Szkodnik cyny - Tin pest
Szkodnik cynowy to autokatalityczna , alotropowa przemiana pierwiastka cyna , która powoduje niszczenie obiektów cynowych w niskich temperaturach. Cyny szkodników także nazywany chorobą cyny , zaraza cyny lub trąd cyny ( LEPRE d Étain ).
W średniowiecznej Europie zaobserwowano, że piszczałki organów piszczałkowych zostały dotknięte w chłodnym klimacie. Gdy tylko cyna zaczęła się rozkładać, proces przyspieszył.
Wraz z przyjęciem w Europie przepisów dyrektywy RoHS ( Restriction of Hazardous Substances Directive ) i podobnych przepisów w innych krajach, tradycyjne stopy lutownicze ołowiowo-cynowe w urządzeniach elektronicznych zostały zastąpione prawie czystą cyną, co doprowadziło do powstania szkodników cynowych i związanych z tym problemów, takich jak wąsy cyny .
Transformacja alotropowa
W temperaturze 13,2 °C (około 56 °F ) i niższej czysta cyna przekształca się ze srebrzystego, ciągliwego metalicznego alotropu białej cyny w postaci β w kruchą, niemetaliczną, szarą cynę w kształcie α o strukturze sześciennej diamentu . Transformacja inicjuje się powoli ze względu na wysoką energię aktywacji, ale obecność germanu (lub struktur krystalicznych o podobnej formie i wielkości) lub bardzo niskich temperaturach około -30 ° C wspomaga inicjację. Występuje również duży wzrost objętości o około 27% związany z przemianą fazową w niemetaliczny niskotemperaturowy alotrop. To często powoduje, że przedmioty z cyny (takie jak guziki) rozkładają się na proszek podczas transformacji, stąd nazwa szkodnik cyny .
Rozkład sam się katalizuje , dlatego reakcja przyspiesza po jej rozpoczęciu; sama obecność szkodnika cynowego prowadzi do większej liczby szkodników cynowych. Przedmioty cynowe w niskich temperaturach po prostu się rozpadają.
Możliwe przykłady historyczne
Wyprawa Scotta na Antarktydę
W 1910 roku brytyjski badacz polarny Robert Scott miał nadzieję, że jako pierwszy dotrze do bieguna południowego , ale został pokonany przez norweskiego badacza Roalda Amundsena . Na piechotę ekspedycja przedzierała się przez zamarznięte pustynie Antarktyki , maszerując po zapasy żywności i nafty zdeponowanej po drodze. Na początku 1912 r. w pierwszej skrytce nie było nafty; puszki – przylutowane cyną – były puste. Przyczyna pustych puszek mogła być związana z szkodnikiem cynowym. Niektórzy obserwatorzy obwiniają o słabą jakość lutowania, ponieważ w budynkach na Antarktydzie odkryto cynowe puszki z lutem w dobrym stanie.
Guziki Napoleona
Często opowiada się historię o mężczyznach Napoleona , którzy zamarzają podczas srogiej rosyjskiej zimy , a ich ubrania rozpadają się, gdy blaszany zaraza zjada guziki. Wydaje się to być miejską legendą , ponieważ nie ma dowodów na to, że jakiekolwiek psujące się guziki, a zatem nie mogły być czynnikiem przyczyniającym się do niepowodzenia inwazji . Guziki mundurowe z tamtych czasów były zazwyczaj kościane dla szeregowców, a mosiężne dla oficerów. Krytycy tej teorii wskazują, że jakakolwiek cyna, która mogłaby zostać użyta, byłaby dość nieczysta, a zatem bardziej tolerancyjna na niskie temperatury. Testy laboratoryjne, w czasie których w obniżonych temperaturach niestopowa cyna rozwinie znaczne uszkodzenia przez szkodniki cynowe, wynosi około 18 miesięcy, co stanowi ponad dwukrotnie dłuższy czas trwania inwazji. Niemniej jednak niektóre z pułków w kampanii miały blaszane guziki, a temperatura osiągała wystarczająco niskie wartości (poniżej -40 ° C lub ° F). W rzeczywistości żadna z wielu opowieści ocalałych nie wspomina o problemach z guzikami i sugerowano, że legenda ta jest połączeniem przypadku rozpadu rosyjskich guzików blaszanych w magazynie wojskowym w latach 60. XIX wieku i rozpaczliwego stanu armii napoleońskiej. zamienił żołnierzy w obdartych żebraków.
Współczesny szkodnik cynowy od czasu przyjęcia RoHS
Wraz z przyjęciem przepisów dyrektywy w sprawie ograniczenia stosowania substancji niebezpiecznych (RoHS) w Europie, w Kalifornii zakazujących większości zastosowań ołowiu i podobnych przepisów w innych krajach, problem szkodników cynowych powrócił, ponieważ niektórzy producenci, którzy wcześniej stosowali stopy cyny/ołowiu, teraz stosują głównie stopy na bazie cyny. Na przykład przewody niektórych elementów elektrycznych i elektronicznych są pokryte czystą cyną. W zimnym środowisku może to zmienić się w szarą cynę z modyfikacją α , która nie przewodzi elektryczności i odpada z przewodów. Po ponownym podgrzaniu zmienia się z powrotem na białą cynę β-modyfikacji , która przewodzi prąd elektryczny i może powodować zwarcia elektryczne i awarię sprzętu. Takie problemy mogą występować sporadycznie, gdy sproszkowane cząstki cyny poruszają się. Szkodnika cyny można uniknąć poprzez dodawanie niewielkich ilości metali elektrododatnich lub półmetali rozpuszczalnych w fazie stałej cyny, np. antymonu lub bizmutu , które zapobiegają rozkładowi.
Zobacz też
- Choroba brązu – zniszczenie artefaktów z brązu przez korozję
- Międzymetaliczne złoto-aluminium – dające początek purpurowej lub białej pladze , kolejnemu trybowi awarii elementów elektronicznych z powodu tworzenia się substancji krystalicznej.
- Szkodnik cynku – rozkład cynku w wyniku niepowiązanego procesu korozji międzykrystalicznej.
Bibliografia
Linki zewnętrzne
| Wideo zewnętrzne | |
|---|---|
 szkodnik cynowy, transformacja beta cyny w modyfikację alfa (szara cyna) na YouTubeFilm poklatkowy przedstawiający szkodnika cynowego na sztabce |