靜態(tài)熔融焊料的氧化根據(jù)液態(tài)金屬氧化理論,熔融狀態(tài)的金屬表面會強烈的吸附氧,在高溫狀態(tài)下被吸附的氧分子將分解成氧原子,氧原子得到電子變成離子,然后再與金屬離子結(jié)合形成金屬氧化物.暴露在空氣中的熔融金屬液面瞬間即可完成整個氧化過程,當(dāng)形成一層單分子氧化膜后,進一步的氧化反應(yīng)則需要電子運動或離子傳遞的方式穿過氧化膜進行,靜態(tài)熔融焊料的氧化速度逐漸減小;熔融的SnCu0.7比Snpb37合金氧化的要快。

畢林-彼德沃爾斯(Pilling Bedworth)理論表明:金屬氧化膜是否致密完整是抗氧化的關(guān)鍵,而氧化膜是否致密完整主要取決于金屬氧化后氧化物的體積要大于金屬氧化前金屬的體積;熔融金屬的表面被致密而連續(xù)氧化膜覆蓋,阻止氧原子向內(nèi)或金屬離子向外擴散,使氧化速度變慢.氧化膜的組成和結(jié)構(gòu)不同,其膜的生長速度和生長方式也有所不同;熔融SnCu0.7和Snpb37合金從260℃以同等條件冷卻凝固后,SnCu0.7的表面很粗糙,Snpb37的而表面較細(xì)膩.從這一角度反映了液態(tài)SnCu0.7合金氧化膜得致密完整度較Snpb37要差。

他們在研究中發(fā)現(xiàn),在沒到達(dá)氧化壓之前,熔融錫液具有抗氧化能力.壓力達(dá)到4×10－4Pa至8.3×10－4Pa范圍時,氧化開起發(fā)生.在這個氧分壓界限上,觀察到了在熔融錫表面氧化物"小島"的生長.這些小島的表面非常粗糙,并且從清潔錫表面的X射線鏡面反射信號一致減少,這種現(xiàn)象可以證明氧化碎片的存在.表面氧化物的X射線衍射圖案不與任何已知的Sn氧化物相相匹配,而且只有兩個Bragg峰出現(xiàn),它的散射相量是√3/2,并觀察到強度很明確的面心立方結(jié)構(gòu).通過切向入射掃描(GID)測量了熔融液態(tài)錫表面結(jié)構(gòu),并與已知錫氧化物進行比較.可以說熔融液態(tài)錫在此溫度和壓力情況下,在純氧中的氧化物相結(jié)構(gòu)不同于SnO或SnO2。

另外,不同溫度下SnO2與PbO的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能不同,前者生成自由能低,更容易產(chǎn)生,這也在一定程度上解析了為什麼無鉛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.通常靜態(tài)熔融焊錫的氧化膜為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態(tài)焊料,同時由于溶差關(guān)系使金屬氧化物向內(nèi)部擴散,內(nèi)部金屬含氧逐步增多而使焊料質(zhì)量變差,這在一定程度上可以解釋為何經(jīng)過高溫提煉(或稱還原)出來的合金金屬比較容易氧化,且氧化渣較多;氧化膜的組成,結(jié)構(gòu)不同,其膜的生常速度,生長方式和氧化物在熔融焊料中的分配系數(shù)將會有很大差異,而這又和焊料的組成密切相關(guān).此外,氧化還和溫度,氣相中氧的分壓,熔融焊料表面對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,擴散能力等有關(guān).