Все про припой ПОС — Мастер Пайки

Зачем нужно определять олово?

Каждый из вышеперечисленных способов имеет свои плюсы и минусы. Практика показывает, что ошибиться в выборе подлинного олова достаточно тяжело. Его можно спутать разве что с серебром. Да и то, только из-за схожего внешнего вида. Как упоминалось ранее, олово окрашено в светло-серебристый цвет, что роднит его с традиционным ценным металлом – серебром.

Как правило, люди хотят узнать, как определить олово и какой перед ними металл тогда, когда в своем гараже, среди хлама находят металлические прутья неизвестного происхождения. На специализированных форумах в Интернете часто обсуждают эту тему. Однозначного ответа на вопрос, какой из способов самый эффективный, пожалуй, не существует. Поэтому человек может перепробовать каждый из них и самостоятельно выбрать лучший.

Так как вопросы о том чем паять, о припое, об олове часто поднимаются на форуме, то решил создать данную тему: «ОЛОВО».

Она будет интересна тем, кто интересуется какой состав олова должен быть, какое олово можно, а какое нельзя использовать в нашем оборудовании (т.н. – при контакте с пищевыми продуктами ). Те, кто использует ПОС-30, 60 и др. аналогичные, медные трубки от кондюка (сколько там самОй меди, кто знает?)

Ниже приведены российские наименования по ГОСТам. Если будете смотреть сертификат качества олова, произведенного в др. государстве, то обращайте внимание на содержание веществ (лучше – всех, а не только Pb).

Так как нас чаще всего интересует содержание СВИНЦА, опасного для нашего здоровья, то сразу запомните:

Для использования в пищевой и консервной промышленности применяется олово с содержанием свинца не более 0,04%!

Этому соответствует марки «О1 пч» и «О1» – только (см. рис.). Наиболее часто продаваемое олово, идущее под буквами «ч» и «чда» (чистое и чистое для анализа), пищевой категории чаще всего не соответствует.

Про то олово, которое продается в радиомагазинах для эл. монтажа, даже и говорить не будем. Оно может быть с медью, с серебром, но и со свинцом, намного превышающим пищевой показатель. Но в любом случае посмотрите сертификат качества. Гарантия, конечно, не 100-процентная, но всё же.

Как уже вчера говорил в соседней теме, однажды мне представили сертификат на «чда» олово, а оно было на самом деле – «ч» (эту буковку «ч» я случайно увидел на упаковке). Но даже и в этом случае, хоть по бумаге содержание олова было 99,58%, свинца там было в 6,3 раза больше пищевой нормы.

На этом фото у меня – пруток массой примерно 230 г с содержанием олова 99, 9995%. Еще советского производства со знаком качества. Свинца в нем = 0,2х10-5% !

Насчет цены. Сейчас цены оптовые от 800 рублей и выше. Чаще можно купить хорошее олово – до 2000 руб. за 1 кг, можно и дороже.

PS. Обратите внимание, что я рассказал, как должно быть. Какое олово или др. припой будете использовать вы – это ваше дело. Конечно, если очень редко использовать оборудование, то можно чуть ли не свинцом паять, вряд ли что-то будет со здоровьем.

Олово и его свойства

Физические свойства

Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде b-модификации ( белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a=0.5831, c=0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. Плотность b-Sn 7,29 г/см3. Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в a-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход b-Sn a-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6%, что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла потерять боеспособность.

Кристаллическая решетка обычного β-Sn (белого Олово) тетрагональная с периодами а = 5,813Å, с = 3,176Å; плотность 7,29 г/см3. При температурах ниже 13,2 °С устойчиво α-Sn (серое Олово) кубической структуры типа алмаза; плотность 5,85 г/см3. Переход β->α сопровождается превращением металла в порошок. tпл 231 ,9 °С, tкип 2270 °С. Температурный коэффициент линейного расширения 23•10-6 (0-100 °С); удельная теплоемкость (0°С) 0,225 кдж/(кг•К), то есть 0,0536 кал/(г•°С); теплопроводность (0°С) 65,8 вт/(м•К.), то есть 0,157 кал/(см•сек•°С); удельное электрическое сопротивление (20 °С) 0,115•10-6ом•м, то есть 11,5•10-6 ом•см.

Предел прочности при растяжении 16,6 Мн/м2 (1,7 кгс/мм2); относительное удлинение 80-90%; твердость по Бринеллю 38,3-41,2 Мн/м2(3,9-4,2 кгс/мм2). При изгибании прутков олова слышен характерный хруст от взаимного трения кристаллитов.

Чистое олово обладает низкой механической прочностью при комнатной температуре (можно согнуть оловянную палочку, при этом слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга) и поэтому редко используется. Однако оно легко образует сплавы с большинством других черных и цветных металлов. Оловосодержащие сплавы обладают прекрасными антифрикционными свойствами в присутствии смазки, поэтому широко используются как материал подшипников.

Химические свойства

В соответствии с конфигурацией внешних электронов атома 5s25р2 Олово имеет две степени окисления: 2 и 4; последняя более устойчива; соединения Sn (II) – сильные восстановители. Сухим и влажным воздухом при температуре до 100 °С олово практически не окисляется: его предохраняет тонкая, прочная и плотная пленка SnO2. По отношению к холодной и кипящей воде олово устойчиво. Стандартный электродный потенциал Олова в кислой среде равен -0,136 в.
При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C:
Sn O2 = SnO2.
Из разбавленных НCl и H2SO4 на холоду олово медленно вытесняет водород, образуя соответственно хлорид SnCl2 и сульфат SnSO4. В горячей концентрированной H2SO4 при нагревании Олово растворяется, образуя Sn(SO4)2 и SO2. Холодная (0°С) разбавленная азотная кислота действует на олово по реакции:
4Sn 10HNO3 = 4Sn(NO3)2 NH4NO3 3H2O.
При нагревании с концентрированной HNO3 (плотность 1,2-1,42 г/мл) олово окисляется с образованием осадка метаоловянной кислоты H2SnO3, степень гидротации которой переменна:
3Sn 4HNO3 nH2O = 3H2SnO3•nH2O 4NO.
При нагревании Олова в концентрированных растворах щелочей выделяется водород и образуется гексагидростаниат:
Sn 2KOH 4H2O = K2[Sn(OH)6] 2H2.
Кислород воздуха пассивирует Олово, оставляя на его поверхности пленку SnO2. Химически оксид (IV) SnO2 очень устойчив, а оксид (II) SnO быстро окисляется, его получают косвенным путем. SnO2 проявляет преимущественно кислотные свойства, SnO – основные.
С водородом олово непосредственно не соединяется; гидрид SnH4 образуется при взаимодействии Mg2Sn с соляной кислотой:
Mg2Sn 4HCl = 2MgCl2 SnH4.
Это бесцветный ядовитый газ, tкип -52 °С; он очень непрочен, при комнатной температуре разлагается на Sn и H2 в течение нескольких суток, а выше 150°С – мгновенно. Образуется также при действии водорода в момент выделения на соли Олова, например:
SnCl2 4HCl 3Mg = 3MgCl2 SnH4.
С галогенами олово дает соединения состава SnX2 и SnX4. Первые солеобразны и в растворах дают ионы Sn2 , вторые (кроме SnF4) гидролизуются водой, но растворимы в неполярных органических жидкостях. Взаимодействием олова с сухим хлором (Sn 2Cl2 = SnCl4) получают тетрахлорид SnCl4; это бесцветная жидкость, хорошо растворяющая серу, фосфор, иод. Раньше по приведенной реакции удаляли Олово с вышедших из строя луженых изделий. Сейчас способ мало распространен из-за токсичности хлора и высоких потерь олова.
Тетрагалогениды SnX4 образуют комплексные соединения с Н2О, NH3, оксидами азота, РСl5, спиртами, эфирами и многими органическими соединениями. С галогеноводородными кислотами галогениды Олова дают комплексные кислоты, устойчивые в растворах, например H2SnCl4 и H2SnCl6. При разбавлении водой или нейтрализации растворы простых или комплексных хлоридов гидролизуются, давая белые осадки Sn(OH)2 или Н2SnО3•nН2О. С серой Олово дает нерастворимые в воде и разбавленных кислотах сульфиды: коричневый SnS и золотисто-желтый SnS2.

Рафинирование

Чистота первичного олова зависит от исходной руды, но чаще всего оно требует рафинирования, которое может проводиться либо термическим, либо электролитическим способом.
Термическое рафинирование. Черновое олово, содержащее 97–99% Sn, рафинируют от примесей в обогреваемых стальных полусферических котлах при температуре около 300° С. Железо и медь удаляют добавлением в расплав угля и серы, мышьяк и сурьму отделяют в виде соединений и сплавов с алюминием, свинец – действием SnCl2, а висмут – в виде соединений с кальцием и магнием. Рафинированный металл содержит 99,75–99,95% Sn.
Электролитическое рафинирование. Метод электролитического рафинирования был разработан компанией «Америкэн смелтинг энд рифайнинг» в применении к боливийским рудам, отличающимся высокой степенью загрязненности. Электролит содержит 8% серной кислоты, 4% крезол- и фенолсульфокислоты и 3% двухвалентного олова (Sn2 ). Электролизные ванны и вспомогательное оборудование примерно такие же, как и при рафинировании меди. Рабочая температура 35° С. Чистота электролитического олова (>99,98%) выше, чем термически рафинированного. Дополнительной очисткой по методу зонной плавки получают особо чистое олово для полупроводниковой техники (99,995% Sn).

Применение

До 40% олова идет на лужение консервной жести, остальное расходуется на производство припоев, подшипниковых и типографских сплавов. Оксид SnO2 применяется для изготовления жаростойких эмалей и глазурей. Соль – станнит натрия Na2SnO3•3H2O используется в протравном крашении тканей. Кристаллический SnS2 («сусальное золото») входит в состав красок, имитирующих позолоту. Станнид ниобия Nb3Sn – один из наиболее используемых сверхпроводящих материалов.

Припои – это сплавы олова в основном со свинцом в разных пропорциях в зависимости от назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвтектическим и имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов системы Sn – Pb. Он входит в составы, используемые в электронике и электротехнике. Другие свинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn 70% Pb, имеющие широкую область затвердевания, используются для пайки трубопроводов и как присадочный материал. Применяются и оловянные припои без свинца.

Сплавы олова с сурьмой и медью используются как антифрикционные сплавы (баббиты, бронзы) в технологии подшипников для различных механизмов. Современные оловянно-свинцовые сплавы содержат 90–97% Sn и небольшие добавки меди и сурьмы для увеличения твердости и прочности. В отличие от ранних и средневековых свинецсодержащих сплавов, современная посуда из cплавов олова безопасна для использования.
Олово легко образует сплавы со многими металлами. Оловянные покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Оловянные и оловянно-свинцовые покрытия можно наносить, погружая специально приготовленный предмет в ванну с расплавом, однако большинство оловянных покрытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем, цинком и кобальтом осаждают электролитически из водных растворов. Наличие большого диапазона составов для покрытий из олова и его сплавов позволяет решать многообразные задачи промышленного и декоративного характера.

Олово образует различные химические соединения, многие из которых находят важное промышленное применение. Кроме многочисленных неорганических соединений, атом олова способен к образованию химической связи с углеродом, что позволяет получать металлоорганические соединения, известные как оловоорганические. Водные растворы хлоридов, сульфатов и фтороборатов олова служат электролитами для осаждения олова и его сплавов. Оксид олова применяют в составе глазури для керамики; он придает глазури непрозрачность и служит красящим пигментом. Оксид олова можно также осаждать из растворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что придает прочность стеклянным изделиям (или уменьшает вес сосудов, сохраняя их прочность). Введение станната цинка и других производных олова в пластические и синтетические материалы уменьшает их возгораемость и препятствует образованию токсичного дыма, и эта область применения становится важнейшей для соединений олова. Огромное количество оловоорганических соединений расходуется в качестве стабилизаторов поливинилхлорида – вещества, используемого для изготовления тары, трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, водостоков и др. Другие оловоорганические соединения используются как сельскохозяйственные химикаты, для изготовления красок и консервации древесины.
Искусственный радионуклид олова 119Sn — источник n-излучения в мессбауэровской спектроскопии.

Биологическое действие

В теле человека содержится примерно (1-2)•10–4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких.

Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.
Органические соединения олова, особенно ди- и триалкильные, обладают выраженным действием на центральную нервную систему. Признаки отравления триалкильными соединениями: головная боль, рвота, головокружение, судороги, парезы, параличи, зрительные расстройства. Нередко развиваются коматозное состояние, нарушения сердечной деятельности и дыхания со смертельным исходом. Токсичность диалкильных соединений Олова несколько ниже, в клинической картине отравлений преобладают симптомы поражения печени и желчевыводящих путей.

Способ длительного сохранения пищевых продуктов консервированием в банках из белой жести, покрытой оловом, первым предложил французский повар Ф. Аппер в 1809 г.
На основе оловоорганических соединений созданы эффективные инсектициды.
Полимерными свинец- и оловоорганическими красками покрывают подводные части кораблей, чтобы на них не нарастали моллюски.
Из всех антифрикционных сплавов наилучшими свойствами обладают оловянные баббиты, в составе которых до 90% олова.
(из олметаллс.ру)

Оловянный припой – это прутки, проволока, порошок, фольга, гранулы, изготовленные из олова. Все эти изделия могут быть использованы для пайки. Пайкой называют метод сращивания деталей с помощью припоя. При этом температура плавления деталей выше, чем температура плавления вещества, используемого в качестве припоя.

Реализуем оловянный припой в виде: прутка оловянного диаметром от 8 до 10 мм; цилиндра диаметром от 80 до 250 мм, проволоки и чушек в ассортименте.

Виды оловянных припоев, свойства и характеристики

По химическому составу сплава выделяют сурьмянистые припои, припои с малым количеством сурьмы (малосурьмянистые), сплавы без сурьмы (бессурьмянистые). Все вышеперечисленные виды припоев производят по ГОСТ 21931-76 (в изделиях), ГОСТ 21930-76 (чушки).

Существует и другой вариант классификации оловянных припоев. По нему сплавы делятся на:

– оловянно-свинцовые (в сокращении ПОС);

– сурьмянистые (сокращенно ПОССу);

– оловянно-свинцово-кадмиевые (сокращенно ПОСК);

Последние легируют медью, серебром, цинком, алюминием, кадмием.

Оловянные припои ПОС (сплавы оловянно-свинцовые), имеющие процентный состав олова от 10% до 90%, относятся к мягким припоям.

Они начинают плавиться при 183°C (температура расплава пары «олово-свинец»), а завершают плавление при различных температурах. Это определено химическим составом сплава. А именно:

ПОС-15 (олово 15%) – 280 °C.

ПОС-25 (25%) – 260 °C.

ПОС-35 (33%) – 247 °C.

ПОС-61, ПОС 63 (олово 61% и 63%) — 183 °C

ПОС-90 (олово 90%) – 220 °C

В силу того, что состав сплавов ПОС-61 и ПОС-63 практически идентичен составу эвтектики «олово свинец», они расплавляются при постоянной температуре 183 °C.

Также к мягким оловянным припоям относят:

– ПОССу – используется для пайки изделий из цинка, оцинкованного металла, при высоких требованиях к паяному соединению (припои сурьмянистые);

– ОЦ – для соединения изделий из алюминия (припои оловянно-цинковые);

– ПОСК – для соединения изделий, реагирующих на перегрев, пьезокерамики, выводов конденсаторов (оловянно-свинцово-кадмиевые);

– припои без свинца, которые кроме олова включают в состав серебро, медь, висмут и другие металлы.

Припоем называют сплав, состоящий из легкоплавких металлов. Например, оловянный. Но паять одним оловом – довольно дорого. С чистым оловом работают только тогда, когда нужно получить абсолютно безвредный для человека спай: при пайке посуды для употребления пищи или медицинского оборудования. В остальных случаях, для удешевления припоя, к олову добавляют более дешевый, но вредный свинец.

Для справки: поверхность припоя тем темнее, чем больше в нем свинца. А пруток из чистого олова при сгибе или сжатии издает характерный хруст.

К положительным свойствам оловянных припоев можно отнести:

– прочность в сочетании с пластичностью;

– высокий коэффициент теплопроводности;

Оловянные припои используют для соединения деталей практически из всех металлов, и чем больше в составе припоя чистого олова – тем качественнее будет полученное соединение. Преимущество ПОС – его универсальность. Мягкие припои эксплуатируют в виде палочек (прутков), реже используют проволоку или пасту (смесь припоя с флюсующим веществом). Чем больше в сплаве олова, тем крепче соединение деталей при пайке.

Данный вид оловянного проката не используют для спайки алюминия. Прочие металлы, в том числе медь, железо, хорошо поддаются пайке ПОС. Спай – самое уязвимое место соединения «металл – припой – металл». Прочность спая зависит от химического состава используемого припоя. Сопротивление на разрыв места спайки равно 6-8 кг/мм 2 , увеличивается пропорционально увеличению количества олова.

Рассмотрим некоторые особенности использования цинка и сурьмы в качестве добавок к припою при пайке определенных металлов. Добавление цинка при работе с алюминием и сплавами из этого металла увеличивает коррозийную стойкость спайки. Такие ЦО припои, содержащие от 10% до 40% цинка, используют для ультразвукового или абразивного метода пайки, лужения.

При соединении меди добавление к составу сурьмы увеличивает прочность спая. При пайке латуни сурьма – не влияет на прочность спая. А железа – уменьшает прочность спая.

Иногда можно встретить пруток или проволоку для пайки без маркировки. Определить приблизительный химический состав такого изделия можно по следующим параметрам:

– пруток с содержанием олова выше 60% ярко блестит (возможно, это ПОС-90, ПОС-61);

– материал, в котором много свинца – темного серого цвета, матовый;

– пруток со значительным содержанием свинца пластичный (до 60%), его легко деформировать (ПОС-40, ПОС-30);

– пруток, где много олова, прочный и жесткий. Его нельзя согнуть руками;

– ПОС различных марок плавятся при температуре от 183 °C до 265 °C.

Марки оловянных и оловянно-свинцовых припоев

Для маркировки оловянных припоев используются буквы русского алфавита и цифры. Пример: ПОС-61, который еще именуют «третник» из-за содержания в нем 1/3 Pb. Буквы: П – это припой, О – оловянный, С – свинцовый. Число 61 – процент содержания Sn.

Рассмотрим наиболее востребованные марки оловянных припоев.

Пос 90

Применяется для пайки таких металлов, как латунь, медь, сталь, бронза. Химический состав: 9 – 11% Pb и 89 – 91% Sn. Плавиться в интервале температур 183 – 220 ºС. Характеризуется высокой теплопроводностью, пластичностью, имеет выраженный металлический блеск. Также изделию присущ высокий коэффициент ударно вязкости, хорошо сопротивляется разрывам. Не имеет зарубежных аналогов. Производится в соответствии с ГОСТ 21930-76. Кроме основных элементов в состав сплава (по ГОСТ 21930-76) могут входить: медь – 0,05%, сурьма – 0,1%, висмут – 0,1%, мышьяк – 0,01%. Указанные примеси не влияют на эксплуатационные и физико-химические показатели ПОС 90.

ПОС 90 – востребованное изделие. Элементы, соединенные данным оловянным припоем, можно в дальнейшем подвергать гальваническому покрытию другими металлами, эксплуатировать в контакте с продуктами питания. Данным сплавом паяют медицинские инструменты, оборудование. Полученные спаи – качественные, долговечные.

Пос 63

Широко используется для пайки микросхем, печатных плат, пружин, важных узлов различных высокоточных приборов и измерительного оборудования из таких металлов, как сталь, медь, бронза, латунь. ПОС 63 востребован при групповой пайке на окунанием с протяжкой, соединении волной припоя на автоматических линиях. Плавиться при 183 ?С. Характеризуется небольшой плотностью, хорошей пластичностью, коррозионной стойкостью, высоким показателем текучести. В состав ПОС 63 входит 62,5 – 63,5% олова, около 37% свинца. Содержит примеси висмута (0,1%), Cu, сурьмы (по 0,05%), Ni, As, Fe, S (не более 0,02% каждого), Al, Zn (0,002%). Они оказывают непосредственное влияние на технические характеристики.

Пос 61 и пос 61м

ПОС 61 – универсальный оловянный припой, применяемый во многих отраслях. Им паяют детали из нержавейки, стали, латуни, меди, олова, бронзы, свинца. Для соединения меди, стали, латуни, бронзы припой ПОС 61 – наилучший выбор. Плавиться при 183-190 градусов Цельсия. Химсостав содержит: 59 – 61% олова, около 39% свинца, 0,1% сурьмы, 0,2% висмута, 0,05% Cu, 0,02% As. В состав ПОС 61М входит 1,2 – 2% Cu, которые оказывают влияние на свойства. Прекрасно подойдет для пайки проводов, микросхем, фольги, печатных плат, радио, электроаппаратуры, высокоточных приборов, которые чувствительны к перегреву. В сравнении с другими видами оловянных припоев, которые можно купить, ПОС 61 отличается более высокой химической чистотой. Для пайки используется помимо профессионального оборудования, традиционные паяльники. А благодаря вхождению в состав ПОС 61М Cu, возрастает износостойкость стержней из меди в электропаяльниках.

Пос 50

Сплав содержи 50% олова, около 50% свинца, незначительные доли примесей. Используется для соединения деталей из железа, латуни, стали, меди, бронзы. Плавиться при 209 градусах по Цельсию. Применяется в самых разных сферах. Прочность на растяжение – 3,6 кгс/мм 2 .

Пос 40

Состоит из 39 – 40% Sn, около 60% свинца и примесей: сурьмы (0,1%), меди (0,5%), мышьяка (0,02%). Используется для меди, стали, бронзы, латуни, оцинкованных изделий (в том числе, методом горячего цинкования). ПОС 40 соединяют детали радиаторов, трубопроводов, аппаратуры. Спай полностью герметичен. Формирует прочный шов, электроконтакт с малым переходным сопротивлением. Оловянно-свинцовый припой совместим со всеми видами оборудования, поэтому широко востребован не только в бытовых ремонтах, но и на крупных заводах.

Пос 35

Используется в машиностроении, монтажных и ремонтных работах, для соединения деталей электрооборудования, гибких шлангов, изделий из белой жести и пр. Аналоги – ПОС 40, ПОС 30. Свойства и характеристики очень схожи.

Пос 30

Содержит в составе 29 – 31% олова, 0,1% сурьмы, 0,02% мышьяка и 0,05% меди, остальное – свинец. Применяется для пайки деталей в машиностроении, изделий из оцинкованного железа, латуни, меди, бронзы, стали, лужения. Обеспечивает высокую герметичность швов. Популярный среди радиолюбителей. Из-за высокого содержания свинца пруток с диаметром до 10 мм можно легко согнуть руками. Плавиться при более высоких температурах (около 250 градусов по Цельсию), чем рассмотренные ранее оловянные прутки. При работе с данным материалом температуру плавления необходимо учитывать, чтоб не повредить спаиваемые элементы.

Пос 20

Используется при высокотемпературной пайки, ввиду относительной тугоплавкости. Большая часть в составе (около 80%) приходится на свинец. Применяется при ремонте радиаторов, спайке крупных проводов и пр.

Посу 95-5

Сурьмянистый припой, в химсоставе которого 4 – 5% сурьмы, остальное – Sn. Допускаются примеси Cu – 0,05%, висмута – 0,1%, не более 0,02% железа, мышьяка, серы, никеля, не больше 0,002% алюминия, цинка. Используется для спаивания элементов трубопроводов, в электропромышленности, для соединения деталей, эксплуатирующихся при повышенной температуре. Бессвинцовый припой ПОСу 95-5 пригоден для пайки нержавейки, бронзы, меди, латуни, свинца, олова. Примеси в составе продукта оказывают значительное влияние на его технические характеристики, свойства.

Поссу 40-2

В составе данного материала 39 – 41% олова, 1,5 – 2% сурьмы, около 58% свинца. Также присутствуют примеси 0,08% Cu, 0,2% висмута, 0,02% мышьяка и 0,08% никеля, каждая из которых оказывает непосредственное влияние на свойства ПОССу 40-2. Плотность соединения (спая) – 9,2 г/см 3 . Применяется для пайки тонколистовых материалов, лужения, скрепления некоторых деталей холодильного оборудования. Хорошо спаивает медь, латунь, бронзу. Достаточно широко применяется в разных сферах. Начинает плавиться при температуре 185 ºС, сохраняет свойства до 229 ºС.

Поссу 30-2

Содержит 29 – 31% олова, 1,5 – 2% сурьмы, 0,08% Cu, 0,02% мышьяка, остальное – свинец. Начало плавления – 185 ºС, а конечная температура – 250 ºС. Плотность – 9,6 г/см 3 . Применяется ПОССу 30-2 для абразивной пайки, на электроламповом производстве, для проведения процессов лужения, пайки холодильного оборудования, в автомобилестроении.

Процесс пайки

Объединение 2-х или более деталей с помощью пайки осуществляется для:

– получения электроконтакта с малым сопротивлением;

– получения прочного шва (иногда термического, абсолютно герметичного).

Процесс пайки основан на различии температур плавления у припоя и соединяемых металлов. Тогда как мягкий сплав плавится, становится жидким и текучим, соединяемые металлы остаются твердыми. Расплавленный металл течет по соединяемым деталям, заполняя пустоты между ними. В процессе пайки формируется промежуточный слой, который включает в себя объединенные части припоя и материала объединяемых элементов. С ее помощью из двух или более деталей образуется единая конструкция. Канифоль или спиртовой раствор канифоли выступают в качестве флюса при пайке ПОС.

Перед началом работы требуется правильно выбрать припой, исходя из:

– свойств объединяемых материалов;

– требования к прочности соединения;

– коррозийной устойчивости спая;

А при спаивании деталей, проводящих ток, учитывают еще коэффициент удельной проводимости.

Для пайки проводов из меди используют ПОС-40 на канифольной основе. Нержавеющую сталь можно соединить обычными ПОС, но для флюса используют специальный материал, отличающейся большей активностью, чем канифоль.

Применение

Область эксплуатации достаточно широка.

ПОС 4-6 (заменяет ПОС-30) – для спайки железа, меди, свинца, жести белой при наличии клепанных замочных швов;

ПОС-18 (заменяет ПОС-40) – лужение перед пайкой дерева, спайка латуни, меди, железа оцинкованного, свинца;

ПОС-30 – спайка латуни, цинка и оцинковки, железа, жести белой, меди. Выполнение работ по пайке гибких шлангов, электромоторов, радиоаппаратуры;

ПОС-40 – пайка железных, медных, латунных проводов;

ПОС-90 – пайка внешних поверхностей посуды для употребления пищи, медицинских инструментов. Содержание 10% вредного свинца, делает его применение допустимым, для использования на поверхностях, которые контактируют с пищей и водой.

Обозначение припоев.

ПОС-40 – припой оловянно-свинцовый с содержанием Олова (Sn) 39-41 %, Свинца (Pb) 59-61 %.

ПОССу 40-2 – припой оловянно-свинцовый с добавлением в сплав сурьмы (Sb) 1.5-2.0 %. Такие сплавы называют «сурьмянистые».

ПОССу 40-0,5 – припой оловянно-свинцовый с добавлением в сплав сурьмы (Sb) 0.05-0.5 %. Такие сплавы называют «малосурьмянистые».

С добавлением в сплав олово-свинец присадки сурьмы (Sb), увеличивается прочность припоя. Висмут (Bi) понижает температуру плавления припоя.

Ниже Вы можете ознакомиться с таблицей массовой долей примесей, содержащихся в разных припоях.

Таблица 2.

Таблица примесей в оловянно-свинцовых припоях по ГОСТ 21931-76.

Припои бывают двух видов: твердый и мягкий. У мягкого припоя температура плавления до 400 ºС, а у твердого температура плавления выше 400 ºС.

Какие же отличаются у этих припоев кроме температурных режимов?

По физическому характеру твердые припои ничем не отличаются от мягких. Различия есть по химическому составу, прочности соединения и термоустойчивости.

По прочности соединения мягкие припои уступают твердым. Твердые припои выдерживают более высокие нагрузки чем мягкие. Прочность при растяжении твердых припоев составляет 100-500 МПа, а у мягких – 16-100 МПа. В свою очередь мягкие припои отличаются простотой процесса пайки.

Для их разогрева подойдут обычные, удобные паяльники, с температурой плавления от 183 °C, чем не могут похвастаться твердые припои. Из-за своих высоких температур плавления приходится использовать более дорогие и неудобные паяльники. Чем больше содержание олова в мягкой смеси, тем меньше температура плавления припоя.

ПОС 90 — от 183°C до 220°C

ПОС 61 — от 183°C до 190°C

ПОС 40 — от 183°C до 238°C

ПОС 10 — от 268°C до 299°C

К мягким припоям относят:

Сурьмянистые припои (ПОССу) – используют для пайки оцинкованных изделий;

Оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) – используют для пайки чувствительных к перегреву деталей;

Оловянно-цинковые (ОЦ) – используют для пайки алюминия:

Бессвинцовые – обладает высокой электропроводностью и используют для пайки радиоэлектронной аппаратуры.

Твердые припои используют для пайки металлорежущих инструментов, систем трубопроводов, работающих под высоким давлением, в автомобилестроении, судостроении, тонкостенных деталей и т.д. Твердые припои играют огромную роль в промышленности. Без них был бы невозможен мелкий ремонт или изготовление различных металлических деталей.

Твердые припои подойдут для пайки медных, латунных, нержавеющих сплавов.

К твердым припоям относят:

Медно-цинковые (ПМЦ) – используются для пайки деталей с высокими внутренними давлениями. Ими паяют медь, латунь, бронзу.

Серебряные (ПСр) – данные припои подойдут для пайки черных и цветных металлов.

Медно-фосфорные (ПМФ) – используют для пайки деталей из меди и ее сплавов. Пайка такими припоями возможна без использования флюсов.

Таблица 3.

Физико-механические свойства припоев.

t – Температура плавления, оС;

P — Плотность,г/см3;

ρ — Удельное электросопротивлениеОм мм2/м;

λ — Теплопроводность, ккал/см с град;

σ — Временное сопротивление разрыву, кгс/мм2;

КС — Ударная вязкость, кгс/см2.

Свойства

Как уже было отмечено ранее существует деление припоев на две категории в зависимости от температуры плавления. Мягкие или легкоплавкие – это сплавы плавящиеся при менее 450 °С. Стоит отметить, что они не обязательно изготавливаются из олова. Тут может использоваться галлий, висмут, кадмий, индий.

Тем не менее зачастую используется не один, а смесь нескольких элементов. Это нужно, чтобы придать сплаву необходимые характеристики и параметры. Наиболее распространёнными являются ПОСы.

Важно знать: отличить одну марку сплава от другого можно и без знания его точного состава, благодаря тому, что от содержания определенных элементов может меняться цвет проволоки, блеск, пластичность, твердость и т.д.

Таким образом, взяв в руки проволоку, попробовав погнуть ее и оценив вес, можно с определённой точность определить содержание в ней станума или плюмбума.

В зависимости от концентрации олова выделяют несколько десятков сплавов, производящихся в соответствии с государственным стандартом – ГОСТом.

Когда речь заходит про свойства, то они в основном определяются содержанием олова. Оно имеет две полиморфные модификации. Белое – с тетрагональной кристаллической решеткой, серое – с кубической. Переход от одной модификации к другой сопровождается выделением тепла, то есть реакция является экзотермической.

Данное превращение приводит также и к увеличению объема, сопровождающегося разрушением с образованием серого порошка. Такой процесс называется «оловянной чумой».

Скорость превращения белой модификации в серую – мала. Данный процесс ограничивает применение чистого станума в пайке. В связи с этим добавляются различные химические элементы, препятствующие указанному переходу.

Известно также об увеличении и таких характеристик олова, как прочность и твердость, с помощью добавления никеля, меди, магния, цинка. А вот наличие висмута и цинка повысит смачиваемость и понизит температуру плавления.

ПОСы не поддаются упрочнению посредством наклепа. В отличии от чистого станума, сплавы со свинцом после деформирования обладают меньшей твердостью и прочностью, чем литые.

В результате, комбинируя различные варианты концентрации примесей, можно добиться желанных параметров сплава, которые наилучшим образом подойдут в каждой конкретной задаче.