（１７） 化学的性質－酸化、腐食とマイグレーション
はんだに関わる化学的現象、特に環境化学的現象の酸化、腐食、イオン・マイグレーション
（電気化学マイグレーション）、更には化学的とはいえないが、関連するところの物理的マイグレーション
すなわち、エレクトロ・マイグレーション、熱・応力マイグレーションについてみて見る。
（１７－１） 酸化
ここでは乾食（高温でのＯ２）による酸化を考える。
（１７－１－１） 自由エネルギー
（Ａ） エリンガムEllingham図
金属の酸化と酸化物の還元性のギッブスの自由エネルギーによる評価（エリンガムEllingham図の利用）
ここでは高温における金属のＯ２による酸化（乾食）を考える。
酸化物（硫化物・・・、一般に化合物）の生成自由エネルギーを温度に対しプロットしたものをエリンガムEllingham図といい、
この図で下にあるほど酸化物は安定で還元されにくい。
酸化物の生成自由エネルギーはΔＧ０＝ｌｎＰｏ２であり、詳しいエリンガム図では右側に酸素分圧の目盛りや還元ガス比（Ｈ２／Ｈ２Ｏ、ＣＯ／ＣＯ２）
も目盛られている。
２Ｍ＋Ｏ２→２ＭＯ
ＭＯ＋Ｈ２→Ｍ＋Ｈ２Ｏ
右側にはその基点（上からＯまたはΔＧ＝０、Ｈ、Ｃ）が示されており、ある金属のある温度の自由エネルギーと基点Ｏ（０）を結んだ線と酸素分圧の
目盛りの交差点がそのときの平衡酸素分圧を示し、したがってこれでおおよその真空還元の目安となる。
水素還元に対しては自由エネルギーとＨ点を結ぶ線のＨ２／Ｈ２Ｏ目盛りの交点がそのときのＨ２／Ｈ２Ｏを与え、この比を大きくする（Ｈ２を多くする）と
金属が還元されることとなる。
炭素還元はコークスの燃焼でＣＯを発生させ、このＣＯで金属を還元させることとなる。
ＭＯ＋ＣＯ→Ｍ＋ＣＯ２
ＣＯ／ＣＯ２はＣ点と自由エネルギーとＨ点を結ぶ線のＣＯ／ＣＯ２目盛りの交点が与える。
（Ｂ） はんだに関係する元素の酸化反応のギッブスの自由エネルギー
Ｌｅｅ
Ｈｗａｎｇ
ＥＳＰＥＣ
Kuhman
SnPb、InSn、AuSnの比較
Ｌｉｎ
溶接学会 竹本
硫化と酸化 神戸製鋼 大西
（１７－１－２） はんだの酸化膜の諸性質
ＡＩＲＰＲＯＤＵＣＴ
融点＋１４０℃での酸化膜厚
Ｎｉ／Ａｕへのフラックスレスでの濡れ
Ｍｉｒｉｃ
Ｉｎｄｉｕｍ Ｃｏ．
Ｗａｒｗｉｃｋ
Ｓｎの酸化
雰囲気腐食
（１７－１－３） 酸化膜の保護性（ＰＢ比）
ＰＢ比
ＰＢ比＝酸化物体積／金属体積＝（酸化物分子量／酸化物密度）／（金属原子量／金属密度）
ＰＢ比＞１で酸化物は緻密だが圧縮応力を発生する傾向をもつ。成長機構が金属イオンの外方拡散だと
応力解放されるが酸素イオンの内方拡散では解放は困難。
その２
（１７－１－４） 酸化膜の色
めっきＳｎ膜の変色の原因には、めっき浴物質の含有、不純物、下地の拡散、反応、酸化膜の干渉色などがある。
ここでは酸化膜の多重干渉色を考える。
干渉色は酸化膜厚みの目安となる。
干渉色（垂直入射による強めあう条件）
２ｎｄ＝（ｍ＋１／２）λ
ｄ：厚み、ｎ：屈折率、
屈折率 屈折率
Ｓｎ：約２．０、Ｃｕ２Ｏ：２．７、ＺｎＯ：２．０、ＩｎＯ２：約２．０
Ｓｎめっきの酸化による干渉色
| 色 | 厚み（ｎｍ） | はんだ濡れ性 |
| 無色 | ２～８ | ◎ |
| 薄黄色 | ８～１５ | ○ |
| 黄青色 | １５～２０ | △ |
| 青色 | ２０～３０ | △ |
| 青紫色 | ３０～５０ | × |
| 褐色 | ５０～ | × |
銅の酸化膜
| 銅表面の色 | 酸化皮膜の厚さ(nm) | |
|---|---|---|
| 暗褐色 | 20 ～ 35 | |
| 赤褐色 | 30 ～ 40 | |
| 紫色 | 35 ～ 45 | |
| 青色 | 40 ～ 50 | |
| 緑色 | 60 ～ 80 | |
| 黄色 | 80 ～ 100 | |
| 橙色 | 100 ～ 120 | |
| 赤色 | 110 ～ 125 |
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