Температура плавления припоя и технические характеристики: читаем главное

Преимущества и недостатки олова

Данный металл практически не используется в строительстве, поскольку не отличается высокой механической прочностью. В основном в настоящее время используют не чистый металл, а его сплавы.

Выделим основные преимущества данного металла. Особое значение имеет ковкость, ее используют в процессе изготовления предметов быта. Например, эстетично выглядят подставки, светильники, выполненные из данного металла.

Оловянное покрытие позволяет существенно снижать трение, благодаря чему изделие защищено от преждевременного износа.

Среди основных недостатков данного метала можно упомянуть его незначительную прочность. Олово непригодно для изготовления частей и деталей, предполагающих существенные нагрузки.

Паяльная паста

Пайку наиболее часто осуществляют с использованием припоя и флюса. В целях качественного выполнения работы необходимо выбирать правильную марку сплава для каждой конкретной задачи.

Паста отличается от обычного припоя тем, что в ней содержится сразу два компонента: припой и флюс, что значительно ускоряет процесс спаивания деталей, особенно когда речь идет о smd элементах.

Любая паста представляет собой густую плотную смесь различных веществ. Она получила широкое распространение в промышленности. Производители электроники активно используют ее на своем производстве.

В зависимости от состава пасты различают следующие виды:

• отмывочные;
• водорастворимые;
• галогеносодержащие;
• безотмывочные;
• без галогенов.

Ее свойства определяются типом флюса, который в нее добавляют. Если речь идет о первом типе, тогда там используется канифоль. Чтобы очистить изделие от такой пасты применяют растворитель.

Важно выбирать правильную пасту в зависимости от выполняемой работы. Например, если предстоит паять множество мелких деталей на плате, тогда лучше отдать предпочтение более густой пасте

Для качественной пайки необходимо произвести подготовительные работы. Плату следует очистить и обезжирить. Все контакты следует залудить, используя легкоплавкий припой.

При использовании платы большого размера целесообразно использовать нижний подогрев. Это лучше всего осуществить с помощью паяльной станции. Также в этих целях можно использовать термофен или другие средства, чтобы обеспечить нагрев до 150°С. Если об этом не позаботиться, тогда ее может «повести».

После окончания работы все излишки пасты удаляются, что можно легко осуществить с помощью паяльника с различными насадками.

Температура плавления олова делает этот материал отличным припоем для пайки. Особо широкое распространение получили припои марки ПОС. Они используются и в промышленности, и в частных мастерских, и радиолюбителями.

Множество марок данного припоя позволяет выбрать необходимый сплав, который идеально подойдет для решения практически любой задачи.

Оловянные кислоты

Гидраты двуокиси олова носят название оловянных кислот и известны в двух модификациях: в виде α-оловянной кислоты и в виде β-оловянной кислоты. α-Оловянная кислота H₂SnO₃может быть получена действием водного раствора аммиака на раствор хлорного олова SnCl₄.

Образование выпадающего белого осадка обычно выражают уравнением

SnCl₄+ 4NH₄OH = ↓ H₂SnO₃ + 4NH₄Cl + H₂O

При высушивании осадок постепенно теряет воду, пока не останется чистая двуокись олова. Таким образом, никакой кислоты определенного состава получить не удается. Поэтому приведенная выше формула α-оловянной кислоты является лишь простейшей из возможных. Правильнее было бы изобразить состав этой кислоты формулой mSno₂ • nН₂O.

α-Оловянная кислота легко растворяется в щелочах, образуя соли, содержащие комплексный анион [Sn(OH)₆]— и называемые станнатами:

H₂SnO₃ + 2NaOH + H2O = Na₂[Sn(OH)₆]

Станнат натрия выделяется из раствора в виде кристаллов, состав которых можно выразить также формулой Na₂SnO₃ • 3Н₂O. Эта соль применяется в качестве протравы в красильном деле и для утяжеления шелка. Шелковые ткани, обработанные перед крашением растворами соединений олова, иногда содержат олово в количестве до 50% от веса ткани.

Кислоты также растворяют α-оловянную кислоту с образованием солей четырехвалентного олова. Например:

 H₂SnO₃ + 4НСl ⇄ SnCl₄ + 3Н₂O 

При избытке соляной кислоты SnCl₄ присоединяет две молекулы НСl, образуя комплексную хлороловянную кислоту H₂[SnCl₆]. Аммониевая соль этой кислоты NH₄[SnCl₆] имеет то же применение, что и станнат натрия.

Разновидности припоев

Припой не всегда обязательно приобретать. Можно использовать старую радиодеталь и собрать его с дорожек платы при помощи жала паяльника. Такой вариант отлично подойдет тем, кто живет далеко от города, где нет возможности приобрести материал в магазине.

Стандартные свинцовые припои.

Однако они бывают разные и отличаются своими свойствами и характеристиками. В связи с этим каждый опытный мастер должен разбираться в данном вопросе. Для спаивания деталей необходимо использование специальных сплавов – припоев.

Последние обладают более низкой температурой плавления, чем отдельные части изделий.

Подобные сплавы делятся на две основные категории в зависимости от температуры плавления: мягкие и твердые. Первый тип широко используется в радиоэлектронике, как любителями, так и профессионалами.

К легкоплавким относят припои с температурой плавления менее 450°С. Их изготавливают из: галлия, индия, олова, висмута, свинца и кадмия. Высокотемпературные плавятся при нагреве, превышающем 450°С. В любом случае он представляет собой, как правило, сплав, состоящий из нескольких металлов и примесей.

Самым распространенным вариантом является оловянно-свинцовый сплав, который называется ПОС. Числа, стоящие после аббревиатуры, свидетельствуют о процентном содержании олова.

Отличить один сплав от другого можно и не зная марки. Например, при большем содержании олова появляется характерный металлический блеск, а при большей концентрации свинца цвет становится темно-серым.

Кроме того, температура плавления ПОСов не превышает 265°С. Еще одной отличительной особенностью сплавов с большей долей свинца является их пластичность и возможность легко согнуть руками.

Классификация сплавов осуществляется в соответствии с ГОСТами.

Физико-механические свойства припоев.

Наиболее распространенными являются:

• припой ПОС 90;
• ПОС 61;
• ПОС 40;
• ПОС 30.

На самом деле маркировок существенно больше. Их насчитывается несколько десятков. Каждая записывается таким образом, что уже из ее названия становится понятен состав сплава, все изготавливаются по ГОСТу 21930-76 припой оловянно-свинцовый.

Стоит отметить, что сплавы отличаются между собой не только химическим составом. В зависимости от формы выпуска они бывают в чушках, проволоке, трубке с канифолью или в прутке.

Например, припой ПОС 61 может продаваться в прутках или в форме проволоки различного диаметра. Необходимо понимать, что соотношение свинца и олова влияет на температуру плавления. Данный параметр в большей мере определяет выбор необходимого сплава.

Кроме того, сплав может выпускаться с флюсом, например, с ФРК525-2-Т1 – безгалоидным канифольным флюсом низкой активности.

В данном флюсе отсутствуют галогены. Благодаря этому факту он оказывает значительно меньше вреда на здоровье мастеров.

Использование сплавов различных марок определяется сферой их применения. ПОС тридцать и сорок относятся к мягким. Их температура плавления не превышает 300°С. Применяются в соединении оцинкованных изделий, лужения, ремонта электроприборов и т.д.

Плавка припоя

Если вы решили обойтись без старинных рецептов, запасайтесь вот какими материалами:

• емкость с водой;
• древесная смесь с углем;
• бура;
• тигель и железный крюк.

Состав припоя и его температура плавления.

Металлы плавим в тигле, который нужно поместить в горн или нагревать его паяльной лампой. Во время расплавки обязательно добавляем буру

Важно знать и выполнять четкую очередность процесса. Главное – плавить первым делом тугоплавкие металлы, и только потом – легкоплавкие

Жидкие металлы постоянно перемешиваются в тигле крюком или деревянной палкой. Процесс лучше разделить на два этапа. Тигель с расплавленными металлами вынимают из горна, а металл соединяют с водой. Образующиеся при этом мелкие капли металла высушивают и снова переплавляют, добавив буры.

После окончательного расплавления припой переливаем в форму. Когда он застынет, прокатываем его в полосы.

Важнейшая часть процесса пайки серебром в домашних условиях – переход сплава из жидкого состояние в твердое. Сначала смесь плавится, а затем отливается в ингус.

Подготовка ложки заключается в следующем: на ее дно кладется картон прямоугольной формы, поверх него – пластина, чтобы ее края обворачивали края ложки. Картонные листы тщательно обжимаются, образуя ложе вогнутой формы.

Лом с пробой 875 смешивается с остальными частями. В качестве флюса выступает бура.

Пропорция серебра пробы № 875 и меди составляет ровно 4:1 (три медных пятака и один полтинник), буру добавляют из расчета одна часть на десять частей шихты.

Ингус или другую форму смазывают воском и ставят рядом с горелкой. Дело в том, что расплав ни в коем случае не должен остывать. Поэтому его выливают в хорошо нагретый ингус. Затем форму отправляют под холодную воду для охлаждения. Остывший брусок вынимается.

Технические характеристики припоев ПОС и ПОССу

Чтобы не расписывать все технические характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, просто приведу таблицу параметров. По ней можно определить температуру плавления, плотность, удельное электросопротивление, теплопроводность, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударную вязкость и твердость по Бринеллю припоев.

Анализ таблицы показывает, что самым легкоплавким среди списка является кадмиевый с характеристикой по температуре плавления 145 градусов Цельсия. Самым прочным является припой для пайки ПОССу 4-6 с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/кв. мм.

Низкотемпературные припои

Среди припоев существуют и такие, которые предназначены специально для пайки компонентов очень чувствительных к перегреву. Самым «высокотемпературным» среди низкотемпературных является ПОСК-50-18. Он имеет температуру плавления 142–1450C. В своём составе ПОСК-50-% олова и 18% кадмия. Остальные 32% приходится на свинец. Наличие в сплаве кадмия усиливает устойчивость к коррозии, но и придаёт ему токсичность.

Далее по убыванию температуры плавления идёт сплав РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%). Маркируется как ПОСВ-50. Температура его плавления ниже температуры кипения воды и составляет 90 – 940C. Он предназначен для пайки меди и латуни. В составе сплава РОЗЕ олово занимает 25%, свинец – 25%, висмут – 50%. Процентное соотношение металлов в сплаве может немного отличаться. Обычно указывается в графе «Состав» на упаковке.

Этот сплав очень популярен у радиомехаников и вообще у всех электронщиков. Применяют его для демонтажа/монтажа чувствительных к перегреву элементов. Кроме всего прочего, данный сплав идеально подходит для лужения медных дорожек только что изготовленной печатной платы.

Находит применение в плавких защитных предохранителях, которые можно обнаружить в любой радиоаппаратуре.

Ещё более низкотемпературным является сплав ВУДА (Sn 10%, Pb 40%, Bi 40%, Cd 10%). Его температура плавления 65 – 720C. Так как в сплаве ВУДА присутствует кадмий (10%), то он токсичен, в отличие от сплава РОЗЕ.

Стоит отметить, что сплавы РОЗЕ и ВУДА достаточно дороги.

Элементы: Кричащий металл – олово

Дата: 14.08.2019

Олово известно человеку с самых древних времён. О нём есть упоминание в Библии. Так как олово и медь были открыты много раньше железа, их сплав – бронза, возможно, самый первый «искусственный» материал, сделанный человеком. Относительно чистое олово было получено в 12 веке.

Олово (Sn) в Таблице Менделеева

До этого оно всегда содержало какое-то количество свинца. Слово олово – славянского происхождения. Международное название этого элемента – stannum – из латинского языка и обозначается символом Sn. В Таблице Менделеева олово стоит под номером 50, c атомной массой 118, 710 а. е. м. При нормальных условиях это пластичный и легкоплавкий металл серебристо-белого цвета.

При нормальных условиях олово — мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета.

Несмотря на то, что олово известно с незапамятных времён, его аллотропные разновидности были открыты относительно недавно. Аллотропией (от др.-греч. ἄλλος «другой» + τρόπος «свойство»)  в химии и геохимии называют способность одного химического элемента при определённых условиях являться в двух и более видоизменных формах, иногда настолько отличающихся друг от друга по свойствам, что их принимают за  разные вещества. Олово тому ярчайший пример, а незнание свойств его аллотропных разновидностей  приводило иногда к трагическим последствиям. В обычных условиях олово существует в виде т.н. β-модификации (белое олово или β-Sn), устойчивой выше +13,2 °C. Плотность β-Sn равна 7,2 г/см3. При сгибании прутков этой разновидности слышен характерный хруст, который называют «оловянный крик», издаваемый от взаимного трения кристаллов. При охлаждении белое олово переходит в α-модификацию (серое олово или α-Sn). Серое олово образует кристаллы со структурой похожей на алмаз.  Но, при этом,  переход β-Sn в α-Sn сопровождается увеличением удельного объёма на 25 %, и, как следствие, уменьшением плотности α-Sn до 5,7 г/см3, что приводит к рассыпанию олова в порошок. При температуре −33 °C скорость превращений максимальна. Более того, соприкосновение серого и белого олова приводит к «заражению» последнего и его рассыпанию. В 1911 году совокупность этих явлений немецкий химик и минералог Эрнст Коген назвал «оловянной чумой». В 1912 году из-за «оловянной чумы» погибла экспедиция Роберта Скотта к Южному полюсу, которая осталась без горючего из-за того, что швы топливных баков были запаяны белым оловом, но в условиях низких температур оно перешло в серую разновидность и рассыпалось.

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространённости в земной коре  занимает 47-е место со средним содержанием 8 г/т.  Главный промышленный минерал олова — касситерит SnO₂.

Кристаллы касситерита SnO₂, разм. 5х4,5х4 см. Провинция Юньнань, Китай.

Второстепенное значение имеют: станнин Cu₂FeSnS₄,  тиллит PbSnS₂ и другие минералы. Основные мировые месторождения олова находятся в Китае, Индонезии, Бразилии, России, Боливии.   В России запасы оловянных руд расположены на Дальнем Востоке.

Главные промышленные применения олова — изготовления тары для пищевых продуктов, припои для электроники, подшипниковые сплавы.

Заключение

Увеличение внимания современного производства к вопросам, связанным с охраной окружающей среды, а также к проблемам, связанным с сохранением здоровья населения, повлиял на состав материалов, применяемых в изготовлении электроники. Например, возрос интерес к технологии бессвинцового процесса пайки. Свинец является материалом, приносящим существенный вред здоровью человека, поэтому его перестали применять в электротехнике. Ужесточились требования к пайке, вместо опасного свинца стали использовать сплавы олова.

Чистое олово практически не используется в промышленности, поскольку возникают проблемы с развитием «оловянной чумы». Среди основных сфер применения данного редкого рассеянного элемента выделим изготовление сверхпроводящих проводов.

Покрытие чистым оловом контактных поверхностей позволяет увеличивать процесс пайки, защищать металл от процесса коррозии.

В результате перехода на бессвинцовую технологию многих производителей стали ими начало использоваться натуральное олово для покрытия контактных поверхностей и выводов. Подобный вариант позволяет по приемлемой стоимости получать качественное защитное покрытие. Благодаря отсутствию примесей, новая технология не только считается экологически безопасной, но и дает возможность получать отличный результат по приемлемой стоимости. Именно олово производители считают перспективным и современным металлом в электротехнике, радиоэлектронике.