欧盟RoHS指令的有害物质替代研究_深圳电子产品质量检测中心.docx

欧盟RoHS指令的有害物质替代研究 1 前言 　　2003年2月13日，欧盟官方公报公布了《废旧电气电子电器（WEEE）》指令（2002/96/EC）和《电气电子设备中限制使用某些有害物质》（RoHS）指令（2002/95/EC），规定从2005年8月13起实施WEEE的生产者责任，从2006年7月1日起在电器中禁止使用六种有害物质。 　　ROHS指令限制使用的六类有害物质规定如下： 　　存在形式为温控器、传感器、开关和继电器、灯泡中的水银，含汞量不超过规定值（5、8或10mg）的紧凑型和通用直型荧光灯、特殊用途直型荧光灯等除外；存在于焊料、玻璃、PVC稳定剂中的铅，CRT、电子元件和荧光管玻璃、合金钢中铅0.35%、合金铝中铅0.4%、合金铜中铅4%、服务器、存储器等焊料（2010年止）、网络基础设备用焊料、电子陶瓷的情况除外；存在于开关、弹簧、连接器、外壳和PCB、触头、电池中的镉；存在于金属防腐蚀涂层中的铬（六价），吸收型冰箱制冷系统中的除外；存在于阻燃剂，PCB、连接器、塑料外壳中的多溴联苯（PBB）和多溴二苯醚（PBDE）。 　　本文针对RoHS指令中限制使用的六项有害物质，对前期有害物质替代研究工作做一总结。 2 汞的替代研究 2.1 汞的现存状况 　　目前我们生活中所接触到的干电池中均含有汞、锌等有害重金属。汞还经常存在于颜料及荧光灯材料中。 2.2 对碱锰电池的无汞化通常采用的方法 　　1）电极添加剂：在电极制备时直接将添加剂加入到电极的活性材料中，一般加入金属氧化物或氢氧化物。 　　2）电解质添加剂：电解质中加入氧化锌可以减慢锌电极自溶蚀的速度，抑制氢气的析出。 　　3）集电体的表面处理：由于无汞电池中锌膏不含汞，锌粉之间的接触电阻变大，在进行大电流放电时会增加欧姆降，降低电池的性能和缩短电池的使用寿命。目前，国内外厂家主要是在集电体表面电镀一层金属铟。从降低成本的角度考虑，还可选用价格低廉的锌、锡渡层来代替价格较高的铟镀层而不会降低电池的性能。 2.3 颜料及荧光灯中的汞 　　从颜料颜色上分析，呈鲜红、鲜黄等颜色的颜料一般要添加如铅、镉、六价铬等重金属。国内已经开始使用如三聚磷酸铝、磷酸锌、云母氧???铁等防锈颜料，替代传统有毒的红丹、铬黄等铅铬系防锈颜料 。英国卜内门化学工业有限公司，即ICI世界集团是全球第一间做到所有油漆产品中不添加铅和汞的油漆公司 　　至于荧光灯，根据附录【紧凑型荧光灯，每个灯的含汞量不超过5mm】，可免除条款要求。 3 铅的替代研究 　　铅是一种有害的重金属元素，进入体内会导致严重的疾病，其对人体的危害主要表现为对神经系统的伤害。铅中毒表现为脑受损，甚至导致死亡。 　　铅主要应用于钎焊行业和PVC塑料的热稳定剂行业。 3.1 焊料中铅的替代研究 3.1.1 焊料的应用与发展 　　焊料在工业中，尤其是电子工业中受到广泛的应用，在工业上有多种焊料可供选用。目前广泛应用的焊料都是锡/铅合金或以锡/铅为基体、加入少量其他金属的合金金属。 　　在电子封装工业中，使用得最广泛的焊料是共晶成分的63锡/37铅，或者是近共晶成分的60锡/40铅。经过多年的发展和改进，共晶成分的63锡/37铅焊料的物理冶金、力学性能、焊剂化学、生产工艺和可靠性都已经非常成熟，并且成本很低。电路板中的焊点可以小到将近75微米。几乎所有的电路板生产线和焊接设备都是为锡/铅焊料而设计的。 3.1.2 焊料的无铅化研究 　　可替代无铅焊料最基本的性能简单介绍如下： 　　1） 熔化温度。焊料的熔化温度不能太高，否则它的过高工作温度将会引起电路板和电子元件形成热缺陷（不应该超过200度）。焊料的熔化温度也不能太低，因为通常电子产品的工作温度在50到80度之间，电路板的最高温度可达到125度。 　　2） 安全性。据美国和欧洲的研究，对无铅的替代金属的安全性给出了如下的结论：Ag和Cu可以在无铅合金中少量使用；Sn和Zn是人类食谱中的必须元素，但如果用量过多也有可能有毒性，Sn由于其价格低廉、资源丰富并具有令人满意的物理性能，因此，通常被用做基体金属；Bi是一种相当温和的金属，在药品中使用了很久的历史。 　　3） 其它的重要功能还有湿润性和相当的力学性能，导电率和热导率。 　　4） 值得注意的是合金元素必须具有足够的储量能满足日益增长的需要及对环境没有危害。它们必须有可接受的价格。但是，如果价格是唯一的决定因素，那么在电子工业中是不可能采取新的取代合金的，使用一种或多种无铅焊料将不可能有任何好处。迫于政府立法的压力，虽然这还有很长的一段路要走，最终将终止低价的含铅焊料的使用。 　　目前世界各国有报导的无铅焊料已经超过70种，而日本更已经有含抗氧化剂的无铅焊料进入了工业使用，一些无铅焊料甚至已经在电子封装中使用了多年。但是目