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哈佛大学的Alexei Grigoriev等人用99.9999%的纯锡样本放置在坩埚中，并在超低真空下加热到240℃,然后向其中充纯氧，通过X光线衍射，反射及散射观察熔融Sn的氧化过程·
锡渣的形成
静态熔融焊料的氧化根据液态金属氧化理论,熔融状态的金属表面会强烈的吸附氧,在高温状态下被吸附的氧分子将分解成氧原子,氧原子得到电子变成离子,然后再与金属离子结合形成金属氧化物.暴露在
空气中的熔融金属液面瞬间即可完成整个氧化过程,当形成一层单分子氧化膜后,进一步的氧化反应则需要电子运动或离子传递的方式穿过氧化膜进行,静态熔融焊料的氧化速度逐渐减小;熔融的SnCu0.7比
Snpb37合金氧化的要快.
毕林-彼德沃尔斯(Pilling Bedworth)理论表明:金属氧化膜是否致密完整是抗氧化的关键,而氧化膜是否致密完整主要取决于金属氧化后氧化物的体积要大于金属氧化前金属的体积;熔融金属的表面被致
密而连续氧化膜覆盖,阻止氧原子向内或金属离子向外扩散,使氧化速度变慢.氧化膜的组成和结构不同,其膜的生长速度和生长方式也有所不同;熔融SnCu0.7和Snpb37合金从260℃以同等条件冷却凝固
后,SnCu0.7的表面很粗糙,Snpb37的而表面较细腻.从这一角度反映了液态SnCu0.7合金氧化膜得致密完整度较Snpb37要差.他们在研究中发现,在没到达氧化压之前,熔融锡液具有抗氧化能力.压力达到4×10－4Pa至8.3×10－4Pa范围时,氧化开起发生.在这个氧分压界限上,观察到了在熔融锡表面氧化物"小岛"的生长.这些小岛的表面非常粗糙,并且从清洁锡表面的X射线镜面反射信号一致减少,这种现象可以证明氧化碎片的存在.表面氧化物的X射线衍射图案不与任何已知的Sn氧化物相相匹配,而且只有两个Bragg峰出现,它的散射相量是√3/2,并观察到强度很明确的面心立方结构.通过切向入射扫描(GID)测量了熔融液态锡表面结构,并与已知锡氧化物进行比较.可以说熔融液态锡在此温度和压力情况下,在纯氧中的氧化物相结构不同于SnO或SnO2.
另外,不同温度下SnO2与PbO的标准生成自由能不同,前者生成自由能低,更容易产生,这也在一定程度上解析了为什麽无铅化以后氧化渣大量的增加.表一列出了氧化物的生成Gibbs自由能,可以看出SnO2比其他氧化物更易生成.通常静态熔融焊锡的氧化膜为SnO2和SnO的混合物. 氧化物按分配定律可部分溶解于熔融的液态焊料,同时由于溶差关系使金属氧化物向内部扩散,内部金属含氧逐步增多而使焊料质量变差,这在一定程度上可以解释为何经过高温提炼(或称还原)出来的合金金属比较容易氧化,且氧化渣较多;氧化膜的组成,结构不同,其膜的生常速度,生长方式和氧化物在熔融焊料中的分配系数将会有很大差异,而这又和焊料的组成密切相关.此外,氧化还和温度,气相中氧的分压,熔融焊料表面对氧的吸收和分解速度,表面原子和氧原子的化合能力,表面氧化膜的致密度,以及生成物的溶解,扩散能力等有
关.
回收锡膏