錫の害虫
錫の害虫に侵された錫のメダル

スズペストは、スズの自己触媒的同素体変態であり、低温でスズ製品の劣化を引き起こします。スズペストは、スズ病[ 1 ]、スズ枯れ病[ 2 ] 、スズ疫病[ 3 ]とも呼ばれます。これは自己触媒的なプロセスであり、一度始まると加速します。科学文献に初めて記録されたのは1851年で、寒冷な気候にさらされていた中世の教会のパイプオルガンのパイプで観察されました。[ 4 ]

2003年に欧州で施行された有害物質使用制限指令（RoHS）や、その他の地域での同様の規制により、電子機器に使用されている従来の鉛/スズはんだ合金は、ほぼ純粋なスズに置き換えられ、スズペストやスズウィスカーなどの関連問題が発生しています。[ 5 ] [ 6 ]

同素体変換

13.2 °C (55.8 °F) 以下では、純粋なスズは銀色で延性のある金属同素体の β 型白色スズから、ダイヤモンド立方構造を持つ脆い非金属の α 型灰色スズに変態します。この変態は活性化エネルギーが高いため開始が遅いですが、ゲルマニウム(または同様の形状とサイズの結晶構造) が存在するか、約 -30 °C の非常に低い温度が開始を助けます。また、非金属の低温同素体への相変化に関連して約 27% の大きな体積増加があります。この変態中にスズ製品 (ボタンなど) が粉末に分解されることが多く、これがスズペストと呼ばれる理由です。[ 7 ]分解はそれ自体が触媒となるため、反応が一旦始まると加速します。スズペストが存在するだけで、スズペストが増えます。スズ製品は低温では単純に崩壊します。

スズの同素体変態。
スズの同素体。

考えられる歴史的な例

スコットの南極探検

1910年、イギリスの極地探検家ロバート・スコットは南極点到達の第一号になることを願ったが、ノルウェーの探検家ロアール・アムンセンに先を越された。探検隊は徒歩で南極の凍った砂漠を歩き、道すがら埋めておいた食料と灯油を探し求めた。1912年初頭、最初の隠し場所に灯油はなく、錫でハンダ付けされた缶は空だった。空になった缶の原因は錫害虫と関係があったかもしれない。[ 8 ]錫缶は回収され、錫研究所で分析したが錫害虫は検出されなかった。[ 9 ] [ 10 ]南極の建物では80年以上前の錫缶がハンダ付けの状態も良好な状態で発見されているため、一部の観測者はハンダ付けの質の悪さを非難している。

ナポレオンのボタン

ナポレオンの兵士たちがロシアの厳しい冬に凍え、錫の害虫にボタンを食われて服がぼろぼろになったという話はよく語られる。当時の制服のボタンは、下士官は骨製、将校は真鍮製が一般的だったが[ 11 ] 、この作戦に参加した連隊の中には錫製のボタンを使用していたものもあり、気温も十分に低かった（-40℃以下）。[ 12 ]

しかし、この話は都市伝説である可能性が高い。生存者の多くの証言には、錫ボタンに関する問題は一切言及されていないからだ。[ 12 ]この説を批判する人々は、使用された錫は極めて不純であった可能性があり、低温への耐性が強かったと指摘する。合金化されていない錫が低温下で錫害虫による著しい被害を及ぼすまでの時間を実験室で調べたところ、約18ヶ月で、これは侵入期間の2倍以上である。[ 8 ]

この伝説は、1868年にサンクトペテルブルクの税関倉庫でバンカの錫の塊が完全に崩壊したという報告、それ以前のロシアで軍服の鋳込みボタンが破損したという報告、[ 13 ] [ 10 ]、そしてナポレオン軍の絶望的な状況により兵士がぼろぼろの乞食になったという報告が組み合わさったものであると示唆されている。[ 12 ] [ 14 ]

RoHSの採用以来の現代の錫害虫

2017年、イリノイ州ロックアイランドのロックアイランドアーセナル共同製造技術センターで、スズ害虫に侵された再溶解されたスズがインゴット鋳型に注がれている。

2003年に欧州連合で有害物質の使用制限指令（RoHS）規制が採用され、カリフォルニア州で鉛の使用がほぼ禁止され、他の同様の規制も施行されたことで、以前はスズ/鉛合金を使用していた一部の製造業者が現在では主にスズベースの合金を使用しているため、スズペストの問題が再燃しています。たとえば、一部の電気および電子部品のリードは純粋なスズでメッキされています。寒冷環境では、これがα変態の灰色スズに変化して導電性がなくなり、リードから剥がれます。再加熱すると、再びβ変態の白色スズに変化して導電性になります。このサイクルによって電気的なショートや機器の故障が発生する可能性があります。スズの粉末粒子が動き回るため、このような問題は断続的に発生する可能性があります。スズペストは、スズの固相に溶解する電気陽性金属または半金属（例えばアンチモンやビスマス）を少量合金化して相変化を防ぐことで回避できます。

参照

参考文献

  1. ^ Barthelmy, Michael (1997).純錫コーティングの問題点(PDF) (レポート). NASA.
  2. ^カーリー、エレン (2003). 「低温害虫管理は被害を引き起こすのか？文献レビューと民族誌遺物の観察研究」アメリカ保存協会誌42 (2): 141– 166. doi : 10.1179/019713603806112732 .
  3. ^ The Organ Yearbook . Vol.  22– 23. University of Virginia. 1992. p. 136 – Google Books経由。
  4. ^ Bucur, Voichita (2019). 「オルガンパイプと金管楽器の劣化」.管楽器材料ハンドブック. Springer. pp.  637– 678. doi : 10.1007/978-3-030-19175-7_18 . ISBN 978-3-030-19174-0。
  5. ^バーンズ、ニール・ダグラス（2009年10月）、「A Tin Pest Failure」、Journal of Failure Analysis and Prevention、9（5）：461–465、doi：10.1007/s11668-009-9280-8、ISSN 1864-1245、S2CID 136953708  、（印刷）ISSN 1547-7029 
  6. ^ティン・ペスト・コントロール国立物理学研究所、 www.npl.co.uk 2020年5月5日アーカイブ、 Wayback Machine
  7. ^ジェニー・レヴィ・ティン、ローゼン出版グループ、2009年、 ISBN 1-4358-5073-4、20ページ
  8. ^ a bアダムス、セシル（2008年5月2日）「スズ病はナポレオンのロシア敗北に寄与したのか？」『ザ・ストレート・ドープ』 2010年8月17日閲覧。
  9. ^開封された歴史的な食品缶詰。『錫とその用途』第39号、6ページ。1957年
  10. ^ a bギルバーグ、マーク（1991年6月） 「スズ害虫の歴史：博物館病」 AICCM紀要. 17 ( 1–2 ): 3–20 . doi : 10.1179/bac.1991.17.1-2.001 . ISSN 1034-4233 . 
  11. ^エムズリー、ジョン（2011年10月1日）[2001]. Nature's Building Blocks: an AZ Guide to the Elements (New ed.). ニューヨーク、アメリカ合衆国:オックスフォード大学出版局. p. 552. ISBN 978-0-19-960563-7金属製のボタンを持っているのは将校だけで、そのボタンは真鍮でできていました。
  12. ^ a b cエールストローム、ラース（2013年）『パリの最後の錬金術師』オックスフォード大学出版局（イギリス）ISBN 978-0-19-966109-1。
  13. ^カール、フリッチェ (1869)。「Ueber eigenthumlich modificirtes Zinn」。Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft。2 : 112–113 .土井: 10.1002/cber.18690020156。
  14. ^ザモイスキー、アダム (2004). 『ナポレオンのモスクワへの致命的な進軍』ニューヨーク、NY: ハーパー・ペレニアル.
  15. ^ Sampson, Michael J. (2010-06-22).鉛フリー電子機器：宇宙電子機器への影響(PDF) . 第1回NASA電子部品・パッケージング（NEPP）プログラム電子技術ワークショップ、NASA GSFC、メリーランド州グリーンベルト、米国。NASA.{{cite conference}}: CS1 メンテナンス: 場所 (リンク)
外部ビデオ
ビデオアイコン錫ペスト、ベータ錫からアルファ変態（灰色錫）への変化をYouTubeで公開錫ペストがインゴットに付着する様子を撮影したタイムラプス動画
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Tin_pest&oldid=1305100130」より取得