مخاطر الرصاص
يُستخدم الرصاص في مختلف الصناعات منذ أكثر من ألف عام. ويستخدم أيضاً في إنتاج الفوسفاتلوحات CB (لوحة الدوائر المطبوعة). يبلغ الاستخدام السنوي العالمي للرصاص حاليًا حوالي 5 ملايين طن سنويًا. ومن بين ذلك، يستخدم 81% في البطاريات. أما الاستخدامات الأكبر التالية فهي في الطلاءات البيضاء المصنوعة من أكسيد الرصاص والأسلحة، حيث يمثل كل منها حوالي 101 تيرابايت 3 طن. هذه الثلاثة هي الوجهات الرئيسية لكميات كبيرة من الرصاص. وفي الواقع، تبلغ الكمية المستخدمة في إنتاج لوحات الدارات الكهربائية وصناعة لحام المنتجات الإلكترونية 0.491 تيرابايت 3 تيرابايت فقط. ومع ذلك، نظرًا لانتشاره على هذا النطاق الواسع وصعوبة إعادة تدويره وإعادة استخدامه، لا يمكن اعتبار التلوث والضرر الذي يسببه طفيفًا. وتتضح مخاطر الرصاص من ذلك.
الجدول 1: توزيع استخدام الرصاص عالميًا حسب الصناعة
| الصناعة | النسبة المئوية | الاستخدام السنوي (بالأطنان) |
|---|---|---|
| البطاريات | 81% | 4,050,000 |
| دهانات أكسيد الرصاص | 10% | 500,000 |
| الأسلحة | 10% | 500,000 |
| لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور والإلكترونيات | 0.49% | 24,500 |
| استخدامات أخرى | -1.49% | -74,500 |
| الإجمالي | 100% | 5,000,000 |
تركيز الرصاص في الدم مقابل التأثير على الصحة
الرصاص “قاتل” للخلايا. عندما يصل تركيز الرصاص في الدم إلى 15 ملغ لكل 100 مل، يمكن أن يتسبب في تأخر النمو وانخفاض الذكاء لدى الأطفال. علاوة على ذلك، كلما كان الطفل أصغر سناً، كلما كان الضرر العصبي أكثر حدة. يتجلى التسمم بالرصاص في الحركة المفرطة، والاستثارة، وقلة النوم، وفقدان الشهية، وكثرة التبول أو التبول اللاإرادي، والتهيج، وتقلب المزاج، وحتى ضعف السمع وقدرات التعبير اللغوي. إن أخطار الرصاص رهيبة للغاية، لذا فإن التحول إلى الإنتاج الخالي من الرصاص في تصنيع لوحات الدوائر الكهربائية أمر ملح.
مخاطر الرصاص في دم PCBA
تتسرب مركبات الرصاص بسهولة إلى المياه الجوفية، مما يشكل أزمة محتملة لمياه الشرب. لنأخذ اليابان كمثال: تتطلب لوائح حماية البيئة فيها ألا يتجاوز الرصاص في المياه الجوفية 0.3 جزء في المليون (0.3 ملغم/لتر). أما بالنسبة للولايات المتحدة الأمريكية، فإن الحد الأقصى للرصاص في مياه الشرب في وكالة حماية البيئة الأمريكية 40 CFR 141 أكثر صرامة، حيث يبلغ الحد الأعلى 15 جزء في البليون (0.015 ملغم/لتر). ووفقًا لاختبار الترشيح السمي TCLP في اختبار الترشيح السمي TCLP في وكالة حماية البيئة الأمريكية في 40 CFR 261 التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية، فإن الحد الأقصى لكمية الرصاص القابلة للرشح هو 5 ملغم/لتر فقط. ومع ذلك، فإن كمية الرصاص التي تتسرب من وصلات اللحام المختلفة في إنتاج لوحات الدوائر الكهربائية العامة عندما يتم التخلص منها في الطبيعة أعلى بمئات المرات من كمية الرشح في الاختبار المذكور أعلاه. إن خطر الرصاص كبير جدًا - كيف لا يجعل الناس حذرين وخائفين؟ ولذلك، فإن التحول إلى الإنتاج الخالي من الرصاص في تصنيع لوحات الدارات الكهربائية للمنتجات الإلكترونية أمر حتمي.
الجدول 2: حدود الرصاص في مياه الشرب (المعايير العالمية)
| المنطقة/المعيار | الحد الأقصى المسموح به للرصاص | مرجع التنظيم |
|---|---|---|
| اليابان | 0.3 جزء في المليون (0.3 ملغم/لتر) | لوائح حماية البيئة |
| الولايات المتحدة الأمريكية | 15 جزء في البليون (0.015 ملغم/لتر) | وكالة حماية البيئة 40 CFR 141 |
| الاتحاد الأوروبي (توجيه الاتحاد الأوروبي لمياه الشرب) | 10 جزء في البليون (0.01 ملغم/لتر) | توجيه الاتحاد الأوروبي لمياه الشرب |
| اختبار السمية TCLP | 5 ملغم/لتر | وكالة حماية البيئة 40 CFR 261 |
اللحام الخالي من الرصاص والرصاص في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور
لحام الرصاص (المعروف أيضًا باسم لحام SnPb) هو سبيكة معدنية تحتوي على الرصاص (Pb في الجدول الدوري) والقصدير (Sn في الجدول الدوري) كمكونات أساسية. منذ عدة سنوات، تم حظر استخدام أنابيب الرصاص وأي أنابيب إمداد مياه موصولة بلحام الرصاص في أنظمة السباكة الأمريكية الجديدة. وبعد فترة وجيزة، تم النظر أيضًا في المخاطر المهنية للحام الرصاص، وأصبح لحام الرصاص من المخاطر الصحية الموثقة في مكان العمل. يعتبر الغبار والأبخرة الناتجة عن عمليات لحام الرصاص سامة عند استنشاقها.
لهذه الأسباب، يستمر التخلص التدريجي من لحام الرصاص بسبب تأثيره السلبي على البيئة والصحة. يُعد اللحام الخالي من الرصاص بديلاً عن اللحام التقليدي 60/40 و63/37 SnPb. في عام 2006، اعتمد الاتحاد الأوروبي (EU) توجيه تقييد المواد الخطرة (RoHS). وتبعته الولايات المتحدة الأمريكية، حيث قدمت إعفاءات ضريبية لأي شركة تقلل من استخدام اللحام المحتوي على الرصاص. تحتوي تركيبات اللحام الخالية من الرصاص اليوم على نسب مختلفة مما يلي:
مكونات اللحام الشائعة الخالية من الرصاص
- النحاس (النحاس)
- القصدير (Sn) - المكون الأساسي
- الفضة (Ag) - تحسن القوة
- النيكل (نيكل) - يعزز المتانة
- الزنك (Zn) - يساعد في التدفق
- البزموت (ثنائي) - يقلل من درجة الانصهار
- الأنتيمون (Sb) - يزيد من الصلابة
التواريخ الرئيسية للامتثال لبنود RoHS
- 12006 - دخول RoHS 1 للاتحاد الأوروبي حيز التنفيذ
- 22011 - أول تنقيح رئيسي لنظام RoHS
- 32019 - تطبيق نظام RoHS 2+5F3A↩
- 42021 - التبني العالمي يتجاوز 85%
والهدف النهائي هو اختيار سبائك اللحام عالية الجودة التي، عند دمجها مع المعادن النزرة الأخرى، ستحقق خواص ميكانيكية ممتازة.
المقارنة بين معجون اللحام الخالي من الرصاص والرصاص
عند التفكير في درجات حرارة اللحام، يعتمد ذلك على تركيبة السبيكة وجودتها. ولكن بصفة عامة، يتحول لحام القصدير/40 القصدير/الرصاص إلى سائل عند 361 درجة فهرنهايت. وكلما زاد محتوى القصدير زادت درجة انصهاره وزادت تكلفة المنتج. لحام الرصاص والقصدير أسهل في الاستخدام؛ فهو يتدفق بشكل جيد ويمكنه الوصول إلى درجات حرارة التشغيل بسرعة أكبر.
ومع ذلك، فيما يتعلق بالسلامة، فإن اللحامات المحتوية على الرصاص تنطوي على مخاطر كبيرة ولا يمكن استخدامها إلا عندما تسمح بها السلطات التنظيمية. كما يجب التخلص منها بشكل صحيح. فالرصاص ضار بالبيئة وسام للجسم وهناك خطر امتصاصه بسرعة في الدم.
يذوب معجون اللحام الخالي من الرصاص عند درجة حرارة أعلى، حوالي 422 درجة فهرنهايت. على الرغم من أن درجات الحرارة المرتفعة تتطلب تغييرات في طرق اللحام، إلا أن الوصلات الملحومة بمعجون لحام خالٍ من الرصاص أثبتت موثوقيتها.
نظرًا لأن معجون اللحام الخالي من الرصاص له قابلية ترطيب أضعف من اللحام المحتوي على الرصاص، فإن مظهر وصلات اللحام سيكون مختلفًا.
هل مركب ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك مصنوع بعملية خالية من الرصاص؟ كيف تعرف ذلك؟
لطالما أوصت شركة PCBASAIL بشدة بالألواح الخالية من الرصاص لضمان إنتاج منتجات صديقة للبيئة. ما الذي يجعل اللوح خاليًا من الرصاص بالضبط، وكيف يمكننا معرفة ما إذا كان ثنائي الفينيل متعدد الكلور مصنوعًا بعملية خالية من الرصاص؟
التحقق من المظهر
يتميز اللحام المحتوي على الرصاص بسطح أبيض ناصع. يظهر اللحيم الخالي من الرصاص باللون الأصفر الباهت بسبب محتواه من النحاس. هذا الاختلاف في اللون هو أحد أسهل الطرق للتمييز بين الاثنين.
اختبار اللمس
افرك إصبعك على اللحام: يترك اللحام الخالي من الرصاص علامة صفراء باهتة، بينما يترك اللحام المحتوي على الرصاص علامة سوداء. اغسل يديك دائماً بعد هذا الاختبار.
تحليل التركيب
يحتوي اللحيم المحتوي على الرصاص على القصدير والرصاص. يحتوي اللحام الخالي من الرصاص على < 500 جزء في المليون من الرصاص، مع مكونات رئيسية مثل القصدير أو الفضة أو النحاس. “خالٍ من الرصاص” يعني كميات ضئيلة، وليس صفراً.
مطابقة الاستخدام
يستخدم اللحام المحتوي على الرصاص مع المكونات والأدوات المحتوية على الرصاص. تتطلب العمليات الخالية من الرصاص مكونات متوافقة خالية من الرصاص للحفاظ على الامتثال.
من من منظور الاستخدام، يتم استخدام اللحام المحتوي على رصاص في لحام المنتجات المحتوية على رصاص، والأدوات والمكونات المستخدمة كلها محتوية على رصاص. من خلال إدخال هذه الجوانب، يمكنك تحديد ما إذا كانت لوحة PCBA تستخدم لحامًا خاليًا من الرصاص عندما تصادفها.
الاختلافات بين مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحتوية على الرصاص والخالية من الرصاص
قابلية اللحام
تبلغ درجة انصهار عملية اللحام الخالي من الرصاص 218 درجة، بينما تبلغ درجة انصهار لحام الهواء الساخن المحتوي على الرصاص 183 درجة. إن قابلية لحام اللحام الخالي من الرصاص أعلى من لحام اللحام المحتوي على الرصاص. تتسم العمليات المحتوية على الرصاص بصلابة ضعيفة نسبيًا، كما أن اللحام عرضة لوصلة اللحام الباردة. ومع ذلك، نظرًا لأن درجة حرارة العمليات المحتوية على الرصاص منخفضة نسبيًا، فإن الضرر الحراري للمنتجات الإلكترونية أقل، ويكون سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكثر إشراقًا.
فروق التكلفة
في العمليات الخالية من الرصاص، تزيد تكلفة قضبان القصدير المستخدمة في اللحام الموجي وأسلاك القصدير المستخدمة في اللحام اليدوي بحوالي 3 أضعاف. وتزيد تكلفة معجون اللحام المستخدم في اللحام بإعادة التدفق بحوالي ضعفين.
| المواد/العملية | التكلفة المحتوية على رصاص | التكلفة الخالية من الرصاص | زيادة التكلفة |
|---|---|---|---|
| لحام قضبان القصدير بالتمويج | $X | $3X | +200% |
| لحام أسلاك القصدير يدويًا | $Y | $3Y | +200% |
| معجون لحام معاد التدفق | $Z | $2Z | +100% |
السلامة
الرصاص مادة سامة. ويؤدي استخدامه على المدى الطويل إلى الإضرار بصحة الإنسان والبيئة.
على الرغم من أن العمليات المحتوية على الرصاص لها مزايا مثل انخفاض الأسعار والأسطح الأكثر إشراقاً، إلا أنه في السنوات الأخيرة، وتحت ضغط سياسات حماية البيئة، تقلص مجال العمليات المحتوية على الرصاص. والسبب الرئيسي هو أن تصريف مياه الصرف الصحي من عمليات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحتوية على الرصاص، وعندما يتم التخلص من منتجات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحتوية على الرصاص، سواء تم التخلص منها عن طريق الدفن أو الحرق، فإن الرصاص سيعود في النهاية إلى البيئة من خلال وسائط مختلفة، مما يتسبب في تلوث خطير بالرصاص وضرر كبير للبيئة وبقاء الإنسان.
كيف يمنع PCBASAIL مخاطر الرصاص
من الواضح أن سلك اللحام الخالي من الرصاص أكثر أمانًا من سلك اللحام المحتوي على الرصاص. ولكن حتى مع أسلاك اللحام الخالية من الرصاص، يجب الانتباه إلى حماية السلامة أثناء الاستخدام. وبالإضافة إلى ذلك، أثناء اللحام، يتلامس التدفق الموجود في سلك اللحام مع مكواة اللحام ذات درجة الحرارة العالية ويتبخر ويشكل أبخرة. تحتوي هذه الأبخرة على الصنوبري والمواد الخام الكيميائية. قد يسبب استنشاقها على المدى الطويل آثارًا ضارة على جسم الإنسان. لذلك، فإن الخطر الرئيسي الذي يجب الحذر منه أثناء اللحام هو أبخرة الرصاص. حتى عند استخدام اللحام الخالي من الرصاص، قد يحتوي على كميات ضئيلة من الرصاص. على الرغم من أن اللحام الخالي من الرصاص له تأثير أقل من اللحام المحتوي على الرصاص، إلا أنه يجب الحذر من أقل المخاطر. من الضروري استخدام سلك لحام يفي بالمعايير واتخاذ التدابير الوقائية المناسبة لضمان الصحة.
في الوقت نفسه، يجب أن ندرك أيضًا أنه على الرغم من أن سلك اللحام الخالي من الرصاص له تأثير أقل على البيئة وجسم الإنسان من سلك اللحام المحتوي على الرصاص، إلا أنه لا يزال يحتوي على كمية معينة من الرصاص وليس غير ضار تمامًا. لذلك، عند استخدام مكواة لحام للحام، من الضروري اختيار سلك القصدير الذي يلبي معايير RoHS واتخاذ تدابير وقائية فعالة لضمان سلامة عملية التشغيل.
تدابير السلامة الأساسية
- ارتدِ قفازات أو كمامات أو أقنعة واقية من الغازات أثناء اللحام لتقليل استنشاق دخان الرصاص.
- تأكد من وجود تهوية جيدة في مكان العمل لخفض تركيزات الرصاص المحمول في الهواء.
- اغسل يديك ووجهك جيدًا بعد العمل لإزالة أي بقايا رصاص على الجلد.
- جدولة فترات راحة معقولة للعمل (على سبيل المثال، 15 دقيقة بعد ساعة واحدة من العمل) لتقليل الإجهاد البدني.
- اتبع عادات صحية: قلل من التدخين واشرب الكثير من الماء للمساعدة في طرد السموم من الجسم.
ترتيب ساعات العمل بشكل معقول. تجنب العمل المتواصل لفترات طويلة. على سبيل المثال، تساعد الراحة لمدة 15 دقيقة بعد العمل لمدة ساعة واحدة على تقليل الإجهاد البدني. بالإضافة إلى ذلك، يساعد أيضًا تطوير عادات معيشية جيدة أخرى في الوقاية من مخاطر أبخرة الرصاص. على سبيل المثال، تقليل وتيرة التدخين والإكثار من شرب الماء لتعزيز إخراج السموم من الجسم. يمكن أن تساعد العادات المعيشية الجيدة، مثل الإقلاع عن التدخين وشرب المزيد من الماء، في الحد من المخاطر الصحية الناجمة عن أبخرة الرصاص.
الحقائق الرئيسية
- يزيد عمر النصف للرصاص عن 40 سنة في البيئة
- المعدل العالمي لإعادة تدوير الرصاص هو ~ 60% فقط
- تقلل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخالية من الرصاص من التأثير البيئي بمقدار 70%
- يغطي التوافق مع RoHS 95% للإلكترونيات في الاتحاد الأوروبي
