焊料中铅的替代研究与发展 北京工业大学雷永平

焊料中铅的替代研究与发展北京工业大学雷永平北京工业大学雷永平主要内容铅的危害欧盟环保指令背景欧盟环保指令要点知名公司应对焊料中的铅焊料中铅的替代研究无铅焊料应用中的问题1、铅的危害环境中的铅铅是地层中蕴藏非常丰富的一种重金属，主要以硫化物的形式存在于方铅矿中早期埃及、希腊、中国、东印度群岛上人们将铅矿——还原——金属铅古罗马贵族惯用铅制器皿和含铅化妝品。饮用水大部分是由铅制水管輸送古罗马人的遗骸中含有大量铅历史学家推论古罗马帝国灭亡的原因之一是因为古罗马人大量使用含铅物品，导致慢性中毒而死亡1、铅的危害保护儿童远离铅危害美国环境保护署（EPA）：铅及其化合物是17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一铅对人体的危害（儿童）血铅水平：每100毫升中铅含量5微克：血压升高10微克：智力减弱15.25微克：合成血红素能力减弱，合成维生素D能力减弱，钙的代谢功能减弱25.40微克：损坏中枢神经系统，认知能力下降，智商指数下降，听力受损40.80微克：周边神经系统受损贫血80微克：痉挛、昏迷、可能导致死亡无法复原神经伤害、精神迟钝，神经错乱儿童因铅中毒频发流鼻血儿童因铅中毒频发流鼻血1、铅的危害人体铅的允许量医学界男性血铅浓度每100毫升不能超过40微克女性不能超过30微克小孩不能超过10微克儿童血铅水平每上升１００微克／升，其智商就要下降６-８分。铅进入人体的途径食物、铅制器皿、饮水（包括各种饮料）及空气中的铅工业废弃品中的铅通过渗入地下水系统而进入人类的食物链1、铅的危害铅在人体中的代谢铅会被氧化成二价铅离子，它会取代人体中的钙离子和锌离子，造成极大伤害水中二氧化碳与铅反应生成碳酸铅，会与骨骼中的钙发生置换反应铅的排泄缓慢，主要是经肾脏代谢，从尿液排出，约占75％摄入的鉛比排出的多，長期堆积在体内就会产生铅中毒。1、铅的危害重金属铅的危害儿童发生铅中毒的机会远远超过成年人临床特点：剧烈的腹绞痛、贫血、中毒性肝病、中毒性肾病、多发性周围神经病。表现形式：为头晕全身无力、肌肉关节酸痛、不能进食、便秘或腹泻、肝脏肿大、肝区压痛、黄疸、血压升高。医学检查：除铅中毒指标明显升高外，胆红质升高、ALT升高；尿中可见红细胞、白细胞，尿仆胆原阳性；血色素和红细胞均下降。神经系统检查：可发现四肢末端呈手套袜子型感觉减退，肌肉萎缩及肌无力。2、欧盟环保指令背景全球九大环境问题温室效应，全球气候无常变化臭氧层被消耗、破坏能源危机水源污染海洋污染生态环境恶化，物种灭绝城市环境污染酸雨土地沙漠化2、欧盟环保指令背景美国密歇根州铜矿及工厂产生的尾料将湖水染红工业污染导致水养鱼类的大量死亡酸雨腐蚀后的森林1973年以后在莫斯科工业区附近，已经出生了90名四肢不全的畸形儿黄河入海的东中国区域可清晰看到被泥沙和烟尘污染的环境酸雨腐蚀后的森林2、欧盟环保指令背景著名环保公约京都议定书（KyotoProtocal），1997/12/11管制温室气体排放：包括CO2，CH4，N2O，HFCS，PFCS，SF6气候变化纲要公约（TheFrameworkConventiononClimateChange,FCCC)1992/6抑制温室气体排放巴塞尔公约（BaselConvention）1989/3有效管制有害物质的国际运输途径蒙特利尔议定书（MontrealProtacal）1987/9管制破坏臭氧层的物质,控制甲基溴化物，氟氯碳化物（CFCs）排放量斯登哥尔摩公约2001/5纳入管制的12项POPs，多数为杀虫剂或工业化学品，包括：滴滴涕（DDT），多氯联苯（PCBs）Dioxins（戴奥辛）等鹿特丹公约1998/9管制的化学品及农药共计31项生物多样化公约（ConventiononBiologicalDiversity）确保各国采取有效行动遏止对物种、生物自然生长环境及生态体系的破坏要求事项2、欧盟环保指令背景工业的迅速发展造成了今日严重的环境问题，并且这些环境问题给人类生存带来严重威胁，困扰着整个地球居民欧洲是全球环境污染积极防治的先导者，并取得了相当有效的成绩欧洲取得了相当的经验，尤其是近十年以来它的许多环保技术（包括管理技术）都是目前世界上十分先进的福？祸？慢点！慢点！！再慢点！！！2、欧盟环保指令背景欧盟有关环境物质法规欧盟镉指令（91/338/EEC）包装材料规范（94/62/EC）使用报废汽车指令EndofLifeVechicles（2000/53/EC）AmendmentonEnd-of-LifeVehicles（2002/525/EC）DangerousSubstancesList（76/769/EEC）85/467/EEC（6th）（PCBs/PCTs）89/677/EEC（8th）（As/Pb）电池、蓄电池的指令（BatteriesandAccumulators）91/157/EEC93/11/EEC（N-Nitrosamines）96/55/EC（Chlorinatedsolvents）1999/51/EC（Tin，PCP，Cadmium）83/478/EEC，91/659/EEC，85/610/EEC，1999/77/EEC（Asbestos）2、欧盟环保指令背景违犯欧盟成员国法令被处罚实例缆线内镉含量超标，荷兰扣押SONYPS游戏机荷兰政府2001年12月4日表示，由于检查中发现SONY生产的第一代Playstation游戏机以及附件所带的缆线内含有过量的镉，这种有毒物质超出正常值20倍，不符合荷兰镉管制条例CadmiumDecree1999的规定，他们已针对上述产品发布临时禁销令。在对荷兰提尔堡市一处分销中心检查的过程中，荷兰海关和该国健康检查机构IHM发现的130万台Playstation游戏机及80万件附件（总价值约1.62亿美圆）的缆线内含有过量镉元素。Sony坦言在自行进行的检测中，曾发现部分产品镉超标，但认为对人体健康没有影响。（详见http：//news.sinohome.com/2001–12/05/182633.htm）罚款：17，000，000欧圆2、欧盟环保指令背景追求享受制造垃圾电子废品将成为21世纪昀大的有毒废弃物1965年Intel公司创始人之一的GordonMoore就作出论断：电脑的处理能力每18个月就会增加一倍；当用户们第三或第四次升级电脑时，这堆老古董成为垃圾的日子也就不远了；其它电子产品（DVD、高清晰度电视等）的更新换代，也加剧了问题的严重性；据欧委会的报告，电子废品是城市垃圾中增长昀快的。在一些国家，日用电子产品占垃圾填埋场重金属来源的70%，而铅占40%。2、欧盟环保指令背景欧盟相信，过去在产品包装、旧电池、饮料包装及废旧汽车等产品领域建立回收体系的成功经验能够确保WEEE及RoHS指令达到预想效果这两项法律之所以历经长达10年的酝酿期，关键是欧盟各成员国间以环保技术发展水平不同步、国家经济实力不平衡为由，对两项立法中的具体指标长期争执的结果昀终2003年2月13日，欧盟正式公布关于报废电子电气设备指令（WEEE指令2002/96/EC)关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令（RoHS指令2002/95/EC）3、欧盟环保指令要点LeadWEEE:废弃电器电子指令（WasteElectricalandElectronicEquipment）针对10大废弃电器电子产品建立回收体系并达成法定的回收率（55－75％）RoHS：危害物质禁用指令（RestrictionofHazardousSubstancein）电子电器产品禁用6大化学物质PbCd,Hg,Cr+6PBB（聚溴联苯）,PBDE（聚溴二苯醚）EUP:能源使用产品生态化设计指令（Eco-DesignRequirennentsforEnergyUsingProducts）针对使用能源产品(不包括运输)以寿命周期思维(LifeCycleThinking)建立环保特性说明书（Eco-Profile）3、欧盟环保指令要点Directive2002/95/ECofTheEuropeanParliamentandofTheCouncilof27Janurary2003Ontherestrictionoftheuseofcertainhazardoussubstancesinelectricalandelectronicequipment…………..Atical4Prevension1.MemberStatesshallensurethat,from1July2006,newelectricequipmentputonthemarketdosenotcontainlead,mercury,cadmium,hexavalentchromium,poly-brominatedbiqhenyls(PPB)orpolybrominateddiphenylethers(PBDE).NationalmeasuresrestrictingorprohibitingtheuseofthesesubstancesinelectricalandelectronicequipmentwhichwereadoptedinlinewithCommunitylegislationbeforetheadoptionofthisDirectivemaybemaintaineduntil1July2006.……..欧盟议会和欧盟理事会2003年1月27日第2002/95/EC号关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令…………..第4条防止1．成员国将确保，从2006年7月1日起，投放于市场的新电子和电气设备不包含铅，汞，镉，六价铬，聚溴联苯（PBB）或聚溴二苯醚（PBDE）。成员国在本指令通过前根据共同体法规制定的限制或禁止在电子电气设备中使用这些物质的措施可以维持至2006年7月1日……..3、欧盟环保指令要点电子产品环境危害物质范围重金属HeavyMetals溴化阻燃剂FlameRetardants（PBB/PBDE）多氯联苯/多氯萘/多氯三联苯/氯化石蜡PCBs/PCNs/PCTs/CPs聚氯乙烯PVCandPVCblends增塑剂/邻苯二甲酸盐Phthalates有机锡Organotins多氯酚PCP/TeCP/TCP/OPP/Phenol镍释放NickelRelease甲醛Formaldehyde溶剂/臭氧层破坏物Solvent/ODCs石棉Asbestos偶氮染料AZOdyes散染料Dispersedyes3、欧盟环保指令要点2006年7月1日开始，限制的有毒有害物质■重金属◆Lead铅（Pb）◆Mercury汞（Hg）◆Cadmium镉（Cd）◆ChromiumⅥ六价铬（Cr6+）■某些溴化阻燃剂◆Polybrominated多溴联苯（PBB）◆Polybrominateddiphenylethers多溴联苯醚（PBDE）昀高限量确定为：Cd:100ppm；其它:1000ppmRoHS豁免项■玻璃●阴极射线管●电子元件●荧光管■合金●钢铁合金中的铅含量0.35%●铝中含量0.4%●铜合金中含量4%■焊锡●高温融化的焊料中的铅（锡铅焊料合金中铅含量85%）●用于服务器、存储器和存储系统的焊料中的铅（豁免准予至2010年）●用于交换、信号和传输，以及电信网络管理的网络基础设施设备中焊料中的铅●电子陶瓷产品中的铅（如压电陶瓷）3、欧盟环保指令要点ROHS指令适用范围◆大型家用电器，如冰箱◆小型家用电器，如吸尘器◆咨询及电讯产品，如手提电话◆消费性设备，如电视机◆照明设备，如日光灯◆电动工具，如冲击钻◆玩具、娱乐运动器材，如电子游戏机◆自动售货机，如投币饮料饥ROHS指令适用范围■附件ⅠA中所列八大类电子电器产品以及在附件ⅠB所包含的所有细项以及家用灯泡、照明设备；■直流电小于1500V、交流电小于1000V的电子电器产品及其所有零部件和耗才；■对于2006年7月1日前投放市场之电子电器产品的零部件、维修部件或再利用部分不适用；■原欧盟15个成员国加上200