〔Ⅰ〕 Ｓｎの金属学的基礎
（１） Snの金属学的基礎
（１－１） Ｓｎの基本的性質
（１－１－１） Ｓｎの同素体
Ｓｎには低温側からα、β、γの３つの同素体があるとされる。
β→γは１００℃から１６１℃、１７０℃、１７５℃、１９５℃更に２０３℃まで種々あるが２００℃付近が正しいとされる。
Ｇ．ネチャエフらの文献では
| 同素変態 | β－Ｓｎ | γ－Ｓｎ |
| 存在温度範囲、Ｋ | ２８６．３－４４６．１ | ４４６．１－５０５ |
| 密度、ｇ／ｃｍ３ | ７．２９５ | ６．５２ |
| 比熱容量、Ｊ・Ｋ／ｇ | ０．２２３４ | ０．２２３４ |
γは斜方晶とされる。
βからαの変態は低温で起き、Ｓｎペストといわれる問題を生じる。
苅谷らの文献から（Pottgen）
| 同素体 | 白スズ（β） | 灰スズ（α） |
| 結晶構造 格子定数（Å） |
ＢＣＴ ａ：５．８３１ ｃ：３．１８１ |
ダイヤモンド状 ６．４８９Å |
| 密度（ｇ／ｃｍ３） | ７．２９（２８８Ｋ） | ５．７７（２８６Ｋ） |
| 電気抵抗（μΩ） | １１（２７３Ｋ） | ３００（２７３Ｋ） |
| 熱膨張係数（ｐｐｍ／Ｋ） | ２０ | ４．７ |
（１－１－２） Ｓｎペスト
高純度Ｓｎでは変態温度は１３．２℃とされるが実際は約－１０℃で起こり、約－４５℃で最大の変態速度とされる。
この変態は約２７％の体積増加を起こし、組織崩壊を起こす。（Ｓｎペスト）
Ｓｎペストは合金化による抑制が効果があり特にＰｂ、Ｂｉ、Ｓｂが効果があるとされる。
αＳｎへの接触（自己触媒効果 感染→ペスト）、加工などが促進するとされる。
Ｓｎペストの実際
苅谷らのＳｎ－０．５Ｃｕの２５５Ｋエージング結果
２５５Ｋで７ヶ月
２５５Ｋで１．５年
末永らの実験結果
４Ｎ（９９．９９％）のＳｎと３ＮのＳｎあるいはＰｂフリーはんだ各種を－４５℃で１８０日間放置すると、４Ｎのものは
α相が生じたが、その他は生じなかったという。
４ＮＳｎで発生したＳｎペスト
また０．０１％の添加ではＰｂ、Ｂｉに抑制効果が見られ、Ａｇにもこれらより劣るが抑制効果は見られるとする。
Ｆｅは明らかに促進効果があるとする。
HUTのW Pengは
Ｓｎ－０．７Ｃｕ、ＳＡＣ３４８、Ｓｎ－３．５Ａｇ、Ｓｎ－３６Ｐｂを調べている。
機械的性質の役割が大きいとする。
＊スズ鳴き（tin cry）
βＳｎを変形させる（曲げる）とガリッという独特の音を発し、これをスズ鳴きという。
これれは結晶構造の変化（双晶に変化、変形双晶）に起因し、音響放出ＡＥacoustic emissionである。
ＡＥは一般的には可聴周波数以上となる。
同様の現象はＮｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａでも起きる。
双晶による変形はｂｃｃやｈｃｐで低温や高速変形するときに起きやすい。
変形モードとしてスベリより変形双晶が好まれるのは
可能なスベリ系が少ない、低対称結晶（例：Ｓｎ（正方晶）、Ｚｎ（ｈｃｐ））
高歪速度、金属中での音速変形で双晶が起きる。（Ｓｎ、Ｉｎ鳴き）
（１－１－３） βＳｎの異方性
βＳｎは異方性が大きく、特に熱膨張率はｃ軸方向がａ軸方向の倍ある。
またヤング率はｃ軸方向がａ軸方向の３倍近くある。
Pierce
Mclean
（１－１－４） すべり系
Ｂｉｅｌｅｒ
βＳｎは結晶構造が複雑ですべり系も複雑である。
藤原らによると（１００）と（１１０）が最も容易。
Ｍａｔｉｎ
木下
（１－１－５） 高速拡散
βＳｎではＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどが高速拡散を起こし、金属間化合物ＩＭＣ形成などに大きな影響を与える。
Cottsらの文献
ＮＩＳＴの文献から
Ｓｅｏ
Ｓｎの異方性
| 結晶軸 | 熱膨張係数 （ｐｐｍ／℃） |
ヤング率Ｅ （ＧＰａ） |
Ｓｎ中の拡散率（１５０℃）（ｃｍ２／ｓ） | Ｓｎの自己拡散率 （１５０℃）（ｃｍ２／ｓ） |
||
| Ａｇ | Ｃｕ | Ｎｉ | ||||
| ａ軸 | １５．４５ | ２２．９ | ５．６ｘ１０－１１ | １．９９ｘ１０－７ | ３．８５ｘ１０－９ | ８．７０ｘ１０－１３ |
| ｃ軸 | ３０．５０ | ６８．９ | ３．１３ｘ１０－９ | １８．５７ｘ１０－６ | １．１７ｘ１０－４ | ４．７ｘ１０－１３ |
Ｚｏｕ
IBM
（１－２） Ｓｎの材料的特徴
（１－２－１） ホモロガスhomologous温度（融点規格化温度）
ホモロガス温度（融点規格化温度、相同温度）は対象温度Ｔuseを融点Ｔmで割った値すなわちＴhomo＝Ｔuse／Ｔmで、
ホモロガス温度Ｔhomoによれば融点の異なる材料でもその特性が同一基準で比較でき、再結晶やクリープなどが拡散が絡む
現象では約０．５Ｔhomoが目安となる。
Ｓｎは常温付近で約０．５Ｔhomoで、従って常温でもで再結晶やクリープ、組織変化が起き易い。
| 金属 | 融点（°Ｋ） | ホモロガス温度 | |
| ３００Ｋ | ４００Ｋ | ||
| Ｓｎ | ５０５ | ０．５９ | ０．７９ |
| Ｚｎ | ６９３ | ０．４３ | ０．５８ |
| Ｐｂ | ６００ | ０．５０ | ０．６７ |
| Ｂｉ | ５４５ | ０．５５ | ０．７３ |
| Ｉｎ | ４３０ | ０．７０ | ０．９３ |
| Ｓｎ－８０Ａｕ | ５５３ | ０．５４ | ０．７２ |
| Ｓｎ－９Ｓｂ | ５１９ | ０．５８ | ０．７７ |
| 共晶Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ | ４９０ | ０．６１ | ０．８２ |
| Ｓｎ－９Ｚｎ | ４７２ | ０．６４ | ０．８５ |
| Ｓｎ－３７Ｐｂ | ４５６ | ０．６６ | ０．８８ |
| Ｓｎ－５８Ｂｉ | ４１２ | ０．７３ | ０．９７ |
| Ｓｎ－５２Ｉｎ | ３９０ | ０．７７ | － |
| Ａｌ | ９３３ | ０．３２ | ０．４３ |
| Ａｇ | １２３５ | ０．２４ | ０．３２ |
| Ｃｕ | １３８５ | ０．２２ | ０．２９ |
| Ｎｉ | １７２８ | ０．１７ | ０．２３ |
| Ｆｅ | １８１１ | ０．１７ | ０．２２ |
| Ｃｕ６Ｓｎ５（η） | ６８８ | ０．４４ | ０．５８ |
| Ｃｕ３Ｓｎ（ε） | ９４９ | ０．３２ | ０．４２ |
| Ｎｉ３Ｓｎ４ | １０６９ | ０．２８ | ０．３７ |
| ＡｕＳｎ４ | ５２５ | ０．５７ | ０．７６ |
| ＰｄＳｎ４ | ５６８ | ０．５３ | ０．７０ |
| ＰｔＳｎ４ | ７９５ | ０．３８ | ０．５０ |
| ＦｅＳｎ２ | ７８６ | ０．３８ | ０．５１ |
| ＣｏＳｎ２ | ７９８ | ０．３５ | ０．５０ |
| Ａｇ３Ｓｎ | ７５３ | ０．４０ | ０．５３ |
| Ａｇ５Ｚｎ８（γ） | ７０４ | ０．４３ | ０．５７ |
| Ｃｕ５Ｚｎ８（γ） | ９７３ | ０．３１ | ０．４１ |
| Ｎｉ５Ｚｎ２１（γ） | １１５４ | ０．２６ | ０．３５ |
（１－２－２） 表面張力、粘度、蒸気圧
Ｓｎは比較的表面張力が小さい。
またＰｂはＳｎより表面張力が小さく、Ｓｎ－Ｐｂ系はんだは表面張力では有利であるが、
一方Ｐｂフリーはんだの主な金属であるＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎは表面張力が大きく不利となる。
Ｂｉは表面張力が小さく、Ｂｉ合金化は表面張力低下に効果がある。
◎ 粘度
Handbook of Lead-Free Solder Technology for Microelectronic Assemblies
Karl J. Puttlitz,Kathleen A. Stalter から
融点での粘度
| 元素 | 粘度、μ（ｍＰａ・ｓｅｃ） | 参照 |
| Ａｇ | ４．２８ | Ｉｉｄａら |
| Ａｕ | ５．３８ | Ｇｅｂｈａｒｄｔら |
| Ｂｉ | １．６３ | Ｉｉｄａら |
| Ｃｕ | ４．３４ | Ｉｉｄａら |
| Ｉｎ | １．８０ | Ｉｉｄａら |
| Ｎｉ | ４．５－６．４ | Ｉｉｄａら |
| Ｐｂ | ２．６１ | Ｉｉｄａら |
| Ｓｎ | １．８１ | Ｉｉｄａら |
| Ｓｂ | １．４３ | Ｉｉｄａら |
| Ｚｎ | ３．５０ | Ｉｉｄａら |
NPL UKのHuntら（孫引き）
◎ 表面張力
帝国カレッジのSymsら
◎ 蒸気圧
Ｒｏｔｈの Ｖａｃｕｕｍ Ｓｅａｌｉｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙのものを紹介する。
＊蒸気圧、表面張力、粘度等についてもっと種々なデータ →蒸気圧、表面張力、粘度
（１－２－３） 溶融Ｓｎへの高融点金属の溶解
Ｓｎは貴金属を溶解しやすく、その傾向はおよそ下記の通りである。
Ａｕ＞Ａｇ＞Ｃｕ＞Ｐｄ＞Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ
この溶解はＳｎの合金化によって変化する。（はんだについては→（１０－２－１） 接合金属の溶解）
（１－２－４） 金属間化合物の形成
Ｓｎは多くの元素と金属間化合物ＩＭＣを形成する。（Stannide）
| Au | Ag | Cu | Pd | Pt | Bi | Zn | In | Al | Sb | Ni | Co | Fe | Ti | Cr | |
| Sn | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ｅｕ | ｅｕ | ◎ | ｅｕ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ｅｕ |
＊Ｃｒは形成するともいわれる。
詳しくは →（１０） Pbフリーはんだと金属間化合物ＩＭＣ
（１－２－５） 物理的性質
機械的特性については種々の理由でばらつくがelfnet のデータ・ベースを紹介しておく。
また
ＵＣＬＡによると
液体ＳｎへのＣの溶解度
ｌｇＸｃ＝－１３８００／Ｔ＋０．３１５ Ｘｃはモル比
酸化
低圧（２ｘ１０－４）では温度に関係なしにＳｎＯ、
５ｘ１０－３では４００℃までＳｎＯ、温度上昇でＳｎＯ２が形成され始める。
硬度
Ｃｈａｎ
マットＳｎ：～８－１０ｋｇ／ｍｍ２
光沢Ｓｎ：～１５－２０ｋｇ／ｍｍ２
（１－２－６） 化学的性質
詳しくは
→酸化
→腐食
（１－２－７） 金属資源としてのＳｎ
錫鉱石の主要生産国は中国、インドネシア、ペルー、ボリビア、ブラジル、オーストラリアで年間約３億トン程度である。
電気錫の主要生産国は中国、インドネシアで、生産は約３．５億トン程度である。
主に漂砂鉱床として産する。
用途ははんだ（増加傾向）、ブリキ（減少傾向）、青銅鋳物（減少傾向）が主である。
すずは錫石（ＳｎＯ２）として黄銅鉱、黄鉄鉱、タングステン鉱などに伴い、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｗ等を含む。
精錬は酸化物なので反射炉などでコークス、石灰石で主に還元精錬を行う。純度９９．８５％。
更に高純度化は電解精錬を行う。純度９９．９９５％以上。
紛争鉱物
米国の２０１０年７月に成立した金融規制改革法１５０２条に規定されるもので、コンゴ共和国とその周辺国から
産出されるＳｎ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕが対象として挙げられている。
＊Ｉｎ、Ｓｂ、Ｂｉ資源
Ｉｎ
Ｉｎは主に閃亜鉛鉱（ＺｎＳ）やそのほか亜鉛や銅、鉛の硫化物鉱、すず鉱石に微量含まれる。
生産は亜鉛の副産物となり、その量は６百トン前後である。
Ｓｂ
鉱石は輝安鉱Ｓｂ２Ｓ３が代表でその他、硫化物、酸化物として産する。
地金としてよりＳｂ２Ｏ３として多く利用される。
Ｂｉ
ビスマスはビスマス鉱石（自然蒼鉛、輝蒼鉛鉱Ｂｉ２Ｓ３）からと鉛・銅精錬の副産物から得られ、
鉛精錬の副産物としての供給が主である。
消費量は１千トンから１．５千トン程度で微増の傾向にある。
リサイクル
はんだ、ブリキのＳｎはリサイクルされるという。（年間約９００万トン弱）
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