قلع،قلع کاری،لحیم کاری با قلع،مسمومیت با قلع

قلع «اَرزیز»

عنصری است شیمیایی با علامت اختصاری Sn و با شماره ۵۰ در جدول اتمی. نقطه ذوب  231.93 °C نقطه جوش 2602 °C این فلز نقره‌ای رنگ خاصیت چکش خواری خوبی دارد و به سادگی اکسید نمی‌شود و در برابر خوردگی مقاوم است. قلع در بسیاری از آلیاژها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مقاومت خوب این فلز نسبت به زنگ‌زدگی و فرسایش باعث شده تا از آن به عنوان روکشی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از زنگ‌زدگی استفاده شود، از جمله قلع‌اندود کردن ظروف مسی و به خاطر جلوگیری از زنگ زدن مس و ورود اکسید سمی مس در غذا از قدیم‌الایام رواج داشته‌است. برنز(مفرغ) نخستین آلیاژ قلع است که حدود ۵ هزار سال پیش از ترکیب مس و قلع ساخته شد و آغازگر دورانی به نام عصر برنز در تاریخ بشر شد. مسوار یکی از آلیاژهای قلع است که از عصر برنز تا قرن بیستم برای ساخت ظروف و صفحات تخت و مسطح از آن استفاده می‌شد. قلع بیش از ۸۵ درصد حجم مسوار را تشکیل داده و بقیه از مس، سرب یا سرمه تشکیل می‌شود. یکی از آلیاژهای دیگر قلع که به عنوان لحیم استفاده می‌شود از ترکیب بیش از ۶۰ درصد قلع و بقیه سرب تشکیل می‌شود. همچنین بخش عمده‌ای از مصرف قلع نیز برای روکش کردن فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدن است. سمیت پائین قلع باعث می‌شود تا ظروف فلزی با روکش قلع برای نگهداری مواد غذایی استفاده فراوانی داشته باشند.
قلع فلزی است چکش خوار، قابل انعطاف، شدیداً" بلورین وسفید نقره‌ای که ساختار بلوری آن هنگام خم شدن قطعه‌ای از قلع صدای خاصی ایجاد می‌کند( علت آن شکست بلورها است).این فلز دربرابر فرسایش ناشی از آب تقطیر شده دریا و آب لوله کشی مقاومت می‌کند اما بوسیله اسیدهای قوی و موادقلیایی و نمکهای اسیدی مورد حمله قرار می‌گیرد. هنگامیکه اکسیژن بصورت محلول است قلع بعنوان کاتالیزور عمل کرده و واکنشهای شیمیایی را تسریع می‌کند. درصورتیکه آنرا درحضور آزمایش‌های مربوط به هوا حرارت دهند Sn۲ حاصل می‌شود. Sn۲ اسید ضعیفی بوده و با اکسیدهای بازی تولید نمکهای قلع می‌کند.قلع را می‌توان به مقدار زیادی جلا داد و بعنوان پوشش سایر مواد جهت ممانعت از فرسودگی یا واکنشهای شیمیایی دیگرمورد استفاده قرار می‌گیرد.این فلز مستقیماً" با کلر و اکسیژن ترکیب می‌شود و و جایگزین هیدروژن اسیدهای رقیق می‌گردد.قلع در دماهای معمولی انعطاف پذیر است اما در صورتیکه گرم شود شکننده می‌شود.

منابع:

قلع عمدتاً در کاستریت ( Sno₂ ) یافت می‌شود. بیش تر نیاز جهانی از مالایا، بولیوی، اندونزی، زئیر، تایلند و نجریه تامین می‌شود. اگر چه منابعی در آلاسکا و کالفرنیا وجود دارد اما تولید آمریکا تقریباً صفر است. قلع از طریق احیای کاستریت با ذغال سنگ در کوره‌ی شعله‌ای به دست می‌آید.

 سنگ معدن دی اکسید قلع

ساختار بلوری عنصر قلع:
قلع عنصری فلزی به رنگ سفید ـ نقره ای است که بالای C° 31.2ساختار بلورین تترا گونال و بالاتر ازC° 161 ساختار اورترومبیک دارد . در زیرC°13.2 قلع خالص تبدیل به پودر خاکستری رنگ می شود. قلع به ندرت به صورت غیر ترکیبی در طبیعت یافت می شود. معمولاً در کانیهای کاستریت و استانین یافت می شود.این فلز به عنوان یک عنصر توسط Lavoisier شناسایی شد.
این عنصر از مدتها قبل شناخته شده بود. این عنصر به طور عمده در کانی کاسیتریت یا اکسید قلع یافت می شود. از مهمترین منابع قلع در دنیا می توان کشورهای مالاریا، بولیوی، اندونزی، زئیر، تایلند و نیجریه را نام برد. آمریکا از تولید کنندگان قلع در دنیا به شمار نمی آید اگرچه که مقادیری از این عنصر در کالیفرنیا و آلاسکا پیدا شده است. قلع از احیا زغال در کوره های انعکاسی تولید می شود.
قلع معمولی ترکیبی از 9 ایزوتوپ پایدار است. و 18 عنصر ناپایدار دیگر از این عنصرنیز شناخته شده است. این عنصر دارای خاصیت مفتول پذیر و چکش خوار است و ساختار کریستالی عالی دارد.
این عنصر دارای دو آلوتروپی با فشار نرمال در طبیعت می باشد. قلع آلفا دارای ساختار کوبیک و به رنگ خاکستری که در دمای 13.2 درجه به رنگ سفید تغییر پیدا می کند و قلع بتا که به فرم معمولی فلز قلع بتا گفته می شود. قلع بتا به رنگ سفید است و دارای ساختار مولکولی تتراگونال است که در صورت سرما دادن به این عنصر رنگ عنصر از سفید به خاکستری تغییر پیدا می کند. این تغییرات در نتیجه ناخالصی هایی است که در قلع مثل آلومینیم و روی وجود دارد و می توان با اضافه کردن آنتیموان و بیسموت از این تغییر جلوگیری نمود. تغییر حالت قلع از آلفا به بتا به عنوان قلع آفت زده نامیده می شود.
آلیاژهای قلع کاربردهای زیادی دارند. از این آلیاژها برای لحیم کاری قلع، فلز چاپ، فلز ذودگداز، آلیاژ پیوتر pewter ترکیب قلع و سرب، مفرغ، فلز یاطاقان، فلز سفید، آلیاژ ریخته گری، فسفر برنزاستفاده می شود. قلع با آب مقطر و آب شیر واکنش نمی دهد ولی با اسیدهای قوی و بازها و نمکهای اسیدها واکنش می دهد. اکسیژن به واکنشهای قلع با دیگر عناصر سرعت می بخشد. وقتی این عنصر گرم می شود در هوا به فرم Sn2 در می آید. که اسید ضعیفی به فرم نمکهای استانات با اکسیدها تولید می کند. از مهمترین ترکیبات این عنصر با ترکیب با کلرید است. نمکهای قلع برای تولید پوششهای رسانای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین آلیاژ قلع – نیوبیم در درجه حرارتهای پایین فوق رسانا است. این ترکیب برای ساخت رساناهای مغناطیسی و تولید میدانهای مغناطیسی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این ترکیب برای ساخت سیمهای قلع – نیوبیوم با وزن کم و تولید میدانهای مغناطیسی برای باتری ها به کار می رود.
 

اثرات قلع بر روی سلامتی :
قلع عمدتا در مواد آلی مختلف وجود دارد. پیوندهای قلع آلی، خطرناک ترین نوع قلع برای انسان محسوب می شوند. علیرغم این خطرات قلع در صنایع مختلفی نظیر صنعت نقاشی و پلاستیک سازی و در کشاورزی به عنوان آفت کش به کار می روند. علیرغم مضرات قلع، کاربردهای قلع آلی هنوز در حال افزایش است.
اثرات قلع آلی متفاوتند. این اثرات بستگی به نوع ماده موجود و جانداری که آن را مورد استفاده قرار داده بستگی دارد. خطرناک ترین نوع قلع آلی برای انسان، تری اتیل قلع می باشد. طول پیوندهای هیدروژن این ماده نسبتا کوتاه است. وقتی پیوندهای هیدروژن در قلع بلندتر باشد، برای سلامت انسان مضر نخواهد بود. انسان از طریق غذا، تنفس و پوست قلع را جذب می کند.
جذب قلع در طولانی مدت اثرات زیر را به همراه دارد:
-سوزش چشم و پوست
-سردرد
-شکم درد
-بیماری و سرگیجه
-اختلال در تنفس
-اختلال در دفع ادرار
 
اثرات دراز مدت آن عبارتند از:
-افسردگی
-آسیب کبد
-اختلال سیستم ایمنی
-اختلالات کروموزومی
-کاهش تعداد گلبولهای قرمز خون
-آسیب مغز(خشم، ناهنجاری خواب، فراموشی و سردرد)
اثرات زیست محیطی قلع :قلع به صورت اتمی یا ملکولی خیلی سمی نیست. شکل سمی قلع، قلع آلی است. ترکیات قلع آلی مدت زمانی طولانی در محیط باقی می مانند. این ترکیبات بسیار مقاوم هستند و به راحتی تجزیه نمی شوند. بعضی از میکروارگانیسمها، ترکیبات قلع آلی را تجزیه می کنند و این قاده سالیان متمادی در خاک می ماند. به این علت، غلظت قلع آلی زیاد می شود.
وقتی قلع آلی جذب ذرات گل و لای می شود، در سیستمهای آبی پخش می شود. این قلع، به اکوسیستمهای آبی آسیب زیادی می رساند زیرا برای قارچها، جلبکها و فیتوپلانکتونها بسیارسمی است. فیتوپلانکتون، در اکوسیستمهای آبی عضو بسیار مهمی است و اکسیژن لازم برای جانداران دیگر را تامین می کند. به علاوه در زنجیره غذایی آبیان هم نقش مهمی دارد.
سمیت انواع مختلف قلع آلی، بسیار متفاوت است. تری بوتیلین قلع، برای ماهی ها و قارچها سمی ترین ترکیب است. در حالی که تری فنیل قلع، برای فیتوپلانکتونها مضرتر می باشد. قلع آلی رشد، تولید مثل، سیستمهای آنزیمی و الگوی تغذیه جانداران آبزی را مختل می کند. این ماده عمدتا در لایه بالایی آب وجود دارد.

 
فرآیند آبکاری قلع براق    SLOTOTIN 70
این فرآیند بر پایه اسید سولفوریک بوده که با اعمال آن پوشش براق قلع در آبکاری بصورت بشکه ای(barel) و آویز(rack) ایجاد می گردد . در این فرآیند پوشش براق قلع در دانسیته جریانهای خیلی پایین ایجاد می گردد لذا برای آبکاری قطعات با شکل هندسی پیچیده یک فرآیند ایده آل می باشد.
 
فرآیند آبکاری قلع مات SAT 30
فرآیند آبکاری قلع مات -1  Sat 30 بر پایه اسید سولفوریک بوده که پوششی ریزدانه با توان پرتاب عالی و قدرت لحیم پذیری بالا ایجاد می نماید .
این فرآیند در آبکاری قطعات الکترونیکی و الکتروتکنیکی کاربرد دارد.
محدوده کاربرد آن در صنایع PCB محدود می باشد چرا که مقاومت پوشش ایجاد شده توسط فرآیند قلع مات SAT 30-1 باید قبل از بکارگیری آن آزمایش گردد.
 این فرآیند هم در کاربردهای آویز و هم در بارل استفاده می شود. پوشش ایجاد شده در این فرآیند حتی پس از عملیات حرارتی در C ْ 155 به مدت 16 ساعت قدرت لحیم پذیری عالی دارد.
تشکیل ترکیبات قلع چهار ظرفیتی سبب کاهش کدری رنگ محلول می شود. فرآیند قلع مات   SAT 30-1 فرآیند ساده ای از لحاظ کاربرد و نگهداری می باشد.
غلظت قلع دو ظرفیتی و اسید سولفوریک باید توسط آنالیز کنترل شده و نیز کمبود افزودنی ها که عمدتاً ناشی از دوریز می باشد باید هر چند وقت یکبار شارژ شود.
افزودنیهای  مورد استفاده شامل آلکیل فنل اتوکسیلات (ننیل فنل اتوکسیلات) نمی باشد.
همچنین نیازهای دستور RoHS(محدودیت مواد خطرناک) در ارتباط با محدودیت های سرب، جیوه، کادمیوم ، کرم شش ظرفیتی، پلی برومینات بی فنیل و پلی برومینات دی فنیل اتر بررسی می گردد.
 
فرآیند آبکاری آلیاژ قلع ـ سرب LA
فرآیندآبکاری آلیاژ قلع ـ سرب مات عمدتاً برای ایجاد پوشش قلع ـ سرب روی بردهای مدارچاپی بکار می رود. البته برای آبکاری سایر قطعات الکترونیکی نیز کاربرد دارد . این حمام بر پایه اسید فلوئوبوریک بوده وپوشش کریستالی خیلی ریز با مقدار حدوداً % 60 قلع در آلیاژ ایجاد میکند که بسته به ترکیب حمام ممکن است تغییر یابد .
 
فرآیند آبکاری آلیاژ قلع ـ سرب  SLOTOLET K
فرآیند آبکاری قلع – سرب اشلوتولت K یک الکترولیت اسیدی قوی و بدون فلوراید مخصوصاً برای آبکاری بردهای مدارچاپی و دیگر قطعات الکترونیکی بوده از الکترولیت پوششهایی با ساختار کریستالی خوبی (ریزدانه) بدون تشکیل دندریت بدست می آید.
مقدار سرب در پوشش آلیاژی بین 95 – 5% متفاوت می باشد. در صنعت PCB پوششهایی با مقدار تقریبی با مقدار 63% قلع ترجیح داده می شود. در فرآیندهای SLOTOLO N با پروسه اشلوتولت K پوششی با مقدار تقریبی قلع 70% ترجیح داده می شود. مقدار قلع برای پوششهای نهایی بین 85-80% می باشد. آلیاژهای مقاوم باید برای کاربردهای دمای بالا استفاده شود.

قلع کاری:

به پوشش دهی ورق مس یا آهن به روش فروبری در قلع مذاب و یا مالیدن قلع گرم یا مذاب روی ورق فلز گفته می شود.لازم به ذکر است که ورق بایستی با نشادر یا تنه کار تمیز کاری شده باشد تا پیوند مناسبی بین قلع و ورق مس یا آهن انجام گیرد.به ورق آهن قلع کاری شده حلبی گفته می شود.