing: Metallurgical Industry Press,1998: 305?310.

[3]Graf G G.Tin,tin alloys,and tinCompounds[J].Ullmann's encyclopedia of industrialChemistry,2000: 230?245

[4]黃位森.錫[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,2000: 323?326.

HUANG Weisen.Tin[M].Beijing: Metallurgical Industry Press,2000: 323?326.

[5]安娟.分銀渣中有價元素高效回收利用新工藝[D].長沙: 中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院,2012: 53?55.

AN Juan.New technology of efficient recycling of valuable elements in silver separating residue[D].Changsha:Central South University.School of Metallurgy and Environment,2012: 53?55

[6]許妍,丘克強.鉍熔體真空脫鋅新工藝[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,43(10): 3770?3773.

XU Yan,QIU Keqiang.Vacuum refining bismuth melts to remove zinc[J].Journal ofCentral South University(Science and Technology),2012,43(10): 3770?3773.

[7]李亮,劉大春,楊斌,等.含銀鉛銻多元合金真空蒸餾的元素?fù)]發(fā)行為[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,43(7): 2489?2494.

LI Liang,LIU Dachun,YANG Bin,et al.Volatilization behavior of metals from silver-contained lead-antimony multi-component alloys by vacuum distillation[J].Journal ofCentral South University(Science and Technology),2012,43(7): 2489?2494.

[8]ZOU H F,ZHANG Z F.Effect of Zn addition on interfacial reactions between Sn-4Ag solder and Ag substrates[J].Journal of Electronic Materials,2008,37(8):1119?1129.

[9]SONG J M,LIN K L.Double peritectic behavior of Ag-Zn intermetallics in Sn-Zn-Ag solder alloys[J].Journal of materials research,2004,19(9): 2719?2724.

[10]SONG J M,LIN K L.Behavior of intermetallics in liquid Sn-Zn-Ag solder alloys[J].Journal of materials research,2003,18(9): 2060?2067.

[11]TERZIEFF P.Some physico-chemical properties of liquid Ag-Sn-Zn[J].Physical B:Condensed Matter,2010,405(12): 2668?2672.

[12]VILLARS P,PRINCE A,OKAMOTO H.Handbook of ternary alloy phase diagrams[M].Montreal: ASM International,1995:756?760.

[13]SHEN J,LAI S,LIU Y,et al.The effects of third alloying elements on the bulk Ag3Sn formation in slowlyCooled Sn-3.5Ag lead-free solder[J].Journal of Materials Science: Materials in Electronics,2008,19(3): 275?280.

[14]LI J F,AGYAKWA P A,JOHNSONC M.Kinetics of Ag3Sn growth in Ag-Sn-Ag system during transient liquid phase soldering process[J].Acta Materialia,2010,58(9): 3429?3443.

[15]HULTGREN R,DESAI P D,HAWKINS D T,et al.Selected values of the thermodynamic properties of binary alloys[R].New York: National Standard Reference Data System,1973: 368?376.

[16]彭榮秋.有色金屬提取冶金手冊:鋅鎘鉛鉍[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,1992:102?105.

PENG Rongqiu.A handbook for extractive metallurgy of non-ferrous metals: zinc,cadmium,lead and bismuth[M].Beijing: Metallurgical Industry Press,1992:102?105.

[17]徐光耀.粗錫合金中銀的分布與富集研究[D].昆明: 昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院,2013: 65?67.

XU Guangyao.Distribution and enrichment of silver inCrude tin-based alloy[D].Kunming: Kunming University of Science and Technology.College of Metallurgy and Energy Engineering,2013: 65?67.

[18]CRAWLEY A F.Densities of liquid metals and alloys[J].International Materials Reviews,1974,19(1): 32?48.

[19]雷霆.鉛冶金[M].北京: 冶金工業(yè)出版社,2012: 201?205.

LEI Ting.Lead metallurgy[M].Beijing: Metallurgical Industry Press,2012: 201?205.

[20]SRIVASTAVA M,SHARMA RC.Thermodynamic analysis and phase equilibriaCalculations of Pb-Zn,Sn-Zn,and Pb-Sn-Zn systems[J].Journal of Phase Equilibria,1993,14(6): 700?709.

(編輯 羅金花)

Effect of Zn addition on enrichment of silver in Sn-Pb-Ag alloy

BAI Pingping1,2,LIU Dachun1,2, JIANG Wenlong1,2, LI Yifu1,2,XU Guangyao3,HU Liang1,2
(1.National Engineering Laboratory for Vacuum Metallurgy,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China? 2.Key Laboratory of Non-Ferrous Metals Vacuum Metallurgy of Yunnan Province,Kunming 650093,China? 3.Guangxi Metallurgical Research Institute,Nanning 530023,China)

Abstract:The reaction thermodynamic of Ag and Sn or Zn,the mass fraction of Ag in the dross,and theComposition,microstructure and distribution of Ag-Zn intermetallicCompound(IMC)were studied by using scanning electron microscope(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS)andChemicalComposition analysis when Zn was added into the Sn-36.6%Pb-1%Ag(mass fraction)system.The results show that the formation of Ag-Zn IMC is easier than that of Ag-Sn IMC.TheContent of Ag in the dross is less than1%.There are three phase regions,which are rich Sn region(Sn-12.21%Pb-0.52%Ag-2.42%Zn),rich Pb region(Pb-31.34%Sn-1.89%Zn)and Ag-Zn IMC region(Zn-27.30%Ag-10.87%Sn-3.7%Pb).The three phase regions are distributed in the top,middle and bottom of the system,and they are not layered.No segregation of Ag-Zn IMC regionCan be seen in the system.The reasons for these phenomenaCan be attributed to the fact that the density of Sn-36.6%Pb-1%Ag is only 0.35 g/cm3larger than that of Ag-Zn IMC,and that Sn-36.6%Pb-1%Ag is rich tin-based system in which dual-phase stratified regionCould not exist.Nevertheless,when thePb was added into the Sn-Pb-Ag system,the density of system increased,and dual-phase stratified region occurred in liquid phase when the mass fraction of Pb was more than 60%,which made it possible to enrich Ag by adding Zn into the Sn-Pb-Ag alloy.

Key words:Sn-Pb-Ag? Ag-Zn intermetallicCompounds? density? stratified region? lead

中圖分類號：TF814

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672?7207(2016)01?0033?08

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2016.01.006

收稿日期：2014?12?10；修回日期：2015?03?08

基金項目(Foundation item)：國家自然科學(xué)基金資助項目(U1202271)；教育部“創(chuàng)新團隊計劃”項目(IRT1250)(Project(U1202271)supported by the National Natural Science Foundation ofChina? Project(IRT1250)supported by the Innovation Team Project of Ministry of Education ofChina)

通信作者：劉大春，博士，高級工程師，從事有色金屬的真空冶金及新材料制備研究；E-mail: lcd_2002@sina.com