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近年来随着航天航空、电子、核技术的发展,钎焊技术的应用也更加广泛,而钎焊以及焊料生产所带来的环境影响也受到了人们的重视。传统锡铅焊料中含有有害金属铅,随着欧盟以及世界各国立法限制铅的使用,传统锡铅焊料开始向无铅焊料转变。锡铅焊料向无铅焊料的转变避免了有害金属铅的使用,但其生产及应用的生命周期阶段的环境负荷相对于传统锡铅焊料是否具有优越性还有待考察。基于这一点,本论文选择传统锡铅焊料Sn37Pb与四种目前已进入生产使用阶段或具有开发使用前景的典型无铅焊料Sn-3.8Ag-0.7Cu、Sn-3.5Ag、Sn-0.7Cu和Sn-9Zn作为研究对象,进行生产阶段与应用阶段的生命周期分析。通过对这四种无铅焊料与锡铅焊料的生产阶段与应用阶段的生命周期环境负荷对比,考察他们的环境友好性。
对典型无铅焊料以及传统锡铅焊料进行生产与应用的生命周期评价,本论文选择了焊膏和焊料棒两种焊料形态类型,对其生产阶段(包括焊料原料金属生产过程和焊料生产过程)和应用阶段(包括焊料原料金属生产过程、焊料生产过程和焊料应用过程-焊接过程)的不同生命周期进行分析研究。通过查阅相关文献资料和运用相关数理模型进行计算,对典型无铅焊料和传统锡铅焊料的生产阶段和应用阶段的生命周期展开了清单编制与分析,建立了两类焊料不同生命周期阶段的编目分析清单,为进一步分析无铅焊料与锡铅焊料的环境负荷提供基础数据。
本论文对典型无铅焊料与传统锡铅焊料生产和应用的生命周期中所涉及的资源、能源和污染物排放进行了环境影响评价,通过特征化、归一化和加权计算得到它们生产和应用的环境影响类别指标和单一环境影响指标。在焊料的生命周期清单分析和生命周期影响评价的基础上进行生命周期解释与评估,辨析在生产阶段和应用阶段这几种焊料的环境热点。焊料的环境影响评价表明：不可再生资源消耗是最主要的环境影响类型,其次是光化学臭氧合成。在焊料生产阶段,锡铅型焊料的环境影响类别排序为：不可再生资源消耗(ADP)>光化学臭氧合成(POCP)>人体健康毒害影响(HT)>温室效应(GWP)>酸化效应(AP)>富营养化(NP),而无铅型焊料则为:ADP>POCP>GWP>HT>AP>NP。
对于焊膏应用,锡铅型和无铅型的环境影响类别排序为:ADP>POCP>GWP>HT>AP>NP;对于焊料棒应用,锡铅型的环境影响类别排序为:ADP>POCP>HT>GWP>AP>NP,无铅型的则为:ADP>POCP>GWP>HT>AP>NP。锡铅焊料的单一环境影响指标大于无铅焊料的单一环境影响指标,通过讨论分析得出这是由于本文的研究系统没有包括焊料的最终废弃处理过程,使锡铅焊料中的铅对人体的毒害性没有得到体现所造成。