Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на основе олова или свинца с добавками сурьмы, меди, кальция и других элементов называют баббитами .

Микроструктура всех баббитов, согласно правилу Шарпи, должна слагаться минимум из двух составляющих: более мягкая и пластичная составляющая, являющаяся основой сплава, обеспечивает прирабатываемость подшипника к шейке вала, а включения более твердой составляющей понижают коэффициент трения. Твердые кристаллы, воспринимая нагрузку, вдавливаются в мягкую основу.

Баббит Б83 . Баббит Б83 – сплав на оловянной основе, содержащий 83 % Sn, 11 % Sb и 6 % Cu. Если бы сплав не содержал меди, то согласно диаграмме состояния Sn – Sb, его структура должна была бы слагаться их двух составляющих: первичных кристаллов b-фазы (твердые включения) и образовавшихся по перитектической реакции a-кристаллов твердого раствора сурьмы в олове (мягкая основа). Фаза b является раствором на базе соединения SnSb. Кристаллы твердой b-фазы хорошо полируются и, следовательно, хорошо отражают свет. Травление раствором 5 %-й HNO 3 в спирте обычно не выявляет границ между a-кристаллами и они под микроскопом сливаются в сплошной темный фон. В то же время светлые b-кристаллы, имеющие в сечении шлифа форму квадратов, треугольников и других многогранников, резко очерчены на темном фоне a-кристаллов. Кроме того, твердые b-кристаллы выдаются в рельеф над сильнее сполировывающими мягкими a-кристаллами и видны на нетравленном шлифе.

Добавка Cu усложняет структуру баббита. Состав сплава Б83 в тройной системе Sn – Sb – Cu находится в области первичной кристаллизации интерметаллида Cu 6 Sn 5 . После окончания процесса первичной кристаллизации при понижении температуры начинаются процессы кристаллизации двойной эвтектики b+Cu 6 Sn 5 , состоящей в основном из b-фазы (объемная доля Cu 6 Sn 5 в эвтектике порядка нескольких процентов). Граненые кристаллы b из эвтектики выглядят так же, как и первичные кристаллы b, в системе Sn – Sb.

При дальнейшем понижении температуры происходит перитектическое превращение: Ж p +b®a+Cu 6 Sn 5 , причем образующаяся смесь состоит в основном из a-фазы (раствора сурьмы в олове).

Первичные кристаллы Cu 6 Sn 5 образуют остов, препятствующий ликвации по плотности – всплыванию более легких b-кристаллов. Таким образом, медь добавляется, главным образом, для предотвращения ликвации по плотности. Кроме того, кристаллы Cu 6 Sn 5 , наряду с b-фазой, являются необходимыми твердыми включениями в баббите. Мягкая составляющая – смесь (a+Cu 6 Sn 5), образующаяся по перитектической и эвтектической реакциям и состоящая в основном из мягких кристаллов a-раствора сурьмы в олове.

Таким образом, сплав Б83 содержит три структурные составляющие: белые игольчатые и звездчатые первичные кристаллы Cu 6 Sn 5 , белые граненые кристаллы b-фазы из двойной эвтектики b+Cu 6 Sn 5 и смесь a+Cu 6 Sn 5 перитектического и эвтектического происхождения, в которой преобладает темная a-фаза.

Баббит Б16 , разработанный А.М. Бочваром, – сплав на свинцовой основе. Он содержит 16 % Sn, 16 % Sb и 1,7 % Cu. Благодаря меньшему содержанию олова, баббит Б16 менее дефицитен, чем баббит Б83. В четверном сплаве Б16 кристаллизация начинается с образования игл Cu 6 Sn 5 , затем кристаллизуется двойная эвтектика b+Cu 6 Sn 5 , в основном состоящая из b-фазы (SnSb), и в последнюю очередь образуется тройная эвтектика a+b+Cu 6 Sn 5 , в которой количество a+Cu 6 Sn 5 столь мало, что ее можно считать состоящей только из a-раствора всех легирующих элементов в свинце и b-фазы (SnSb). Практически в сплаве Б16 можно выделить три структурные составляющие: первичные игольчатые кристаллы Cu 6 Sn 5 , граненые кристаллы b (SnSb) и пеструю эвтектику a+b. Первичные иглы Cu 6 Sn 5 препятствуют всплыванию более легких b-кристаллов. Твердыми включениями в баббите являются b-кристаллы и Cu 6 Sn 5 , а пластичной основой – смесь a+b, в которой b-фаза светлая, а a-твердый раствор на базе свинца – темный. Пестрая структурная составляющая с ярко выраженным эвтектическим строением резко отличает микроструктуру сплава Б16 от микроструктуры баббита Б83.

Баббит БН – семикомпонентный сплав на свинцовой основе по содержанию главных легирующих элементов (10 % Sn, 14 % Sb, 1,7 % Cu) близок к баббиту Б16. Кроме указанных добавок баббит БН содержит 0,3 % Ni, 0,4 % Cd и 0,7 % As. Мышьяк и кадмий образуют твердое химическое соединение (возможно As 3 Cd 2), которое обнаруживается на микрошлифе в виде мелких серых кристаллов на фоне светлой b-фазы.

Микроструктура баббита БН содержит четыре составляющие: светлые иглы соединения, содержащего медь (возможно Cu 6 Sn 5), белые кристаллы b-фазы, серые кристаллы мышьяковистой составляющей и эвтектику, состоящую из b-фазы и a-раствора на базе свинца. В эвтектике темная фаза – это многокомпонентный раствор на основе свинца. Фаза b в баббите БН – это многокомпонентный раствор на базе соединения SnSb. Кристаллы этого соединения мельче, а объемная доля их меньше, чем в сплаве Б16, что обусловливает повышенную сопротивляемость усталости сплава БН.

Баббит БС6 – сплав на свинцовой основе, содержащий 6 % Sn, 6 % Sb и 0,2 % Cu. В отличие от баббита Б16 в нем значительно меньше олова и сурьмы, и поэтому в баббите БС6первично кристаллизуется не b-фаза (SnSb), а a-раствор на базе свинца. Структура баббита БС6 слагается из двух составляющих – темных первичных дендритов a-раствора олова и сурьмы в свинце и эвтектики (a+b). В противоположность другим баббитам, в которых изолированные твердые кристаллы распределены в мягкой основе, баббите БС6 мягкие кристаллы раствора на базе свинца окружены более твердой эвтектикой. Благодаря отсутствию хрупких первичных кристаллов химических соединений, сплав БС6 обладает большим сопротивлением усталости, чем баббиты Б83, Б16 и БН. Он дешевле этих баббитов, так как содержит меньше олова. Баббит БС6 широко применяют в автомобильной промышленности в виде биметаллических вкладышей, состоящих из стальной ленты и тонкого слоя баббита.

Баббит БКА . В отличие от рассмотренных выше баббитов на свинцовой основе, содержащих в качестве главных присадок Sb, Sn и Cu, сплав марки БКА состоит из свинца с добавками 1 % Ca, 0,8 % Na и 0,1 % Al и называется кальциевым баббитом. Этот сплав является основным для подшипников скольжения железнодорожных вагонов. От баббитов на основе Sn и свинцовооловянных баббитов кальциевый баббит отличается более высокой температурой плавления и сохранением твердости до более высоких температур при разогреве подшипника.

Натрий в сплаве БКА полностью находится в твердом растворе на основе свинца. Кальций образует со свинцом соединение Pb 3 Ca; в твердом свинце растворимы лишь сотые доли процента Ca. Микроструктура кальциевого баббита слагается из двух составляющих: первичных белых дендритов соединения Pb 3 Ca (твердые включения) и образующихся по перитектической реакции темных кристаллов раствора Na и Ca в Pb (пластичная основа). Т.к. свинцовый раствор очень мягок, то при полировке он размазывается и трудно выявить границы между кристаллами пластичной основы, которая под микроскопом дает сплошной темный фон. Шлифы из кальциевого баббита сильно окисляются, поэтому их просматривают в свежеполированном состоянии.

Оловянно-свинцовые припои

Сплавы двойной эвтектической системы Pb-Sn относятся у группе широко используемых в технике мягких припоев . Припои ПОС30, ПОС61 и ПОС90 содержат, соответственно, около 30, 61 и 90 % Sn, остальное – свинец.

Структура доэвтектического сплава ПОС30 состоит из темных первичных дендритов раствора Sn в Pb (a) и эвтектики (a+b). Припой ПОС61 содержит практически одну структурную составляющую – эвтектику (a+b). Это – самый легкоплавкий из оловянно-свинцовых припоев, применяющийся для пайки электро- и радиоаппаратуры, где недопустим перегрев. Структура припоя ПОС90 состоит из светлых первичных дендритов раствора Pb в Sn (b) и эвтектики (a+b). Этот припой содержит мало Pb, и поэтому применяется для пайки пищевой посуды.

Цинковые сплавы

Наиболее широко применяемые цинковые сплавы относятся к тройной системе Zn – Al – Cu.

Сплав ЦАМ 10-5 . Антифрикционный сплав на цинковой основе ЦАМ 10-5 содержит в среднем 10 % Al, 5 % Cu и 0,4 % Mg. Сплав находится в области первичной кристаллизации a-фазы недалеко от линии кристаллизации двойной эвтектики (a+e). Фаза a представляет собой твердый раствор цинка и, частично, меди в алюминии. Фаза e - соединение электронного типа переменного состава с характерной электронной концентрацией 7/4, отвечающей составу CuZn 3 . В тройной системе Zn – Al – Cu в e-фазе растворено некоторое количество алюминия. Структура сплава ЦАМ 10-5 слагается из трех составляющих: относительно небольшого количества светлых первичных дендритов алюминиевого a-раствора, двойной эвтектики (a+e) и тройной эвтектики (h+a+e). Фаза h – твердый раствор Al и Cu в Zn. Тройную эвтектику легко отличить от двойной, т.к. она значительно темнее и имеет более дисперсное строение. Кроме того, колонии двойной эвтектики, образуясь вслед за первичными кристаллами, окружают их, а тройная эвтектика располагается между колониями двойной эвтектики.

Сплав ЦА4М3 . Этот сплав содержит 4 % Al, 3 % Cu и 0,04 % Mg и широко применяется для литья под давлением в автомобилестроении, для отливки деталей бытовой техники и в других отраслях промышленности. Основными структурными составляющими сплава ЦА4М3 должны быть двойная (h+e) и тройная (h+a+e) эвтектики. Кроме того, наиболее вероятно обнаружить светлые первичные кристаллы e-фазы.

Порядок проведения работы

1. Просмотреть шлифы при увеличениях 100-200, определить структурные составляющие и схематично зарисовать микроструктуру.

2. Под каждой микроструктурой подписать марку сплава, средний химический состав, увеличение микроскопа и стрелками указать структурные составляющие.

3. Рядом с микроструктурами начертить соответствующие диаграммы состояния, необходимые для анализа структурных составляющих.

Лабораторная работа № 7

Похожая информация.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при рафинировании свинцово-оловянных сплавов. Свинцово-оловянные сплавы обрабатывают цинком. После введения цинка сплавы обрабатывают элементарной серой в количестве 1 - 5% от массы сплава, что обеспечивает образование сульфидного цинк-серебряного съема. Способ позволяет обеспечить извлечение серебра из свинцово-оловянных сплавов до 99% и без вовлечения дополнительного количества драгметаллов организовать производство серебряных припоев. 3 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии производства свинцово-оловянных припоев, и может быть использовано при рафинировании свинцово-оловянных сплавов. Известны способы извлечения серебра из черного свинца путем экстракции при температурах 330-350 o C металлическим цинком . Использование этих способов для извлечения серебра из свинцово-оловянных сплавов не дает положительных результатов, т.к. в присутствии олова система свинец-олово-цинк не имеет областей расслаивания. Применительно к оловосодержащим сплавам на основе свинца предложены способы, предусматривающие обработку при температурах 750-950 o C расплавами хлоридов и сульфатов щелочных, щелочноземельных металлов . Недостатками этих способов является низкое извлечение серебра (30-40%), невозможность осуществления процесса в известных рафинировочных аппаратах и необходимость организации гидрохимической переработки серебросодержащих шлаков. В качестве прототипа принят способ обработки сплавов цинком, известный под названием процесса Паркесса . В свинецсодержащий расплав вмешивают металлический цинк или свинцово-цинковую лигатуру при температуре 330-350 o C. При этом образуются интерметаллиды цинк-серебро, которые вследствие расслаивания системы свинец-цинк-серебро переходят в поверхностный слой свинца в виде так называемой серебристой пены. Пену снимают с поверхности и направляют на переработку. Однако способ-прототип не обеспечивает извлечения заметных количеств серебра из сплавов свинец-олово. Это вызвано тем, что в присутствии 5% и более олова в свинце система свинец-олово-цинк-серебро не расслаивается. Проблема усугубляется тем, что в реальных свинцово-оловянных сплавах (припоях), производимых, например, на заводе "Рязцветмет", содержание серебра не превышает 400 г/т, т.е. на порядок меньше, чем в черновом свинце. Таким образом, способ-прототип не может быть использован для извлечения серебра из свинцово-оловянных сплавов (припоев). Задачей настоящего изобретения является перевод серебра в съемы рафинирования в процессе обработки свинцово-оловянных сплавов цинком. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе извлечения серебра из свинцово-оловянных сплавов, включающем обработку их цинком, согласно изобретению после введения цинка сплавы обрабатывают элементарной серой в количестве 1-5% от массы сплава. Способ осуществляют следующим образом. В свинцово-оловянный сплав, находящийся при температуре 330-600 o C в рафинировочном котле, вмешивают металлический цинк или свинцово-цинковую лигатуру. Количество вводимого цинка 1-5% от массы сплава. В ходе этой операции расплав приобретает микронеоднородность, вызванную образованием микрогруппировок цинк-серебро. Однако присутствие в сплаве олова не позволяет выделиться серебросодержащей цинковой фазе в виде самостоятельного продукта. После растворения цинка сплав обрабатывают элементарной серой в количестве 1-5%, т.е. достаточном для связывания цинка в сульфид цинка. На этой стадии происходит не только сульфидирование введенного в свинцово-оловянный сплав цинка и связанного с ним серебра, но и выделение в самостоятельную не смешивающуюся со сплавом фазу - кристаллический сульфидный цинк-серебряный съем. Серебряный съем удаляют с поверхности свинцово-оловянного сплава механическим способом или центрифугированием. В последнем случае сплав после введения серы пропускают через центрифугу, в которой происходит отделение кристаллического съема от жидкого свинцово-оловянного сплава. В сульфидный цинк-серебряный съем переходит некоторое количество свинца и олова. Содержание серебра в цинк-серебряном съеме в 20-30 раз больше, чем в исходном сплаве. Серебро из съемов может быть извлечено одним из известных способов, например окислительно-восстановительной плавкой на серебряный припой. В процессе окислительно-восстановительной плавки из съемов удаляются сера в виде сернистого ангидрида, цинк и частично свинец и олово. За счет этого происходит обогащение серебром образующегося при плавке припоя. Новым в предложенном техническом решении является последующая за введением цинка обработка сплава элементарной серой, обеспечивающая образование сульфидного цинк-серебряного съема. Отличительным признаком предложенного решения является последовательная обработка свинцово-оловянного сплава цинком и элементарной серой и отделение серебросодержащего цинк-сульфидного съема. Приемы последовательной обработки сплавов цинком и серой и удаление цинк-сульфидных съемов не обнаружены нами в патентной и научно-технической литературе. Предложенный способ испытан и проверен в лабораторных условиях. Пример 1. В 500 г чернового свинцово-оловянного сплава, содержащего 25,0% олова, 0,5% меди, 3% сурьмы, 0,1% никеля, 0,6% железа, 320 г/т серебра, остальное - свинец, путем вмешивания и при температуре 350-400 o C ввели от 5 до 20 г (т.е. от 1 до 4 мас.%) металлического цинка. Продолжительность растворения цинка 35-65 мин. После растворения цинка не произошло расслаивания и образования серебросодержащего съема - серебристой пены. Затем при этой же температуре образовавшийся цинкосодержащий сплав обработали 15-25 г (3-5% от массы сплава) элементарной серой, которую вмешивали в расплав в течение 20-40 мин. После обработки сплава серой на поверхности сплава образовался сухой цинк-серебряный сульфидный съем. Выход съема составил от 2 до 6% от массы исходного чернового свинцово-оловянного сплава. Содержание серебра в съемах 0,32-0,60%. Извлечение серебра в съем зависело от расхода цинка и серы (табл. 1) и при указанных расходах составило 53-70%. Пример 2. В свинцово-оловянный сплав (500 г) (20-25% олова, 310-340 г/т серебра), предварительно рафинированный от меди, железа и других примесей вводят 1-4% от массы сплава цинка в виде свинцово-цинковой лигатуры. Введение осуществляют при температуре 500 o C и непрерывном перемешивании расплава в течение 24-40 мин. Как и в примере 1, введение цинка не обеспечило образования серебросодержащего съема. После введения свинцово-цинковой лигатуры температуру расплава понизили до 350 o C и произвели обработку элементарной серой путем вмешивания ее в серебросодержащий свинцово-оловянный расплав в течение 45-60 мин. Расход элементарной серы для обработки сплава - 3-5% от массы исходного сплава. В результате такой обработки на поверхности расплава образовался сухой съем, в котором содержалось от 0,38 до 0,7% серебра. Выход съемов составил 2,6-5,0% от массы исходного сплава. Извлечение серебра зависело от количества введенного цинка и поданной на обработку серы и при указанных в табл. 2 расходах составило 57-63%. Съемы, полученные в опытах 1-12 (табл. 2) подвергли окислительному обжигу при температуре 750-950 o C в атмосфере воздуха. Полученный огарок смешали с кремнеземом (20%), окисью кальция (10%), оксидом железа (7%), коксиком (5% от массы съемов) и плавили при температуре 1250 o C в течение 30 мин. В результате такой обработки получили свинцово-оловянный сплав, в котором содержалось 1,25% серебра, 35% олова, остальное свинец. По содержанию серебра и других металлов сплав удовлетворял ГОСТ 19738-74 на серебряный припой марки ПСР-1,0. Пример 3. Рафинированный от примесей свинцово-оловянный сплав, содержащий 315 г/т серебра сплавляют с металлическим цинком, расход которого составляет 1-4% от массы сплава. Температура сплавления 600 o C. Затем расплав обработали 3-5 мас.% элементарной серой. Обработку вели путем барботажа смесью порошкообразной серы и аргона. Расход серы составлял 1-5% от массы съемов. В результате осуществления таких операций получили (табл. 3) серебросодержащий съем, в котором концентрация серебра была от 0,4 до 0,8%. Извлечение серебра в съем - 53-62%. Съемы подвергли непосредственно окислительно-восстановительной плавке на серебряный припой. Для этого съемы (100 г) смешали с сульфатом натрия (15%), пиролюзитом (10%), кварцем (15% от массы съемов) и нагревали до температуры 1150 o C. На образовавшийся расплав загрузили восстановитель - коксик в количестве 10% от массы съемов и плавку продолжали в течение 60 мин. В результате плавки получили припой марки ПСР-1,5 и шлак, в котором содержание серебра было менее 5 г/т. Таким образом, извлечение из съемов серебра в припой ПСР-1,5 составило не менее 99%. Приведенные в примерах 1-3 результаты свидетельствуют о высокой эффективности извлечение серебра из свинцово-оловянных сплавов и возможности реализации способа на известном и освоенном в промышленности оборудовании. Реализация предложенного способа обеспечит извлечение серебра из свинцово-оловянных сплавов и позволит без вовлечения дополнительного количества драгметаллов организовать, например, на заводе "Рязцветмет" производство серебряных припоев марок ПСР-1,0-1,5. Источники информации 1. Лоскутов Ф.М. Металлургия свинца.- М.: Металлургия, 1965. 2. Авторское свидетельство 431249. "Способ рафинирования свинца, авторы А.М.Устимов и Н.Н. Кубышев, БИ N 21 от 05.06.74. 3. Абдеев М.А., Геукин Л.С. и др. Современные способы переработки свинцово-цинковых руд и концентратов.- М.: Металлургия, 1964, с. 218-220.

Формула изобретения

Способ извлечения серебра из свинцово-оловянных сплавов, включающий обработку их цинком, отличающийся тем, что после введения цинка свинцово-оловянные сплавы обрабатывают элементарной серой в количестве 1 - 5% от массы сплава.

Сплав олова и свинца обладает особыми параметрами, позволяющими применять его в различных отраслях промышленного производства. Технические характеристики и физические свойства каждого металла определяют их использование для длительного хранения продуктов, пайки и обработки поверхности деталей с целью увеличения срока эксплуатации.

Сплав олова со свинцом используется для придания прочности изготавливаемым деталям

Физические свойства свинца

Свинец – продукт отходов переработки серебра – оказался очень полезным металлом в производстве

Археологические артефакты свидетельствуют о том, что этот химический элемент был известен человеку более 6000 лет назад. Его открытие связано с присутствием металла в рудах, содержащих серебро. При их выплавке материал выбрасывался в отходы, но со временем из него начали делать различные изделия: фигурки, водопроводные трубы. В настоящее время свинец применяется:

• для производства аккумуляторов;
• в кабельной промышленности - для создания защитной бесшовной оболочки;
• для изготовления красок и припоев;
• при строительстве защитных сооружений - для источников радиационного загрязнения (саркофагов);
• для производства сплавов на его основе (баббитов);
• для изготовления типографских составов;
• в медицине.

Главным потребителем свинца является автомобильная промышленность, где широко применяются баббиты. Производство свинцовых стартерных аккумуляторов постоянно растет, в разработки вносятся усовершенствования.

В химической промышленности материал используют для покрытия стальных изделий: аппаратов, резервуаров, трубопроводов. Так как железо и свинец между собой не соединяются, то на изделия предварительно наносят тонкий слой расплавленного олова. Такой процесс обработки называется лужением.

В производстве применяется не только чистый свинец, но и его соединения. Например, оксид свинца используется при изготовлении стекла. Незначительная добавка соединения в материал при плавке стекла позволяет придать хрустальным изделиям прозрачность естественного минерала - горного хрусталя.

Технические параметры олова

Олово – от ложки до радиатора

Данный химический элемент известен более 3500 лет и изначально предназначался для изготовления столовых предметов. Современное потребление олова связано с консервной промышленностью.

Патент на способ хранения продуктов в жестяных банках принадлежит повару из Франции. С 1810 года человечество получило возможность долговременного хранения пищевых продуктов.

Олово является основным компонентом припоев, применяемых для пайки и лужения теплообменных аппаратов, радиаторов автомобильных двигателей, лужения медицинской и пищевой аппаратуры.

Материал используется для производства оловянной бронзы, обладающей отличными механическими, литейными, антикоррозионными свойствами. Такие сплавы применяются в деталях, предназначенных для эксплуатации в особых условиях и и при особой нагрузке.

Сплавом, обладающим низким коэффициентом трения, является баббит. Он содержит 83% олова, сурьму и медь. Его применяют в производстве подшипников. Благодаря устойчивому соединению сурьмы и меди сплав имеет высокую твердость.

Механизм работы подшипника и компоненты состава исключают возникновение механических повреждений на поверхности детали.

Олово обладает специфическими физическими свойствами:

1. Его деформация сопровождается звуком, образованным в результате сдвига под воздействием силы.
2. При температурах -39 °C и + 161°C олово превращается в порошок.

Истории известны случаи таких преобразований. Пуговицы, сделанные из чистого материала, на морозе теряли свою форму, а «оловянная чума» разрушала слитки металла.

Главные различия металлов и их сплавов

Еще в древности эти материалы различали только по цвету и называли белым и черным оловом. Между ними существуют различия, которые можно легко установить без дополнительных анализов.

Масса свинца выше в 1,5 раза, чем у олова. Зато олово имеет высшую твердость и трещит при деформации. Свинец легко окисляется с образованием пленки серого цвета.

Какие компоненты содержит сплав олова со свинцом, определить сложнее. Приблизительный показатель можно получить при фиксировании температуры и характера плавления соединения.

Подшипниковые материалы, содержащие олово и свинец, сплав металлов с никелем, теллуром, кальцием, обладают высокой устойчивостью к износу.

Олово и свинец прекрасно дополняют друг друга, что делает их сплав незаменимым в производстве

Припои на основе этих металлов различаются температурой плавления. Мягкие, с температурой плавления до +300 °C, содержат висмут и кадмий. Твердые (тугоплавкие) припои, переходящие в жидкое состояние при +500 °C, в своем составе имеют серебро, цинк, медь.

Для пайки сплавов с высоким содержанием олова, в которых отсутствует свинец, рекомендуется использование реактивов, разбавленной азотной кислоты. При травлении состава основа чернеет, а места с низким содержанием металла остаются светлыми, что позволяет улучшить качество пайки деталей.

Расплавленный чистый свинец не скользит по поверхности, не смачивая ее, но сплав с оловом позволяет получить качественное покрытие. Рабочая температура ванн устанавливается в зависимости от долевого содержания сплавляющего металла.

В случае необходимости уменьшения масляного зазора подшипников и улучшения условий работы деталей применяют поверхностное покрытие сплавами олова или свинца.

Для покрытия поверхности без содержания углеродов в качестве полуды применяют сплав, содержащий 90% свинца, 5% олова и 5% сурьмы. Состав сплава влияет на текучесть материала, которая варьируется в зависимости от соотношения компонентов.

Олово и свинец – пластичные, легкоплавкие металлы, с повышенной стойкостью против коррозии в атмосферных и в некоторых кислотных условиях.

Свинец является металлом с гранецентрованной кубической решеткой, аллотропических превращений в твердом состоянии не испытывает. Температура плавления свинца 327 ºС.

Олово может находиться в двух кристаллических модификациях: a-Sn (серое олово) с алмазной решеткой - ниже +13 ºС и b-Sn (белое олово) с объемно-центрированной тетрагональной решеткой. На морозе пластичное b-олово рассыпается в серый порошок a-Sn. Это явление называется оловянной чумой . Температура плавления олова 232 ºС.

Расчет температурного порога рекристаллизации в соответствии с правилом А.А. Бочвара (Т р = 0,4 Т пл) дает цифры –123 и –147 ºС, т.е. температурный порог рекристаллизации лежит значительно ниже 0 ºС. Таким образом, пластическая деформация свинца и олова при комнатной температуре является горячей деформацией. Наклепа при такой деформации в этих металлах не наблюдается.

Основная область применения чистого олова – лужение жести. Чистый свинец применяется для футеровки аппаратов сернокислотного производства и контейнеров для соляной кислоты. Применяется свинец и для кабельных оболочек для защиты их от почвенной коррозии.

Важной областью применения свинца и олова являются припои, а также сплавы для типографских шрифтов, анатомических слепков, плавких предохранителей. Эти сплавы содержат кроме свинца и олова также висмут и кадмий. Попарно все эти элементы образуют между собой системы с легкоплавкими эвтектиками без промежуточных фаз и химических соединений, т.е. образуют простые эвтектические системы (рисунок 8.8). В тройных системах между этими элементами образуются тройные эвтектики, еще более легкоплавкие, чем двойные. Температура плавления этих эвтектик 90-100 ºС. В четверной системе этих компонентов образуется четверная эвтектика с температурой плавления 70 ºС. Практически применяемый сплав Вуда по своему составу близок к эвтектическому (50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn и 12,5 % Cd).

Для получения еще более легкоплавких сплавов, в них вводят ртуть, например сплав с содержанием Bi-36 %; Pb-28 %; Cd-6 % и Hg - 30 % имеет температуру плавления 48 ºС.

В качестве припоев для пайки медных, стальных и многих других изделий применяются как чистое олово, так и сплавы свинца с оловом, содержащие олово от 3 до 90 % и небольшое количество сурьмы (до 2 % Sb).

Температура плавления припоев зависит от содержания олова и может быть ориентировочно определена по двойной диаграмме Pb-Sn. Наиболее легкоплавким припоем является сплав с 61 % Sn, маркируется ПОС 61. Различают сплавы ПОС 18, ПОС-40, ПОС-61, ПОС 90 и тд. Сплавы свинца с сурьмой и мышьяком (10-16 % Sb и 1-4 % As) применяют для типографских шрифтов.

Заявка на товар/услугу

Свинцовый припой используют при пайке для объединения нескольких металлических заготовок в одно изделие. При этом температура, при которой плавится припой, всегда меньше температуры плавления объединяемых элементов.

У нас можно купить свинцовый припой. Мы работаем с марками свинцового припоя С1, С2, ССуА, представленным в виде цилиндров, прутков, чушек и проволоки. Поставляем другие марки припоев: ПОС 30, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 63 и многие другие.

Популярность припоя из свинца обусловлена его легкоплавкостью. В чистом виде свинец - мягкий, удобный для обработки материал. При взаимодействии с воздухом на поверхности свинца образуется пленка оксида. Металл хорошо растворим в кислотах и щелочах, которые содержат органику и азот. Температура плавления свинцового припоя с высокой химической чистотой - 327,5°C.

Во время нагрева свинца происходит процесс окисления, причем настолько быстро, что пайку проводят в восстановительной среде. Она замедляет процесс окисления и позволяет припою легко соединиться со спаиваемыми заготовками. Восстановительная среда образуется за счет нагревательной горелки, в которую подается кислород и водород воздуха. При этом должно быть избыточное количество водорода.

Виды припоев. Свойства и характеристики

Существуют два вида припоя - мягкий и твердый. Данная классификация обусловлена механической прочностью и величиной температуры плавления. К мягким сплавам для пайки относятся такие, температура плавления которых меньше 300ºC, а к твердым - больше 300ºC. Предел прочности мягких припоев варьирует от 16 до 100 МПа, а у твердых соответственно от 100 до 500 МПа. Выбор припоя для работы зависит от вида металла (или металлов, в том случае, когда они разные). Кроме этого учитываются антикоррозийная устойчивость, необходимая механическая прочность и стоимость. Если в качестве металлических деталей выступают токопроводящие заготовки, обращают внимание на величину удельной проводимости припоя.

Называют припои чаще всего по названию металла, который содержится в них в наибольшем количестве. Например: свинцовый, оловянно-свинцовый. А в том случае, когда один из компонентов припоя - это драгоценный либо редкий металл, припой носит название этого компонента. Например: серебряный.

Для условного обозначения припоя используют русскую букву П (припой), затем заглавную букву названия основных составляющих (на русском языке) и их процентное количество.

Условное название составляющих выглядит так: А - алюминий; Ви - висмут; Г - германий; Зл - золото; Ин - индий; К - кадмий; Кр - кремний; Н - никель; О - олово; С - свинец; Ср - серебро; Су - сурьма; Т - титан. Припои из чистых металлов обозначаются аналогично ГОСТу на поставку. Например: С1 - свинец, О2 - олово.

Самые распространенные мягкие припои, изготавливаемые промышленностью, оловянно-свинцовые (ГОСТ 21931-76). Оловянно-свинцовые материалы для пайки, в составе которых нет сурьмы, называются бессурмянистыми, а те, в состав которых входит 1-5% сурьмы - сурьмянистыми.

Все припои, используемые для качественной пайки должны обладать свойством смачиваемости. Из-за низкого предела текучести припои, изготовленные из свинца, склонны к ползучести. Ползучесть металла определяется удлинением зерен в металлическом сплаве либо межзерновым скольжением. С целью блокировать процесс скольжения по границам зерен и ограничить перемещение их в кристаллической решетке, в состав свинцового припоя добавляют серебро и сурьму. Необходимость использования этих элементов для пайки была известна давно. Их применили в ПОС-61, снизив тем самым склонность к ползучести.

Свинец слабо реагирует со многими металлами. Свинец не растворим в никеле, кобальте, цинке, железе, алюминии и меди при низкой температуре. Для улучшения взаимодействия свинца с этими элементами и их сплавами, к свинцу добавляют легирующие компоненты, которые ускоряют процесс взаимодействия припоя с металлами, снижают температуру, при которой происходит плавление свинца.

В число легирующих элементов входит: олово, серебро, сурьма, марганец, цинк, кадмий. При температуре 300°C растворимость этих компонентов в меди (металле, для которого в основном применяют припой из свинца) соответственно составляет: цинк 35%, олово 11%, сурьма 3%, кадмий 0,5%, серебро 0,5%. Три компонента - цинк, олово и сурьма вступают с медью в реакцию. Поэтому их количество должно быть четко выверено. Избыток этих элементов ведет к образованию между металлом и припоем хрупкого слоя химических соединений. Это, в свою очередь, снижает статическую прочность спайки и ее прочность на вибрацию.

В свинцовых припоях должно содержаться максимально по 5% сурьмы и цинка, до 20% кадмия, до 30% олова. В некоторых случаях (например, для пайки свинца) количество сурьмы в припое может быть увеличено. Такой метод применяется при газопламенной пайке клемм из свинца для аккумуляторных батарей с помощью припоя Pb -11% Sb, в котором увеличено содержание сурьмы. У припоя падает температура плавления (до 252°C), увеличивается прочность. Данный материал для пайки малопластичен, перед началом процесса пайки его вводят в зазор между спаиваемыми деталями.

Добавление в состав свинцового припоя при соединении элементов из меди и ее сплавов серебра и меди улучшает его технологические свойства. Для пайки сплавов из алюминия используют легкоплавкие припои с основой из кадмия и свинца. Они придают спайке повышенную коррозионную стойкость. Для спаивания стеклянных деталей берут материал на основе свинца и добавками сурьмы и цинка.

Мягкие припои: бессвинцовые (Sn+Cu+Ag+Bi+др.), оловянно-свинцовые, оловянно-цинковые, оловянно-свинцово-кадмиевые, сурьмянистые. Твердые припои: серебряные, медно-цинковые, медно-фосфористые, медно-никелевые.

Характеристики популярных видов припоя

ПОС-18 - включает в себя от 17 до 18% олова, от 2 до 2,5% сурьмы и от 79 до 81% свинца.

Область применения: лужение металлов, когда требования к прочности пайки не высоки. Температура плавления: начало плавления 183°C, растекаемость 270°C.

ПОС-30 - включает в себя от 29 до 30% олова, от 1,5 до 2 % сурьмы и от 68 до 70% свинца.

Сфера применения: пайка и лужение стальных и медных изделий, спаивание латуни и экранирующих пластин. Начало плавления 183°C, растекаемость 250°C.

ПОС-50 - включает в себя от 49 до 50% олова, 0,8 % сурьмы, от 49 до 50% свинца. Область применения: радиоэлектроника, качественная пайка различных металлов. Температура плавления: начало плавления 183°C, растекаемость 230°C.

ПОС-90 - включает в себя от 89 до 90% олова, 0,15 % сурьмы и от 10 до 11% свинца.

Область применения: лужение деталей для дальнейшего серебрения и золочения, прочность пайки высокая. Температура начала плавления 180°C, растекаемость 222°C.

В радиоэлектронной отрасли находят широкое применение материалы для пайки: ПОС-40, ПОС-60. ПОСК-50, ПОСВ-33, содержащие кадмий или висмут, эксплуатируются для лужения поверхности дорожек на платах.

ПМЦ-42 - включает в себя от 40 до 45% меди, от 52 до 57% цинка. Кроме того в состав ПМЦ-42 входит: железо (Fe), сурьма (Sb), свинец (Pb), олово (Sn). Температура, при которой плавится материал - 830°C.

ПМЦ-53 - включает в себя от 49 до 53% меди, от 44 до 49% цинка. Температура, при которой плавится - 870°C.

ССуА называют свинцово-сурьмистым сплавом. Его состав определяется по ГОСТ 1292-81 и включает в себя: от 92,7 до 98% свинца, от 2 до 7% сурьмы, меди до 0,2%, мышьяка до 0,05%, бериллия до 0,03%, олова до 0,01%, железа до 0,005% и цинка до 0,001%.

Припои С1 и С2 - это высокочистые свинцовые сплавы. Содержание примесей в них 0,015% и 0,05% соответственно. Сплав С1 характеризуется высокой стойкостью и хорошей пластичностью. Благодаря последнему качеству, его легко плавить и обрабатывать.

Применение припоев

ПОС-90. Сфера применения: спаивание внутренних швов пищевых посудных изделий (кастрюли, сотейники и др.)

ПОС-40. Сфера использования: пайка медных, железных и латунных проводов.

ПОС-30. Сфера применения для спаивания:

Проволоки в бандажах и шлангов в электромоторах;

Жестяных, латунных и железных заготовок;

Оцинкованных, цинковых листов;

Деталей различных приборов и аппаратуры.

ПОС-18. Припои ПОС-18 и ПОС- 40 взаимозаменяемы. Область применения для спаивания:

Оцинкованного железа;

Деталей из свинца, латуни, меди, железа;

Лужения деревянных элементов перед пайкой.

ПОС 4-6. Аналог ПОС-30. Сфера применения:

Для спайки белой жести, железа, меди;

Для спайки клепаных замочных швов в свинцовых элементах.

Придел прочности для твердых припоев варьирует от 100 до 500 МПа. Область их применения, как материалов 1-ой категории прочности, распространяется на токоведущие части, элементы машин и механизмов, которые подвергаются высоким механическим и температурным нагрузкам.
Придел прочности на растяжение для мягких и среднетвердых припоев составляет от 50 до 70 МПа. Их берут для пайки токоведущих частей, которые не являются несущими элементами машин и механизмов.