Сплав меди и свинца: Leaded copper — Wikipedia

Медь и сплавы на медной основе » Все о металлургии

14.05.2015

Медь отличается от многих металлов высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью и хорошими пластическими свойствами при обработке давлением в холодном и горячем состоянии.
Нет ни одной отрасли промышленности, которая могла бы обходиться без меди и ее технических сплавов в виде полуфабрикатов (листов, лент, труб, прутков и проволоки) или в виде фасонных отливок.

Медь

В России медь производится в виде катодов и вайербарсов. Марки и химический состав меди приведены в табл. 24.
Медные катоды по своему химическому составу должны соответствовать маркам меди М0 и М1; по требованию потребителей допускается поставка катодов М2 и М3. Вайербарсы, предназначаемые для прокатки проволоки и прутков, изготовляются из меди марки Ml или поставляются строгаными из меди марки М2.
Кроме того, специальными техническими условиями предусмотрено получение медных катодов высокой частоты (не менее 99,993% Cu) повторным электролизом.
В зависимости от характера взаимодействия меди с примесями они по-разному влияют на физические, механические и технологические свойства меди.
Некоторые примеси, даже в незначительных количествах, резко снижают теплопроводность и электропроводность меди (рис. 19).

Примеси, образующие с медью легкоплавкие эвтектики или химические соединения, отрицательно влияют на процесс пластической деформации.
Алюминий в технической меди отсутствует, но попадает в нее с вторичной медью шихты (лом. отходы).
Примесь алюминия заметного влияния на механические и технологические свойства меди не оказывает, но повышает коррозионную устойчивость ее. Алюминий значительно понижает электропроводность и теплопроводность и ухудшает процессы пайки и лужения меди. Висмут и свинец практически не растворимы в твердой меди и дают с медью легкоплавкие эвтектики (температура плавления 270 и 326° соответственно). В системе медь — висмут эвтектическая точка отвечает содержанию 99,8% Bi, а в системе медь — свинец 99,96% Pb. Присутствие висмута и свинца даже в незначительных количествах делает невозможной горячую прокатку меди, так как эвтектика во время горячей прокатки находится в жидком состоянии, разъединяет кристаллы меди, отчего металл разрушается. Содержание висмута и свинца в меди, используемой для проката, допускается не более 0,003—0,005%.
Железо незначительно растворимо в твердой меди. С понижением температуры растворимость его падает. Примеси железа измельчают структуру меди, повышают прочность и снижают пластичность, электропроводность, теплопроводность и коррозионную стойкость меди.
Кислород всегда находится в технической меди, что обусловлено технологическим процессом ее получения. Кроме того, во время плавки и литья меди она окисляется кислородом воздуха.
Кислород мало растворим в меди в твердом состоянии, при 600° его растворимость равна 0,006% (рис. 20). С медью кислород образует закись меди, которая при 3,4% Cu2O (0,38% O2) дает с медью эвтектику с температурой плавления 1065° (рис. 21).

Эвтектика, состоящая из Cu + Сu2О, при значительном содержании заметно снижает пластичность и коррозионные свойства меди, а также затрудняет процессы пайки и лужения.
В литой меди эвтектика Cu + Cu2O имеет точечный характер и располагается по границам зерен.
Кислород заметно ухудшает электропроводность меди. Например, электропроводность меди, содержащей 0,22% кислорода, ниже на 6%. чем бескислородной меди.
Водород хорошо растворим как в твердой, так и в жидкой меди. При 400° растворимость водорода в 100 г меди составляет 0,06 cм3, а при 1000°—1,08 Влияние самого водорода на свойства меди незначительно, но при нагреве меди в восстановительной атмосфере, содержащей водород, он проникает в медь, реагирует с кислородом закиси меди и образует водяные пары (при содержании в меди 0,01% кислорода после отжига в водороде образуется 14 см3 водяных паров на 100 г меди). Водяные пары распирают металл, отчего в нем образуются трещины. Это явление носит название водородной болезни меди.
Сера образует с медью соединение Cu2S, которое ограниченно растворимо в жидком состоянии. В твердой меди сера практически нерастворима и выделяется в виде эвтектики Cu + Cu2S. Сульфид мели Cu2S вызывает хрупкость меди на холоду.
Сурьма растворима в твердой меди при температуре эвтектики 645° (до 9,5%), растворимость сурьмы с понижением температуры резко падает. На механические и технологические свойства сурьма влияет отрицательно, поэтому установлены очень жесткие нормы содержания примеси сурьмы в меди.
Сурьма сильно снижает электропроводность меди, поэтому является вредной примесью для проводников тока. В меди, идущей для изготовления проводников тока, содержание сурьмы допускается не более 0,002%.
Мышьяк в незначительном количестве не оказывает вредного влияния на механические и технологические свойства меди, но снижает ее электропроводность и теплопроводность. Мышьяк частично нейтрализует вредное действие кислорода, висмута и сурьмы, так как под влиянием мышьяка закись меди коагулирует в сфероиды.
Фосфор часто применяется как раскислитель перед разливом жидкого металла. Фосфор ограниченно растворим в меди в твердом состоянии (рис. 22), он сильно понижает электропроводность и теплопроводность, но положительно влияет на механические свойства и повышает жидкотекучесть меди.

Олово, цинк, никель, если присутствуют в меди в незначительных количествах, полностью входят в соответствующие твердые растворы и не ухудшают механические и технологические свойства меди. Однако все эти элементы в той или иной степени снижают электро-и теплопроводность меди.
Чистая медь обладает сравнительно невысокой прочностью (предел прочности при растяжении 22 кг/мм2) и высокой пластичностью (относительное удлинение 50%). Наклепом можно повысить прочность меди, при этом электропроводность ее несколько снизится (на 1—3%).

Сплавы на медной основе

Значительное количество меди применяется в промышленности не в чистом виде, а в виде сплавов на медной основе. В зависимости от добавок к меди получают сплавы с различными свойствами (высокопрочные, антифрикционные, химически стойкие и др.). Широкое применение для изготовления полуфабрикатов и фасонного литья получили сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, свинцом, никелем и марганцем.
Сплавы на медной основе делятся на две большие группы; латуни и бронзы.
Латуни — сплавы меди с цинком — подразделяются на простые, состоящие только из двух компонентов (меди и цинка), и специальные — многокомпонентные, в которые, наряду с медью и цинком, входят алюминий, марганец, никель, олово, кремний, железо и другие элементы.
Диаграмма состояния сплавов меди с цинком приведена на рис. 23; эта система включает пять простых перитектических диаграмм.

Широкое применение нашли сплавы области твердого раствора (до 39% Zn) и сплавы, содержащие более 39% Zn и имеющие двухфазную структуру α+β или однофазную β.
Сплавы α-области пластичны и легко обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии, хорошо поддаются пайке, лужению и сварке.
Сплавы двухфазные α+β и однофазные β обладают невысокой пластичностью в холодном состоянии и хорошо обрабатываются давлением в горячем состоянии.
Вредными примесями в латунях являются висмут, сурьма, сера и свинец (для α-латуней). Железо в сочетании с марганцем, никелем и алюминием благоприятно влияет на механические и технологические свойства латуней; такие латуни получили широкое применение в промышленности. В сочетании с кремнием железо влияет отрицательно на свойства латуней. Содержание железа в латунях, идущих для изготовления антимагнитных деталей, допускается не более 0,03%, так как при более высоком содержании железа в латунях обнаруживаются магнитные свойства.
Латуни при наличии внутренних остаточных растягивающих напряжений, возникающих в результате холодной обработки сплавов давлением, подвержены так называемомy «сезонному растрескиванию», которое наблюдается при работе или хранении изделий из латуни во влажной атмосфере, содержащей сернистый газ, пары аммиака или ртутных солей. Это явление получило свое название в связи с тем, что в весеннее и осеннее время года латунь растрескивается более интенсивно. Отжиг латуни при 270—300° снимает в значительной степени растягивающие напряжения и увеличивает устойчивость латуни против растрескивания.
Механические свойства латуней сильно зависят от содержания в них цинка. На рис. 24 представлена такая зависимость для деформированного на 40% сплава и отожженного при 550°. В сильной степени от содержания цинка в сплаве зависят и физические свойства сплавов (рис. 25).

В России выпускается ряд латуней стандартных марок, химический состав и примерное назначение которых приведено в табл. 25.
Предел прочности при растяжении томпаковых латуней, содержащих 80% и более меди в мягком, отожженном состоянии, составляет 24—28 кг/мм2 в твердом, наклепанном, — 45—56 кг/мм2, твердость по Бринелю в отожженном состоянии 50—60 кг/мм2 и в твердом — 100—140 кг/мм2; соответственно относительное удлинение колеблется от 44 до 52%для отожженной и от 2 до 10% для нагартованной латуни. Такие значительные колебания механических свойств для мягких и твердых изделий из латуни зависят от температуры отжига и степени деформации испытываемых образцов. Предел прочности и твердость наклепанных изделий из простых латуней, содержащих от 60 до 70% меди, несколько выше, чем изделий из томпаковых латуней (предел прочности до 65 кг/мм2, а твердость по Бринелю до 140—150 кг/мм2).
Специальные многокомпонентные деформируемые латуни на основе меди с различными добавками обладают высокой пластичностью и в-большинстве случаев более высоким пределом прочности и большей твердостью, чем простые латуни.

Алюминиевые латуни, содержащие в качестве легирующей добавки от 0,5 до 3% алюминия, обладают повышенной прочностью, твердостью и коррозионной стойкостью; они хорошо обрабатываются в горячем состоянии и могут подвергаться термической обработке.
Латунь типа ЛА77-2, содержащая от 1,75 до 2,5% алюминия, обладает в твердом состоянии пределом прочности до 58 кг/мм2, относительным удлинением 10% и твердостью по Бринелю 106 кг/мм2, а в мягком состоянии соответственно σb = 38 кг/мм2, δ =50% и Нв = 65 кг/мм2. Эта латунь подвержена сезонному растрескиванию и потому хранить ее в наклепанном состоянии не рекомендуется. Добавка железа в алюминиевые латуни измельчает структуру и улучшает механические свойства, а добавка никеля, кроме того, повышает сопротивление коррозии.
Марганцевые латуни отличаются повышенной прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью, а с добавкой железа получают хорошие антифрикционные свойства.
Никелевые латуни имеют повышенные механические свойства и стойки против коррозии.
Оловянные латуни или «морские латуни» коррозионностойки в условиях морской воды и влажного морского воздуха; высокомедистые, содержащие олово (марки Л090-1), обладают, кроме того, хорошими антифрикционными свойствами.
Свинцовые латуни при обработке резанием образуют мелкую сыпучую стружку, что позволяет вести обработку их при высоких скоростях. Кроме того, свинцовые латуни часто используются как антифрикционный материал.
Кремнистые латуни отличаются хорошими химическими и литейными свойствами, хорошо обрабатываются резанием и свариваются. Кремний придает латуни жидкотекучесть, что позволяет отливать изделия из нее с тонкими стенками и сложной конфигурации. Добавка свинца в кремнистую латунь придает ей хорошие антрифрикционные свойства.
Литейные латуни, изготовляемые главным образом из шихтовых ломов и отходов цветных металлов (вторичных цветных металлов), состоят из двух-пяти компонентов и допускают значительное количество примесей (больше, чем деформируемые латуни), так как к этим латуням предъявляются менее высокие требования по пластичности.
Литейные латуни используются как антифрикционный материал для изготовления втулок и подшипников, а также для отливки различной арматуры и деталей машин. Детали из литейных латуней отливают центробежным способом, под давлением, в кокиль или землю.
Механические свойства литых латуней зависят от того, каким способом они отлиты. При отливке в кокиль механические свойства их получаются более высокими, чем при отливке в землю.
В табл. 26 приведены составы, механические свойства и назначение некоторых специальных латуней.

Бронзы — сплавы на медной основе, в которых основными легирующими компонентами являются олово, алюминий, кремний и другие (кроме цинка). Бронзы делятся на оловянные и безоловянные или специальные.
Алюминиевые бронзы — группа сплавов на медной основе, содержащих от 4 до 11% алюминия. На рис. 26 приведена диаграмма состояния медь — алюминий, по которой видно, что в меди растворяется 9,4% алюминия
Сплавы однофазной области отличаются высокой пластичностью и обрабатываются давлением; сплавы двухфазной области обладают более высокой прочностью, чем однофазной, но имеют пониженную пластичность и применяются главным образом как литейные.
Алюминиевые бронзы обладают также высокими антифрикционными свойствами и коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, морской воде и других агрессивных средах, морозостойки и немагнитны.
Благодаря положительным свойствам и невысокой стоимости алюминиевые бронзы получили широкое распространение. Однако они не устойчивы в условиях перегретого пара и с большим трудом поддаются пайке.
Механические свойства алюминиевых бронз сильно зависят от их химического состава: с повышением содержания алюминия растет прочность и твердость, но снижается удлинение и ударная вязкость (рис. 27).

Легирующие добавки существенно изменяют механические свойства алюминиевых бронз.
Железо на алюминиевые бронзы влияет благоприятно: задерживает рекристаллизацию и измельчает зерно, вследствие чего улучшаются их механические свойства. Алюминиевые бронзы с присадками железа применяются для изготовления деталей ответственного назначения.
Добавки никеля повышают механические свойства, жаростойкость и коррозионную устойчивость алюминиевых бронз; добавка марганца повышает их коррозионную стойкость, морозостойкость и улучшает обрабатываемость в горячем и холодном состоянии.
Алюминиевые бронзы с добавками свинца применяются для изготовления подшипников и втулок, так как свинец повышает антифрикционные свойства этих бронз. Однако в деформируемых алюминиевых бронзах свинец является вредной примесью, так как он сообщает им хрупкость при горячей обработке.
Сурьма, мышьяк, висмут, сера, фосфор и цинк — вредные примеси, так как понижают механические и технологические свойства алюминиевых бронз.
Химический состав и механические свойства алюминиевых бронз некоторых марок приведены в табл. 27.

Бериллиевые бронзы очень хорошо сочетают высокие механические и физические свойства. Эти бронзы обладают высокой прочностью, твердостью, упругостью, теплопроводностью, износоустойчивостью и коррозионной стойкостью, поддаются закалке и облагораживанию.
Бериллиевые бронзы применяются главным образом для изготовления пружин.
Обычно в бронзе содержится 2—2,5% бериллия; зависимость механических свойств бериллиевых бронз от содержания бериллия показана на рис. 28.
Никель (до 0,15—0,35%) и кобальт улучшают качество бериллиевой бронзы, так как они задерживают рекристаллизацию и способствуют образованию однородной структуры. Ho повышенное содержание никеля ухудшает качество бронзы.
Бериллиевые бронзы с присадками никеля по механическим свойствам приближаются (предел прочности 140 кг/мм2 и выше) к специальным сталям.
Марганец может частично заменить в бериллиевой бронзе дорогостоящий бериллий. Примеси железа, кремния, фосфора и магния отрицательно влияют на свойства бериллиевой бронзы, еще более вредны примеси свинца, висмута и сурьмы.
Кремнистые бронзы с добавками марганца или никеля обладают хорошими механическими и антифрикционными свойствами, износоустойчивы и коррозионностойки, хорошо паяются, свариваются и обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии. Изменение механических свойств в зависимости от содержания кремния характеризуется кривыми, приведенными на рис. 29.

Добавка марганца и особенно никеля облагораживает кремнистые бронзы, улучшает их механические и коррозионные свойства; закалка этих бронз при 800° делает их мягкими и пластичными, а отжиг при 500° в несколько раз увеличивает их прочность и твердость- Примесь олова (до 0,5%) повышает коррозионную стойкость, железо (более 0.2%) — значительно снижает ее. Цинк (до 0,8%) в кремнистых бронзах повышает механические, технологические и коррозионные свойства. Свинец для деформируемых кремнистых бронз — вредная примесь, так как при горячей обработке такие бронзы разрушаются. В литейных кремнистых бронзах свинец улучшает антифрикционные свойства и обрабатываемость резанием.
Алюминий делает бронзу пористой, мешает пайке и сварке ее. Примеси висмута, мышьяка, сурьмы, серы и фосфора в кремнистой бронзе отрицательно влияют на ее механические и технологические свойства.
Марганцевые бронзы, содержащие медь и кремний, характеризуются повышенной жаропрочностью, стойкостью против коррозии и высокими механическими свойствами, хорошо поддаются деформации (допускают обжатие при холодной прокатке до 80%). Эти бронзы применяются для изготовления деталей, которые работают при повышенных температурах и от которых требуются высокие механические свойства и коррозионная стойкость.
Механические свойства марганцевых бронз в зависимости от содержания марганца приведены на рис. 30.

Хромовые и кадмиевые бронзы обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью, хорошими механическими свойствами и поддаются термической обработке. Применяются эти бронзы для изготовления коллекторов электромоторов и других деталей, работающих на истирание.
Примеси свинца, висмута и сурьмы снижают термические свойства хромовых и кадмиевых бронз, а серебро (до 0.2%) повышает их термические свойства.
Свинцовые бронзы содержат обычно 30—60% свинца и 40—70% меди. Они состоят из кристаллов чистой меди и свинца и имеют очень большой интервал кристаллизации (более 700°). Эти бронзы обладают хорошими антифрикционными свойствами, но требуют очень больших скоростей охлаждения (до 500° в минуту), в противном случае свинец коагулирует в крупные скопления.
Добавка никеля (до 2,5%) способствует более равномерному распределению свинца в бронзе; фосфор (до 0,3%) улучшает ее механические и антифрикционные свойства; примеси железа, алюминия и серы ухудшают антифрикционные и литейные свойства, усиливают ликвацию, а сера, кроме того, способствует образованию пористости. Так как свинцовые бронзы обладают низкими механическими свойствами (предел прочности 6 кг/мм2, относительное удлинение ~5%), то при изготовлении вкладышей подшипников эту бронзу заливают тонким слоем на стальную ленту.
Оловянные бронзы — сплавы меди с оловом — известны с глубокой древности. В настоящее время ввиду высокой стоимости олова применение оловянных бронз значительно сократилось. Они во многих случаях заменены безоловянными бронзами, физические и механические свойства которых не только не уступают свойствам оловянных, но иногда и превосходят их.
Олово ограниченно растворяется в меди: при 520° граница насышения области твердого α-раствора простирается до 15,8% олова (рис. 31).

Оловянные бронзы обладают хорошими механическими, антифрикционными и литейными свойствами, значительно более стойки против коррозии, чем медь и латунь. С увеличением содержания олова возрастает прочность и твердость сплавов, но при этом, как видно на рис. 32, снижается их пластичность. Содержание олова в литейных бронзах обычно колеблется в пределах 3—11%, а обрабатываемых давлением — 4—8%.
Оловянные бронзы в зависимости от предъявляемых к ним требований имеют в своем составе, наряду с оловом, фосфор, цинк, свинец и никель, изменяющие механические и технологические свойства бронз.
Оловянные литейные бронзы изготовляются обычно из лома и отходов цветных металлов и сплавов и предназначаются для производства фасонных отливок. Эти бронзы имеют незначительную объемную усадку, что позволяет получать очень сложные отливки с резкими переходами от тонких сечений к толстым.

К недостаткам оловянных бронз следует отнести их небольшую жидкотекучесть, а главное — склонность к «обратной ликвации», т. е. к перемещению (при остывании отливки) легкоплавкой составляющей, обогащенной оловом, от центра к периферии отливки. От этого химический состав и механические свойства отливки становятся неравномерными, кроме того, в отливках образуется мелкая пористость вследствие большого интервала кристаллизации сплавов (до 150—160°). Путем различных добавок и повышенных скоростей охлаждения удается устранить пористость отливок.
Добавка в оловянные бронзы фосфора значительно увеличивает их прочность, твердость и особенно устойчивость против истирания, повышает жидкотекучесть; кроме того, фосфор — очень хороший раскислитель, препятствующий образованию хрупкой, очень твердой составляющей сплава SnO2 (ангидрид оловянной кислоты), которая снижает антифрикционные свойства оловянных бронз. В оловянных бронзах, обрабатываемых давлением, количество фосфора не должно превышать 0,5%, а в литейных и антифрикционных — 1,2%.
Никель в оловянных бронзах—полезная примесь, так как он повышает механические и коррозионные свойства и измельчает зерно. Повышенное содержание никеля (более 1%) снижает технологические свойства бронзы при обработке давлением.
Свинец практически не растворяется в оловянной бронзе в твердом состоянии и при затвердевании выделяется между дендритами в виде самостоятельной фазы. Механические свойства под влиянием свинца снижаются, но сильно повышаются антифрикционные свойства, а также плотность бронзы и способность ее к обработке резанием.
Железо в деформируемых бронзах в количестве до 0,03% является полезной примесью, так как оно измельчает структуру и повышает механические свойства.
Цинк уменьшает интервал кристаллизации и склонность бронзы к газонасыщению и образованию пор, повышает жидкотекучесть, т. е. улучшает технологические свойства бронзы, почти не изменяя при этом ее механические свойства.
Примеси алюминия, кремния и магния вредны в оловянных бронзах, так как при плавке и литье легко окисляются, образуя тугоплавкие окислы, которые располагаются по границам кристаллов, отчего нарушается связь между кристаллами, понижается прочность сплава и появляется пористость; кроме того, затрудняется пайка бронзы.
Примеси висмута, сурьмы, мышьяка и особенно серы вредны для бронз, обрабатываемых давлением, так как эти примеси придают сплавам хрупкость.
Химический состав и механические свойства некоторых оловянных бронз приведены в табл. 28.

В последние годы широкое применение находит сплав меди с кадмием (0,9—1,2% кадмия, остальное медь) для изготовления шин, коллекторных пластин, электродов и роликов контактных сварочных машин. В настоящее время ведутся исследования и опробования меднокадмиевых троллейных проводов.
Сплав меди с кадмием обладает очень высокой износоустойчивостью и твердостью (Нв до 140 кг/мм2, но пониженной электропроводностью (добавка 1—1,2% кадмия снижает электропроводность меди на 20—25%).
В связи с быстрым износом медных троллейных проводов, работающих на истирание, ведутся работы по изысканию рационального сплава меди с кадмием, обладающего высокой электропроводностью и устойчивостью против истирания.

• Титан и его сплавы
• Магний и его сплавы
• Алюминий и его сплавы
• Цветная металлургия в 1959-1965 гг
• Черная металлургия в 1959-1965 гг
• Редкоземельные элементы
• Индий, галлий, таллий
• Селен и теллур
• Ниобий и тантал
• Цирконий

Сплав Меди, Олова И Свинца ответы

Сплав Меди, Олова И Свинца ответы. Обновленные и проверенные решения для всех уровней CodyCross Аквапарк группа 757

Ответ

Сплав меди, олова и свинца Ответ

Б
Р
О
Н
З
А

В Его День Рождения Отмечают День Русского Языка

Все Камни В Море Такие

CodyCross Аквапарк группа 757

CodyCross Аквапарк группа 757 ответы

следующий

Планета Земля
Подводный мир
Изобретения
Времена года
В цирке
Транспорт
Кулинарное искусство
Спорт
Фауна и Флора
Древний Египет
Парк развлечений
Средневековье
Париж
Казино
В библиотеке
Научная лаборатория
На дворе 70-е
Зоомагазин
Нью-Йорк, Нью-Йорк!
В кинотеатре
Прекрасный Рим
Дикий Запад
В аэропорту
На ферме
Лондон
В универмаге
Показ мод
На курорте
Удивительная Япония
Концертный зал
Телестудия
Дом, милый дом
Круизный лайнер
Греция
Мир маленьких вещей
Путешествуем на поезде
Музей искусств
Тур по Бразилии
Восьмидесятые
Время СПА
Приключения в кемпинге
Поездка в Испанию

404 Cтраница не найдена

Размер:

AAA

Цвет:
C
C
C

Изображения

Вкл.
Выкл.

Обычная версия сайта

Найти ближайший филиал
Версия для слабовидящих

Версия для слабовидящих

КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ
АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ

Сохраняя традиции, вместе создаем будущее!

Не хватает прав доступа к веб-форме.

Выше сщщбщение успешно отправлено.

• 
  Сведения об ОО
  • Основные сведения
  • Структура и органы управления
  • Документы
  • Образование
  • Образовательные стандарты
  • Руководство. Педагогический состав
  • Педагогический состав
  • МТО и оснащенность ОП
  • Стипендия и иные виды материальной поддержки
  • Платные образовательные услуги
  • Финансово-хозяйственная деятельность
  • Вакантные места для приёма (перевода)
  • Противодействие коррупции
  • Бесплатная юридическая помощь
  • Награды, достижения ОО
  • Инновационная деятельность
  • Доступная среда
  • Международное сотрудничество

• 
  Летопись техникума
  • Страницы летописи
  • Руководители
  • Нам есть у кого учиться
  • Педагоги техникума
  • Наша гордость — выпускники
  • Достижения
  • СМИ о техникуме
  • Хранители нашей истории

• 
  Абитуриентам
  • Прием 2022
  • Дни открытых дверей
  • Специальности/профессии
  • Общежитие
  • Правила и условия приема
  • Документы для поступления
  • Подать заявление онлайн
  • Студенческая жизнь
  • Приемная комиссия
  • Мониторинг подачи заявлений и документов
  • Зачисление
  • Фото-экскурсия
  • Инклюзивное образование
  • Целевое обучение

• 
  Студентам
  • Расписание
  • Заочное отделение
  • Документы
  • Студенческая жизнь
  • Государственная итоговая аттестация
  • Центр профориентологии
  • Стипендия и иные виды материальной поддержки
  • Спорт
  • Конференции и олимпиады
  • Советы психолога
  • Сайты преподавателей
  • ЕГЭ для студентов учреждений СПО
  • Воспитательная работа
  • Целевое обучение

• 
  Выпускникам
• 
  Сотрудникам
  • Документы
  • Методическая служба

• 
  Родителям
  • Телефонный справочник
  • Информация для Родителей
  • Специальности / профессии

• Главная
• ›
• Дистанционное обучение

Свинцовые латуни — свойства и применение

Фазовый и химические состав

Свинцовые латуни — это медно-цинковые сплавы, в которых добавлен третий легирующий элемент — свинец. В латуни ЛЖС добавлен четвертый элемент — железо. В остальных свинцовых латунях элементы кроме меди, цинка и свинца — это примесные атомы, количество которых не должно превышать проценты по стандарту качества. Свинец в латуни улучшают обрабатываемость резанием. Обрабатываемость сплава Л63-3 принято эталонной за 100%. Высокие антифрикционные свойства свинцовых латуней используют для изготовления деталей, работающих в условиях трения.

Cистема Cu-Zn-Pb определяет фазовый состав свинцовых латуней. В твердом состоянии свинец не растворяется в меди, медно-цинковом α и β-твердых растворах и в любых промежуточных фазах системы Cu-Zn. Добавки свинца к медно-цинковым сплавам не сдвигают границы двухфазной области α + β. Количество α и β-фаз будет определять процентное содержание цинка как в простых латунях. Даже малые количестве свинца выделяются в отдельную фазу, которая состоит из чистого Pb и превращает однофазную область α-твердого раствора системы Cu-Zn в двухфазную область α + Pb, а двухфазную область α + β — в трехфазную область α + β + Pb тройной системы Cu-Zn-Pb. Температуры плавления эвтектики α + Pb составляет ∼327°С. При превышении эвтектической температуры, свинец переходит в жидкую фазу чистого свинца в двухфазных и трехфазных областях тройной системы Cu-Zn-Pb.

Количество цинка в составе латуни ЛС74-3 определяет её в область первичной кристаллизации α-твердого раствора тройной системы Cu-Zn-Pb. После кристаллизации латунь ЛС74-3 состоит из двух фаз α + Pb. Двухфазную структуру α + Pb твердого раствора образуется в латунях ЛС64-2 и ЛС63-3. По аналогии с однфазными простыми латунями ( например Л63), свинцовые латуни ЛС74-3, ЛС64-2 и ЛС63-3 классифицируют как α-сплавы с включениями нерастворимого свинца.
Химические составы латуней ЛС60-1, ЛС59-1 и ЛС59-3 находятся при температуре 20°С в трехфазной области α + β + Pb, и их классифицируют как двухфазные α + β-латуни с включениями нерастворимого свинца в обоих фазах.

Химический состав свинцовых латуней

Марка	Массовая доля, %												Расчетная плотность, г/см3	Сортамент
	Элемент											Сумма прочих элементов
	Сu	Рb	Fe	Sn	Ni	Al	Si	Sb	Bi	P	Zn
Ост. — Ост. цинк Zn В свинцовых латунях допускается массовая доля никеля не более 0,5 %, в латунях марок ЛС59 — 1, ЛС59 — 1В, ЛС58 — 2 и ЛС58 — 3 — не более 1% за счет массовой доли меди, которую не учитывают в общей сумме прочих элементов. В латуни марки ЛС59 — 1 сумма элементов олова и кремния должна быть не более 0,5%. В латунях всех марок можно определять массовую долю олова, алюминия, марганца и кремния. В латуни марки ЛС58 — 2 массовая доля сурьмы при изготовлении прутков допускается не более 0,1%. Расчетная плотность указана для расчета справочной теоретической массы изделий. Знак « — » обозначает, что данный элемент не нормируется и входит в сумму прочих элементов. Примеси не должны превышать концентрации, указанные в таблице Примеси, не указанные в таблице, учитывают в сумме прочих элементов, перечень которых определяют согласованием между потребителем и изготовителем.
ЛС74 — 3	72,0 — 75,0	2,4 — 3,0	0,1	—	—	—	—	0,005	0,002	0,01	Ост.	0,25	8,5	Ленты, полосы, прутки
ЛС64 — 2	63,0 — 66,0	1,5 — 2,0	0,1	—	—	—	—	0,005	0,002	0,01	Ост.	0,3
ЛС63 — 3	62,0 — 65,0	2,4 — 3,0	0,1	0,10	—	—	—	0,005	0,002	0,01	Ост.	0,25	8,5	Ленты, полосы, прутки, проволока
ЛС60-1	59,0 — 60,0	0,6 — 1,0	0,15	0,2	—	—	—	0,005	0,002	0,01	Ост.	0,5	8,4	Прутки, проволока
ЛС59 — 1В	57,0 — 61,0	0,8 — 1,9	0,5	—	—	—	—	0,01	0,003	0,02	Ост.	1,5	8,4	Прутки
ЛС59 — 1	57,0 — 60,0	0,8 — 1,9	0,5	0,3	—	—	—	0,01	0,003	0,02	Ост.	0,75	8,4	Листы, ленты, полосы, прутки, профили, трубы, проволока, поковки
ЛС58 — 2	57,0 — 60,0	1,0 — 3,0	0,7	1,0	0,6	0,3	0,3	0,01	—	—	Ост.	0,3	8,4	Полосы, прутки, проволока
ЛС58 — 3	57,0 — 59,0	2,5 — 3,5	0,5	0,4	0,5	0,1	—	—	—	—	Ост.	0,2	8,45	Прутки
ЛС59 — 2	57,0 — 59,0	1,5 — 2,5	0,4	0,3	0,4	0,1	—	—	—	—	Ост.	0,2	8,4	Прутки
ЛЖС 58 — 1 — 1	56,0 — 58,0	0,7 — 1,3	0,7 — 1,3	—	—	—	—	0,01	0,003	0,02	Ост.	0,5	8,4	Прутки

Влияние свинца на технологические свойства

Свинец практически не растворяется в меди. Он выделяется в виде дисперсных частиц в объеме и по границам зерен. Частицы свинца создают ломкость стружки при механической обработке. При обработке резанием свинцовых латуней образуется сыпучая стружка без завитков. Детали из этих латуней изготовливают на станках-автоматах при высоких скоростях резания. Второе народное название свинцовых латуней — сыпучка.

При изготовлении мелких деталей в микротехнике и приборостроении важно получить в заготовках размер зерна α-фазы от 10 до 50 мкм при среднем диаметре частиц свинца 1—5 мкм. Для этого применяют латуни с высоким содержанием свинца (ЛС63-3, ЛС58-3), которые удовлетворяют требованиям по однородности химического состава и внутренней структуре: размерам и распределению частиц свинца, количеству и распределению β-фазы, размерам зерна α-фазы

В α-латунях ЛС74-3, ЛС64-2, ЛС63-3 горячая прокатка не производится из-за включения свинца. Горячую деформацию латуней проводят при температурах выше эвтектической температуры плавления свинца в медно-цинковом растворе, поэтому существует опасность оплавления свинца по границам α-зерен и получения дефектной конечной структуры. В холодном состоянии обрабатываемость давлением у них хорошая.

Двухфазные α + β-латуни ЛС60-1, ЛС59-1 и ЛС59-3 хорошо прокатываются в горячем состоянии. При нагреве проходит перекристаллизации α → β и свинцовые включения оказываются внутри β-зерен, а не на границах, как в α-латунях. Двухфазная латунь ЛС59-1 «сыпучка» — наиболее распространенный сплав из-за комбинации технологических м механических свойств: она отлично переносит горячую обработку давлением, удовлетворительно — холодную, отлично обрабатывается резанием.

Обзор сплавов олова.

Статья

ПРОДУКЦИЯ   Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

8 (800) 200-52-75 (495) 366-00-24 (495) 504-95-54 (495) 642-41-95 e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] В статье приведен обзор сплавов на основе олова. Рассмотрены припои, бронзы, баббиты и пьютеры. Описываются их марки, свойства, применение Олово — это металл, для которого характерны устойчивость к образованию коррозии и экологичность (нетоксичность). Благодаря этим качествам его широко используют в пищевой и электронной промышленности. Довольно часто олово выступает составляющим элементом металлосплавов. Оловянные сплавы по сфере применения классифицируются на подшипниковые, легкоплавкие и припои. На основе олова производятся баббиты, бронза, припои и пьютеры. Каждый из них имеет свой специфический химический состав, свойства и сферу применения. Баббиты Баббиты производятся на базе олова (или свинца). Их применяют как напыленный или залитый слой. На сегодняшний день существует несколько вариаций химического состава баббитовых сплавов. Наиболее применяемыми считаются следующие: 90% олова и 10% меди — баббиты на основе олова с добавлением меди; 89% олова, 7% сурьмы и 4 % меди — оловянный сплав с добавлением сурьмы и меди; 80% свинца, 15% сурьмы и 5% олова. — баббиты на основе свинца с добавлением сурьмы и олова. Легирующими присадками могут выступать в этих сплавах различные металлы. Баббиты плавятся при температуре от 300 градусов Цельсия. Как уже было отмечено выше, в основе этих материалов лежит олово. Маркируются они как Б88, Б83, Б83С. Данные сплавы применяются в целях повышения вязкости и, напротив, снижения коэффициента трения. Если сравнить эти показатели у оловянного и свинцового баббита, то первый отличается большой стойкостью к появлению коррозии, теплопроводностью и прочностью к различного рода воздействиям. Сплавы на основе свинца имеют высокие температуры применения (даже выше, чем у оловянных баббитов). Они используются при изготовлении подшипников для двигателей дизельного типа. Также свинцовые баббиты применяют в производстве прокатных станов. Рисунок 1. Подшипник скольжения Для всех баббитов характерен такой значительный минус, как малое сопротивление усталости. Незначительная степень прочности этих лигатур позволяет применять их лишь в производстве подшипников, которые, напротив, отличаются износостойким и надежным корпусом, выполненным из стали или бронзы. Долговечность подшипников напрямую зависит от толщины слоя баббитового сплава, залитого на вкладыш из стали. И, соответственно, чем тоньше баббитовый слой, тем меньше срок эксплуатации подшипника. Рисунок 2. Оловянные баббиты Бронзы Другим распространенным видом оловянных сплавов является бронза – оловянно-медный сплав. В принципе, под бронзой подразумевают также и медные сплавы в сочетании с другими элементами. В составе любого типа бронзы содержатся незначительные пропорции различных добавок (цинка, свинца, фосфора и других элементов). Известную всем бронзу человечество начало изготавливать еще в эпоху Бронзового века. Ее применяли достаточно долгий период времени. Осталась она востребованной и при Железном веке. Она плавится при 930—1140 °C. А плотность бронзы равна 7800-8700 кг/м3. Если изначально в мире была востребована мышьяковая бронза, то с развитием гужевого транспорта и внешней экономики в ряде стран мира начали применять оловянную бронзу. Особенно актуально было использование данного сплава в стремительно развивающейся сфере крупной промышленности. Правда, в последние десятилетия ее начали вытеснять неоловянные сорта бронзы (алюминиевые, медные и др.). Считается, что они превосходят оловянный сплав по своим свойствам. Что из себя представляет оловянная бронза? Это медно-оловянный сплав, в котором меди содержится в большем количестве, нежели олова. Положительными свойствами данного сплава можно назвать такие его качества, как: Твердость; Прочность; Легкоплавкость. Оловянная бронза обладает данными свойствами в большей степени, нежели чистая медь. Данный сплав устойчив к затачиванию и другим видам обработки. Это говорит о том, что он относится к литейным металлам. Усадка у бронзы сравнительно низкая. Она составляет всего 1% (к примеру, у латуни и чугуна она равна 1,5%, у стали – превышает 2%). Это позволяет применять оловянные бронзы для изготовления отливок. Их плюсами являются такие качества, как устойчивость к образованию коррозии и отличные антифрикционные свойства. Это объясняет использование данных сплавов в химической промышленности. В частности, их применяют для изготовления литой арматуры. Не менее популярны оловянные бронзы и в других промышленных отраслях. Легирующими компонентами в данных сплавах выступают такие элементы, как: Цинк; Никель; Фосфор; Свинец; Мышьяк. И другие металлы. Содержание цинка в бронзах не превышает 10%. Такое незначительное содержание данного компонента никак не влияет на качества этих сплавов. При этом его использование помогает снизить расходы на изготовление оловянных бронз и повышает их устойчивость к коррозии. Добавление в качестве легирующих компонентов свинца и фосфора положительно сказывается на антифрикционные свойства данных сплавов. К тому же так оловянные бронзы легче поддаются резке и давлению. Их маркировка представлена следующим образом: Бр ОФ 6,5-0,15; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ10-2; Бр.ОФ 10-1; Бр.ОНС 11-4-3. Сегодня эти сплавы широко применяются в транспортной промышленности. Устойчивость оловянных бронз к ржавчине и механическим повреждениям позволяет использовать их в производстве деталей машин. Производимые элементы относятся к расходным материалам, поскольку необходима их регулярная замена. Бронза отличается долговечностью. Она устойчива к атмосферным осадкам и механическим воздействиям. Изделия, выполняющие декоративную функцию в театрах и дворцах, также производятся из бронз. Рисунок 3. Изделия из бронзы для нефтегазового оборудования Пьютер Пьютером называется сплав олова с такими элементами периодической системы, как медь, сурьма и висмут. Иногда олово смешивают со свинцом. Сплав маркируется символами JJ. Пьютер плавится уже при 170-230 градусах. Следует отметить внешнюю эстетичность данных сплавов. Их легко полировать. Пьютеры необходимы при изготовлении декоративной посуды. Также сплавы используются в производстве различных украшений. Одним из существенных минусов изделий, изготавливаемых с применением пьютеров, является их низкая устойчивость перед так называемой оловянной чумой. Еще один не менее значимый недостаток данных сплавов – их токсичность. В некоторых странах (к примеру, в Англии) их запретили к использованию. Однако пьютер все же содержится в изделиях, относящихся к антиквариату. Припои Припои – это тоже лигатуры/сплавы.Они бывают легкоплавкими и твердыми. К первой группе относятся оловянно-свинцовые сплавы. В них также включают и другие элементы. Однако, как правило, их содержание в припоях бывает незначительно. Легирующие элементы обычно добавляют в данные сплавы для улучшения показателей тех или иных свойств (антикоррозийной защите, прочности и т.д.). Легкоплавкие припои используются для монтажа и сборки радиоаппаратуры и различной электроники. Хотя они не такие прочные, как твердые сплавы, однако для данных целей они наиболее приемлемы. Их температура плавления составляет 300-450 градусов Цельсия (иногда меньше). На сегодняшний день более популярной и востребованной считается припой марки ПОС. В маркировочных таблицах можно заметить несколько ПОС с различными номерами, следующими за данной аббревиатурой. Эти цифры являются показателями объема олова в них. К примеру, в припоях марки ПОС-40 количество олова составляет 40% от общего объема. Кстати, те сплавы, в которых содержится много олова, отличаются ярким металлическим блеском. Особенно значительно содержание данного элемента в марках ПОС-61 и ПОС–90. Те же сплавы, в составе которых преобладает свинец (а не олово), имеют матовую поверхность темно-серого цвета. Еще одна их отличительная особенность – хорошая пластичность. Те припои, в которых больше олова, жестки и прочны. Их невозможно легко и быстро погнуть. Оловянно-свинцовые припои находят применение в самых разных отраслях промышленности. Так, ПОС-90 используют при восстановлении пищевой посуды и медицинских приборов и устройств. Низкое содержание известного своей токсичностью свинца (10%) позволяет применять данные сплавы для вышеназванных целей; ПОС-40 используется в процессе запаивания электроприборов и различных деталей из оцинкованного железа. Он подходит для ремонта радиаторов отопления и труб из латуни и меди; ПОС-30. Часто используется в производстве кабелей и обработки листового цинка. Его полное плавление происходит при температуре в 220-265 градусов Цельсия; ПОС-61. Аналогичен с ПОС-60. Практически один и тот же сплав. Применяется для запаивания печатных плат радиоприборов. Довольно часто используется при сборке электронного оборудования. Он начинает плавиться при 183 градусах Цельсия и выше. При 190 градусах припой расплавляется полностью. Сплавы ПОС-40 и ПОС-90 также, как и ПОС-30, полностью расплавляются при 220-265 градусах Цельсия. Однако такую температуру «выдерживают» далеко не все электро- и радиоприборы. Поэтому оптимальным вариантом ля применения являются припои ПОС-61. Поскольку припои выпускаются в тюбиках, то их состав можно прочитать на самих упаковках. Там бывает четко обозначено процентное соотношение олова и других элементов в данном сплаве. Существует еще один сорт оловянных припоев. Речь идет о марке ПОССу. Этот сплав содержит в себе олово, свинец и сурьму. Его используют в производстве автотранспорта и холодильников, а также в целях запаивания обмоток машин электрического типа, электроники и кабелей. Содержание сурьмы в таких припоях варьируется от 0,5 % до 2%. ПОССу плавится при 189 градусах Цельсия. И, пожалуй, наиболее «оловянным» можно назвать припой марки ПОССу 95-5. Олова и свинца в данном сплаве соответственно 95 к 5 процентам. Он плавится при 234-240 градусах. Существуют также низкотемпературные припои. Это те сплавы, которые вследствие своей низкой температуры плавления можно без опасений использовать при запайке чувствительных к высоким температурам деталей приборов. Один из таких припоев – ПОСК-50-18. Он расплавляется при 142-145 градусах Цельсия. В данном сплаве олово составляет половину от всего содержимого припоя. В ПОСК–50-18 также бывает добавлен кадмий, который увеличивает его антикоррозийную устойчивость. Однако этот же легирующий компонент повышает токсичность данного сплава. Таким образом, олово способно сочетаться в сплавах с другими металлами. Полученные металлопродукты отличаются высокой устойчивостью к появлению коррозии и внешней эстетичностью (яркий металлический блеск). В те или иные оловянные сплавы нередко добавляют легирующие компоненты для улучшения их свойств. Благодаря большому разнообразию соединений такого рода олово нашло применение в ряде отраслей промышленности.

Огонь, вода и медные трубы или эволюция латунной сантехники | C.O.K. archive | 2016

Эволюция профессиональной инженерной сантехники, как ни странно, исторически связана с кровельным материалом, которым с давних времен покрывают крыши домов в странах Европы. Более 200 лет назад керамическую черепицу стали заменять медной. Цветному металлу находили новое применение. Немецкие ремесленники экспериментировали с медью, плавили и добавляли в неё разные ингредиенты. Так, появились сплавы с высокой коррозийной стойкостью, именно они стали предтечами латуни – основного материала, применяемого в сантехнической арматуре.

Медь спустилась с крыши

Во многих европейских странах стоят старые дома с позеленевшими крышами. Этот налёт образуется из-за коррозии внешней стороны медной черепицы, покрывающей крышу. Часто зелёные кровли соседствуют с красными, собранными из керамических плиток. Такую черепицу до сих пор изготавливают из обожженной глины, как это делали ещё во времена Античности, а вот медный аналог появился в Европе в XVIII веке. За короткое время не только кровельщики, но и другие мастера оценили преимущества черепицы из меди, которая в 4 раза легче керамической.

Со временем медная кровля покрывается слоем зеленой патины из-за атмосферных воздействий. Однако внешняя коррозия не снизила прочность крыши, а лишь увеличила её. Чем толще становился слой патины, тем лучше она сопротивлялась ветру, перепадам температуры, влажности, осадкам. Коррозия образовывала на медной поверхности своего рода защитную броню. На некоторых старых домах в Германии за 200 лет слой патины нарос до 0,5 см!

В отличие от других металлов, медь изнутри не подвержена коррозии. Поэтому с годами медная кровля становится прочнее и не теряет герметичности. Немецкие кровельщики подсчитали, что срок службы медной крыши может достигать 800 и более лет.

Исторический обзор, проведенный специалистами немецкой компании PROFACTOR Armaturen GmbH, выявил, что в середине XVIII века в Германии и Англии активно проводились эксперименты с металлами. Медь плавили, добавляли легирующие элементы, чтобы получить более прочный сплав с высокими антикоррозийными свойствами. И вот, вычислив правильную пропорцию, Джеймс Эмерсон соединил медь с металлическим цинком и получил уникальный сплав – латунь. Учёный запатентовал своё открытие в Англии в 1781 году. Латунь быстро распространилась в Британии и за её пределами. Долгое время в европейских странах и России новый сплав изготовляли в цехах в небольшом количестве, используя примитивное оборудование. С тех пор латунь прошла тернистый и длительный путь эволюции.

Восхождение латуни

До ХХ века латунь не производили промышленным способом. Была востребована простая латунь, которую изготовляли из двух элементов – меди и цинка. Этого вполне хватало для удовлетворения ограниченных потребностей, пока не разразилась техническая революция. На всех континентах начали появляться новые наземные, морские и воздушные транспортные средства. Совершенствовались системы коммуникации. Производственный бум затронул все отрасли, расширялись и модернизировались заводы и фабрики, изобретались новые станки, техническое оборудование и материалы. Простой латуни катастрофически не хватало, объемы её производства росли, сплав совершенствовали, меняли его состав и технологии изготовления.

Технологии изготовления латуни в начале ХХ века схожи с современными: медь расплавляли в доменной или шахтной печи, добавляли легирующие элементы, горячий металл разливали по формам, давали ему остыть, а затем закаливали.  Процесс закалки и сейчас происходит путём штампования или вытягивания. В настоящее время сплав обрабатывают методом холодного и горячего проката, ковки, резки, сварки.

Изначально в сплав латуни добавляли железо, магний, алюминий, свинец и другие металлы. Латунь становилась прочнее, но почему-то теряла пластичность. Технологи выяснили, что пластичность латуни снижает цинк. И чем больше в сплав добавляется цинка, тем менее пластичным он становится. Металлурги учли этот момент, и начали снижать содержание цинка в сплаве, чтобы получать пластичную латунь, которую можно использовать для ковки, горячего и холодного проката, штамповать и обрабатывать сплав разными способами. Эти новшества позволили производить более качественные сантехнические изделия, к тому же в большом объеме.

Вместе с тем выяснилось, что добавление в латунь алюминия или кремния повышает её коррозийную стойкость, а свинец (Plumbum) – антифрикционный материал, улучшает антифрикционные свойства сплава, то есть снижает коэффициент трения (от англ. friction — трение). Однако пользу свинца в латуни начали оспаривать немецкие учёные. Многие специалисты в Германии сошлись во мнении, что при соприкосновении с питьевой водой сантехника из свинцовой латуни отравляет воду токсичными солями.

Plumbum в воде – угроза здоровью

После долгих наблюдений, анализов и исследований немецкие эксперты убедились, что избыток свинца в инженерной сантехнике, связанной с водопроводными коммуникациями, влияет на состав питьевой воды и несёт скрытую угрозу. При регулярном употреблении питьевой воды с наличием солей свинца, человек подвергается серьезной опасности, ведь свинец крайне токсичен.

Поднявшие тревогу учёные в Германии оказались правы! Наиболее распространенной причиной попадания свинца в систему питьевого водоснабжения являются сами водопроводные коммуникации – трубы, заглушки, фитинги, вентили и другая сантехническая арматура, содержащая свинец. В процессе неизбежной коррозии соли свинца попадают в проточную воду, и отравляю её. Обнаружить свинец в питьевой воде человек «на глазок» не может, этот металл не имеет четко-выраженного вкуса или запаха. Увы, но свинец не исчезает из воды после её кипячения, попадая в организм человека, он уже не выводится.

Питьевая вода, конечно, может содержать свинец, но не более 0,01-0,03 мг/л. Это максимально допустимая норма! Однако её превышение приводит к острым и хроническим отравлениям. Они развиваются при регулярном употреблении воды с токсичными солями. Свинец откладывается в тканях, поражает центральную и периферическую нервную систему, кишечник, почки, снижает умственную и физическую активность. Наиболее серьезным последствиям отравления свинцом подвержены дети и беременные женщины.

Чтобы предупредить подобные явления и предотвратить столь страшные последствия отравления солями свинца, ещё в 2003 году в Германии были приняты специальные «Положения о системах питьевого водоснабжения» и введены жесткие требования по снижению содержания свинца в питьевой воде. С этого момента в Европе начали активно развиваться бессвинцовые технологии — Lead-Free (без примесей свинца). Через 10 лет, то есть 1 декабря 2013 года, в Германии ещё больше ужесточились условия по контролю и снижению токсичного металла в системах питьевого водоснабжения.

Согласно «Положению о системах питьевого водоснабжения», во всех системах водоснабжения в Германии с 2003 года устанавливается арматура, соответствующая следующим требованиям:

• Арматура из медно-цинкового сплава (латунь) с содержанием свинца ≤3,5% и содержанием мышьяка ≤0,15%. Данное требование также действует в отношении латунных изливов кранов в соответствии с DIN 3523.
• Арматура и соединения труб из медно-цинкового сплава с содержанием свинца ≤ 2,2 % и содержанием мышьяка ≤ 0,1 %.
• Арматура из медно-оловянно-цинкового сплава (бронза) с содержанием свинца ≤ 3,0 % и содержанием никеля ≤ 0,6 %.

Новые бессвинцовые сплавы

Допустимое содержание свинца в питьевой воде в Германии составляет не более 10 мкг/л. Этот показатель был утверждён немецким правительством в 2013 году. Что интересно, ещё в 2003 году данная норма находилась на уровне 25 мкг/л. За 10 лет борьба со свинцом в Германии стала более жесткой и его норма в питьевой воде снизилась на 15 пунктов, то есть с 25 до 10 мкг/л.

Ограничение нормы содержания свинца в питьевой воде затронуло все немецкие производственные предприятия, занимающиеся изготовлением продукции для систем питьевого водоснабжения. Они были вынуждены отказаться от большей части латуни с содержанием свинца, и дружно перешли на бессвинцовые сплавы, их называют Pb-free. С 2013 года сантехническая арматура от труб до фитингов, производящаяся в Германии для водопроводных нужд, практически не содержит свинец.

Не смотря на то, что свинец в Западной Европе стал «персоной нон грата», небольшая доля этого металла все-таки необходима для сохранения механических свойств в ходе обработки латуни. Оставить свинец в некоторых сантехнических изделиях помогли новые сплавы, разработанные в Германии по стандарту DIN 50930-6. Его приняли 1 августа 2001 года с обозначением: «Коррозия металлических материалов под воздействием воды внутри труб, резервуаров и приборов». Уже тогда, согласно нормативу DIN 50930-6, немцы начали искать и разрабатывать новые сплавы со сниженным содержанием свинца, чтобы они заменили устаревшую латунь с содержанием токсичного металла.

За последние годы европейские металлурги  значительно увеличили производство сплавов Pb-free и бессвинцовой латуни, которая стала пользоваться большим спросом не только в Германии, но и других странах Европы. Потребители Pb-free обратили внимание, что сплав имеет более высокие технические свойства, чем латунь с множеством примесей. Например, бессвинцовый сплав более устойчив к воздействию соленой морской воды. Он совершенно безопасен и может использоваться в системах питьевого водоснабжения. Кроме того, бессвинцовая латунь нашла широко применение в производстве деталей для телекоммуникаций, бытовой техники, электроники, коннекторов (электрических соединителей) и другой аппаратуры.

Бессвинцовую или простую латунь также называют «двойной», так как она содержит всего два компонента – медь и цинк. Как правило, двойную латунь маркируют буквой «Л» и цифрой, которая обозначает процентное содержание меди: Л63, Л68, Л75, Л80, Л85, Л90, Л96. В тоже время, доля цинка в простой латуни определяется по остатку на 100%. Если в сплаве Л96 содержится 96% меди, то оставшиеся 4% — это цинк.

Необходимо отметить, что изъятие из латуни свинца осложнило процесс обработки и резки сплавов Pb-free. Небольшое количество свинца добавлялось в латунь для того, чтобы обеспечить наилучшую обработку металла при резке. Отсутствие Pb повлекло за собой революционные изменения устоявшегося за годы технологического процесса. Европейским предприятиям пришлось задуматься над усовершенствованием оборудования, отвечающего за обработку и резку сплавов Pb-free. Потребовалось разработать новые технологии, модернизировать режущие инструменты, наладить новое оборудование, переобучать мастеров и дополнительно повышать их профессиональный уровень. Трудоемкость обработки бессвинцовой латуни значительно увеличилась, соответственно возросла себестоимость изготовления изделий из сплавов Pb-free. По сравнению с изделиями из свинцовой латуни стоимость бессвинцовых аналогов в 2-3 раза выше.

Свинцовая латунь не сдаёт позиции

Если к свинцовой латуни в Западной Европе относятся предвзято, то в других странах мира она остается самым распространенным и широко-потребляемым на рынке сплавом, в том числе в водопроводной системе.

Главные качества свинцовой или специальной латуни – лёгкая обработка и резка. Помимо меди и цинка эти латуни содержат разные легирующие элементы, их маркируют дополнительными буквами и цифрами. Причем, процент Pb в свинцовой латуни может варьироваться. Однако, согласно международным нормативам, свинец не должно превышать в сплаве 3%, если он предназначен для изготовления водопроводной арматуры. Например, для изготовления корпусов кранов немецкая компания PROFACTOR Armaturen GmbH использует марку латуни CuZn40Pb2 (CW617N), утвержденную DIN. В этом сплаве, как видно по маркировке, Pb составляет всего 2%, Zn – 40%, а Cu – 58%. Этот сплав не деформируется от воздействия высоких температур, достаточно устойчив к низким температурам, подходит для любого типа обработки и прессования.

В арсенале PROFACTOR Armaturen GmbH есть латунь, которая содержит ровно 3% свинца – это CuZn39Pb3(CW614N), она также одобрена DIN. Этот сплав не деформируется от воздействия температур и подходит для обработки на станке. Немецкие металлурги создали эту латунь для изготовления шаров и штоков в шаровых кранах, которые непосредственно связаны с водопроводной системой и отвечают нормам содержания свинца.

Свинцовая латунь обладает повышенными эксплуатационными свойствами, её используют при производстве вентилей, шаровых кранов, фитингов, тройников, радиаторных клапанов, фильтров грубой очистки, коллекторных групп и т.д. Полностью исключить такую латунь в применении в водопроводной арматуре, на сегодняшний день, невозможно. Лишь четыре страны активно работают в рамках добровольной гармонизации гигиенических требований к продукции, контактирующей с питьевой водой – это Германия, Франция, Нидерланды и Великобритания. Они используют стандарт DIN 50930-6 и заменяют свинцовую латунь на бессвинцовые сплавы. Это довольно дорогостоящая процедура, так как изготовление сантехники из бессвинцовых сплавов обходится гораздо дороже, чем из свинцовой латуни. В условиях глобального кризиса далеко не все страны могут позволить себе столь дорогое удовольствие перехода на Pb-free. Кстати, технологии Lead-Free уже вошли в моду в США, где активно начали использоваться, благо на это у американцев деньги есть!

На российском рынке сантехническая арматура из Pb-free встречается редко. Чаще в России попадается контрафактный сантехнический товар из Китая, в котором количество свинца зашкаливает и не поддается измерению. В этой связи, российскому потребителю следует обращать внимание и хорошо разбираться в маркировке латуни, чтобы избежать приобретения подделок с высоким содержанием токсичного металла.

Ресурсы

: Стандарты и свойства — Микроструктуры меди и медных сплавов: Освинцованные медные сплавы

Свинец часто добавляют в медные сплавы для улучшения их обрабатываемости. Роль свинца в медных сплавах двояка: он действует как смазка, а в легкообрабатываемых сплавах свинец способствует разрушению стружки. Свинец добавляется ко многим медным сплавам, что делает все типы сплавов легкообрабатываемыми. Свинец не влияет на структуру и свойства меди, так как практически нерастворим в твердой меди. Чистая медь затвердевает первой, а свинец затвердевает последним в виде почти чистых глобул свинца на границах зерен или в междендритных областях. Размер и концентрация частиц свинца зависят от концентрации свинца в сплаве. Свинцовая медь подразделяется на сплавы с низким содержанием свинца или сплавы, не требующие механической обработки, и сплавы с высоким содержанием свинца. В легкообрабатываемых сплавах свинец действует как стружколом и смазка, что делает эти сплавы более легкими в обработке, чем их аналоги, не содержащие свинец. Медные сплавы с высоким содержанием свинца используются в подшипниках. В подшипниковых материалах свинец действует как твердая смазка, а медь является несущей опорой. Свинец добавляют во многие медные сплавы, производя латуни, бронзы и другие медные сплавы, не требующие механической обработки. Свободная обработка латуни и других сплавов представлена ​​в разделах с конкретными типами сплавов. В этом разделе представлены литые медные сплавы с высоким содержанием свинца, используемые для подшипников. Они обозначены UNS C9.8200 до C98840.

Микроструктура свинцовых медных сплавов аналогична структуре нелегированных медных материалов с добавкой почти чистого свинца в границах зерен. Размер и количество частиц свинца в структурах зависит от концентрации свинца в сплаве. Микроструктура литых медно-свинцовых сплавов состоит из чистых альфа-медных дендритов с глобулами свинца на границах между дендритами. Чем выше содержание свинца в сплаве, тем больше глобул свинца присутствует в структуре. В кованых структурах свинец присутствует в виде дискретных частиц между зернами альфа-меди.

ПРИМЕЧАНИЕ: Размер файла Увеличенный и Наибольший Вид микрофотографий значительно больше, чем показанная миниатюра. Изображения увеличенного вида имеют размер от 11K до 120K в зависимости от изображения. The Largest View Изображения имеют размер от 125 до почти 500 КБ.

Ресурсы: Стандарты и свойства — Микроструктуры меди и медных сплавов: Освинцованная латунь

Свинцовые латуни используются из-за их высокой обрабатываемости и стойкости к атмосферной коррозии. Обрабатываемость латуни увеличивается за счет добавления свинца, поскольку он действует как микроскопический стружколом и инструментальная смазка. Освинцованная латунь используется для изготовления винтовых машин с медным основанием. Сплавы обладают отличной обрабатываемостью, хорошей прочностью и коррозионной стойкостью. В любую латунь можно добавить свинец для повышения обрабатываемости и обеспечения герметичности за счет герметизации усадочных пор. Различают латуни с низким, средним и высоким содержанием свинца, с содержанием свинца до 3,5%. Свинцовая латунь используется для архитектурной фурнитуры, деталей винтовых машин общего назначения, винтов, клапанов, фитингов, подшипников и специальных крепежных изделий. Кованая свинцовая латунь имеет обозначение UNS C31200–C38500. Литые свинцовые латуни сгруппированы с их неэтилированными аналогами и попадают в диапазон сплавов от C83600 до C9.7300.

Микроструктура освинцованных латуней аналогична неэтилированной латуни. Микроструктура свинцовистой латуни содержит дискретные частицы свинца в основном на границах зерен или в междендритных областях. Свинец практически нерастворим в твердой меди и присутствует в литых и деформируемых материалах в виде дискретных частиц, имеющих темную структуру. Микроструктура литой свинцовой латуни зависит от содержания цинка. Сплавы с низким содержанием цинка представляют собой однофазные альфа-дендриты твердого раствора с частицами свинца, рассеянными по междендритным областям. Те с более высоким содержанием цинка имеют двухфазную структуру, состоящую из альфа и бета. Сплавы с более высоким содержанием цинка имеют микроструктуру всех бета. Свинец выглядит как дискретные частицы с темной микроструктурой. Микроструктура кованой латуни с низким содержанием цинка и свинца состоит из сдвоенных зерен альфа-частиц с частицами свинца по всей матрице. Сплавы с более высоким содержанием цинка содержат смесь альфа- и бета-фаз и частиц свинца.

ПРИМЕЧАНИЕ: Размер файла Увеличенный и Наибольший Вид микрофотографий значительно больше, чем показанная миниатюра. Изображения увеличенного вида имеют размер от 11K до 120K в зависимости от изображения. The Largest View Изображения имеют размер от 125 до почти 500 КБ.

Роль свинца в меди, латуни и бронзе

Свинец в меди и латуни
Свинец добавляется в сплавы меди, латуни и бронзы для улучшения их обрабатываемости. Роль свинца в медных сплавах двоякая: он действует как смазка, а в легкообрабатываемых сплавах свинец способствует разрушению стружки. Свинец добавляется ко многим медным сплавам, что делает все типы сплавов легкообрабатываемыми. Свинец не влияет на структуру и свойства меди, так как практически нерастворим в твердой меди. Чистая медь затвердевает первой, а свинец затвердевает последним в виде шариков почти чистого свинца. Размер и концентрация частиц свинца зависят от концентрации свинца в сплаве. Свинцовая медь подразделяется на сплавы с низким содержанием свинца или сплавы, не требующие механической обработки, и сплавы с высоким содержанием свинца. В легкообрабатываемых сплавах свинец действует как стружколом и смазка, что делает эти сплавы более легкими в обработке, чем их аналоги, не содержащие свинец. Медные сплавы с высоким содержанием свинца используются в подшипниках. В подшипниковых материалах свинец действует как твердая смазка, а медь является несущей опорой.

Микроструктура свинцовых медных сплавов аналогична структуре нелегированных медных материалов с добавлением в границы зерен частиц практически чистого свинца. Размер и количество частиц свинца в структурах зависит от концентрации свинца в сплаве. Чем выше содержание свинца в сплаве, тем больше глобул свинца присутствует в структуре. В кованых структурах свинец присутствует в виде дискретных частиц между зернами альфа-меди.

Свинец был смазкой для обработки латуни, бронзы и меди с древних времен. Латунь может содержать от нескольких сотен частей на миллион до 2% остаточного поверхностного свинца. Свинец трудно удалить, потому что легированные металлы в латуни (главным образом цинк) и бронзе (главным образом олово) также могут быть удалены свинцом обычными способами и испортить сплав. Многие стратегии удаления свинца требуют суровых условий, дают низкие выходы и имеют проблемы с отходами.

В выпуске журнала «Производственная обработка» за ноябрь 2015 г., на страницах 38–41, освещаются многочисленные проблемы интеграции более дорогого производства бессвинцовой латуни с традиционным производством «свинцовой» латуни. Цеха по отделке металлов сталкиваются с новыми проблемами при изготовлении и сортировке уникального продукта. Поскольку бессвинцовая латунь изнашивается иначе, чем традиционная латунь, требуются изменения времени цикла, охлаждающих жидкостей и режущих инструментов. Stone Chemical Company CU400L очистит, осветлит и удалит вымываемый поверхностный свинец с латунных, медных и бронзовых деталей и позволит использовать их в тех же целях, что и
No-Lead приложения без головной боли.

В процессе пассивации компании Stone Chemical Company используется запатентованный продукт CU400L для удаления выщелачиваемого свинца из кованых латунных, бронзовых и медных деталей до уровня примерно 1 ppb. Препятствиями для удаления вымываемого свинца с поверхности латуни, бронзы и меди являются:

1. Покрытие технологических масел на поверхности, которое физически предотвращает контакт воды, содержащей раствор для удаления свинца, со свинцом.

2. Присутствие некоторого количества металлического свинца в «отверстиях» кристалла, а не на поверхности металла в виде глобул.

3. Присутствие металлического свинца непосредственно под поверхностью детали, которое может всплыть при последующей обработке.

Удаление свинца происходит в два этапа:

1. Состояние поверхности металлических деталей регулируется с помощью CU400L до:

A) Сначала удаляются поверхностные масла и другой мусор, блокирующий доступ к поверхностному свинцу

B) Затем «подготовьте» открытый провод к удалению, сделав его более реактивным.

2. Затем CU400L плавно удаляет свинец.

A) Поверхностный свинец растворяется в отверстиях с помощью слабокислотного CU400L, который изменяет степень окисления свинца, сводя к минимуму потерю меди и цинка из латуни; и медь и олово из бронзы.

B) Слабокислотный CU400L мягко перестраивает структуры металлических кристаллов, чтобы «заполнить» пустое свинцовое «отверстие». Это окажет осветляющий эффект на латунь.

C) Фосфатный компонент CU400L пассивирует поверхность за счет соединения с латунью (главным образом цинком) или бронзой (основным оловом). Теперь свинец запечатан непосредственно под поверхностью латуни.

Stone Chemical Company получила два патента США (патенты США № 7,771,542 и 8,618,038) на изобретение безопасного удаления свинца с поверхности металлов, включая латунь и медь, которые используются в системах питьевого водоснабжения. Удаление свинца из окружающей среды в настоящее время является целью Агентства по охране окружающей среды для здоровья и хорошего самочувствия, как это отражено в 1991 Национальные правила первичной питьевой воды и поправки к Закону о безопасной питьевой воде 1996 года.

Для слегка замасленных деталей CU400L имеет достаточную очищающую способность. Однако сильно загрязненные детали можно предварительно очистить с помощью SW100L (нейтральный диспергирующий очиститель) или SW150L (щелочной недиспергирующий очиститель).

Очиститель и отбеливатель для удаления свинца из меди, латуни и бронзы

CU400L Очиститель для меди, латуни и бронзы
CU400L – это уникальный продукт, который очищает, придает блеск и удаляет другие металлические загрязнения, включая свинец, с поверхности меди и латуни, одновременно обеспечивает пассивированную поверхность, устойчивую к потускнению. CU400L соответствует требованиям EPA NSF61 по удалению свинца из меди и латуни для систем питьевой воды.
Мощные очистители для меди, латуни и бронзы для предварительной обработки деталей перед CU400L

SW100L Нейтральный аэрозольный очиститель
SW100L Аэрозольный очиститель представляет собой нейтральный, диспергирующий аэрозольный моющий очиститель для удаления масла и смазки после механической обработки и изготовления. SW100L очищает и осветляет медь, латунь и бронзу, а также предотвращает потускнение. Для использования в мойках промышленных деталей.

SW150L Щелочной аэрозольный очиститель
Щелочной аэрозольный очиститель SW150L — это недиспергирующий аэрозольный моющий очиститель для удаления масла и смазки после механической обработки и изготовления. Углеводородные загрязнения всплывают на поверхность и легко удаляются путем перелива или скимминга. Для использования в мойках промышленных деталей.

БП10 | Бронзовый сплав Медь Олово Бронзовый свинец

особенности

Содержание свинца в сплаве BP10 составляет от 7 до 30 процентов. Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца легко режут и сохраняют хорошую теплопроводность и хорошую смазку благодаря содержанию свинца.

Оловянно-свинцовые бронзы, такие как BP10, идеально подходят для подшипников, где возможна потеря предела смазки. Эти сплавы имеют отличные характеристики в суровых условиях, где могут быть посторонние вещества, такие как грязь и другие посторонние материалы.

Сплавы с высоким содержанием свинца могут обволакивать инородные тела из-за своей податливой природы и при этом защищать изнашиваемую поверхность детали муфты, такой как вал.

Применение

КРЕПЕЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: шайбы для двигателей, гайки.
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ: коленчатые валы, подшипники, опорные плиты, детали машин, втулки, изделия, требующие кислотостойкости к сульфитным жидкостям, стальные заводские детали для технического обслуживания, стальные направляющие скольжения, высокоскоростные, сверхмощные подшипники, насосы, литые детали, рабочие колеса, коррозионностойкие. отливки, высокоскоростные втулки и втулки высокого давления.
MARINO: большие подшипники для судов.

Химический состав

Химический состав по ASTM B505/B505M-18

особенности

Содержание свинца в сплаве ВР10 составляет от 7 до 30 процентов. Оловянные бронзы с высоким содержанием свинца легко режут и сохраняют хорошую теплопроводность и хорошую смазку благодаря содержанию свинца.

Оловянно-свинцовые бронзы, такие как BP10, идеально подходят для подшипников, где возможна потеря предела смазки. Эти сплавы имеют отличные характеристики в суровых условиях, где могут быть посторонние вещества, такие как грязь и другие посторонние материалы.

Сплавы с высоким содержанием свинца могут обволакивать инородные тела из-за своей податливой природы и при этом защищать изнашиваемую поверхность детали муфты, такой как вал.

Применение

КРЕПЕЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: шайбы для двигателей, гайки.
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ: коленчатые валы, подшипники, опорные плиты, детали машин, втулки, изделия, требующие кислотостойкости к сульфитным жидкостям, стальные заводские детали для технического обслуживания, стальные направляющие скольжения, высокоскоростные, сверхмощные подшипники, насосы, литые детали, рабочие колеса, коррозионностойкие. отливки, высокоскоростные втулки и втулки высокого давления.
MARINO: большие подшипники для судов.

Химический состав

Химический состав согласно ASTM B505 / B505M-18

Международные эквиваленты

Механические свойства

Механические свойства в соответствии с ASTM B505/B505M-18

Международные эквиваленты

Механические свойства

Механические свойства в соответствии с ASTM B505 / B505M-18

Общие физические свойства

Температура плавления (жидкость)	929°С
Точка плавления (твердое тело)	762°С
Плотность	8,86 г/см при 20°С
Удельный вес	8,86
Электропроводность	0,059 МегаСименс/см при 20? С
Теплопроводность	46,9 Вт/м при 20°С
Коэффициент теплового расширения	17. 810 -6 на °С (20°-200°С)
Удельная теплоемкость	377,1 Дж/кг при 293°С
Модуль упругости при растяжении	75800 МПа
Магнитная проницаемость *	1

Физические свойства предоставлены CDA

Производственные свойства

Производственные свойства, предоставленные CDA

• Бронзовые слитки BP10
• Бронзовые трубы BP10
• Бронзовые колпачки BP10
• BP10 Бронзовые пластины
• BP10 Бронзовые пластины

У нас есть специализированный персонал с большим опытом работы в этом секторе, который может дать любой конкретный совет, который им нужен.

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь с нашими специалистами для получения дополнительной информации.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Свинец и сплавы свинца

Свинец был одним из первых металлов, известных человеку.
Вероятно, самым древним свинцовым артефактом является фигурка, изготовленная около 3000 г. до н.э. Все
цивилизации, начиная с древних египтян, ассирийцев и
Вавилоняне использовали свинец для многих декоративных и строительных целей. Много
великолепные здания, возведенные в 15 ^-й -й и 16-й ^-й -й века до сих пор стоят под
их оригинальные свинцовые крыши…

Свинец был одним из первых металлов, известных человеку. Вероятно, самый старый
свинцовый артефакт представляет собой фигуру, изготовленную около 3000 г. до н.э. Все цивилизации,
начиная с древних египтян, ассирийцев и вавилонян,
используется свинец для многих декоративных и структурных целей. Многие великолепные
здания, построенные в 15-м и 16-м веках, до сих пор стоят под их
оригинальные свинцовые крыши.

Составы и марки

Ниже перечислены обозначения Единой системы нумерации (UNS) для
различные сорта чистого свинца и сплавы на основе свинца.

• Чистый свинец L50000 — L50099
• Свинец — серебряные сплавы L50100 — L50199
• Свинцово-мышьяковые сплавы L50300 — L50399
• Свинец-бариевые сплавы L50500 — L50599
• Свинцово-кальциевые сплавы L50700 — L50899
• Свинцово-кадмиевые сплавы L50900 — L50999
• Свинец — медные сплавы L51100 — L51199
• Свинец — индиевые сплавы L51500 — L51599
• Свинец — литиевые сплавы L51700 — L51799
• Свинец — сплавы сурьмы L52500 — L53799
• Свинцово-оловянные сплавы L54000 — L55099
• Свинец — сплавы стронция L55200 — L55299

Марки свинца

Марки чистого свинца (также называемого корродирующим свинцом) и обыкновенного свинца
(оба содержат 9минимум 9,94% свинца), а также химический свинец и кислотно-медный свинец.
(оба содержат не менее 99,90% свинца). Свинец повышенной чистоты
(99,99%) также доступен в коммерческих количествах. Технические характеристики другое
чем ASTM B 29 для сортов свинца в чушках, включая федеральные спецификации
QQ-L-171, немецкий стандарт DIN 1719, британская спецификация BS 334,
Канадский стандарт CSA-HP2 и австралийский стандарт 1812.

Корродирующий свинец. Большая часть свинца, производимого в Соединенных Штатах, является чистым
(или разъедающий) свинец (99,94% мин Pb). Корродирующий свинец, проявляющий
исключительная коррозионная стойкость, типичная для свинца и его сплавов.
Корродирующий свинец используется в производстве пигментов, оксидов свинца и многих других
других свинцовых химикатов.

Химический свинец. Свинец рафинированный с остаточным содержанием меди
от 0,04 до 0,08% и остаточное содержание серебра от 0,002 до 0,02%.
особенно желательно в химической промышленности и поэтому называется
химический свинец.

Медьсодержащий свинец обеспечивает защиту от коррозии, сравнимую с
что химический свинец в большинстве приложений, которые требуют высокой коррозии
сопротивление. Обычный свинец, который содержит большее количество серебра и
висмута, чем разъедающего свинца, используется для оксида батареи и общего
легирование.

Сплавы на основе свинца

Так как свинец очень мягкий и пластичный, обычно используется
Коммерчески как свинцовые сплавы. Сурьма, олово, мышьяк и кальций
наиболее распространенные легирующие элементы. Сурьма обычно используется для придания
большая твердость и прочность, как у аккумуляторных сеток, листов, труб,
и отливки. Содержание сурьмы в свинцово-сурьмяных сплавах может варьироваться от
от 0,5 до 25%, но обычно от 2 до 5%.

Свинцово-кальциевые сплавы пришли на смену свинцово-сурьмяным сплавам в
ряд применений, в частности, аккумуляторные сетки и заливка
Приложения. Эти сплавы содержат от 0,03 до 0,15% Са. В последнее время,
алюминий добавляют в кальциево-свинцовые и кальциево-олово-свинцовые сплавы в качестве
стабилизатор кальция. Добавление олова к свинцу или свинцовым сплавам увеличивает
твердость и прочность, но чаще всего для
их хорошие свойства плавления, литья и смачивания, как у типовых металлов
и припои. Олово придает сплаву способность смачиваться и связываться с металлами.
такие как сталь и медь; нелегированный свинец имеет плохие характеристики смачивания.
Олово в сочетании со свинцом и висмутом или кадмием образует основную
компонент многих легкоплавких сплавов.

Мышьяковый свинец (UNS L50310) используется для оболочки кабеля. Мышьяк часто
используется для упрочнения сплавов свинца и сурьмы и имеет важное значение для производства
круглая пуля.

Свойства свинца

Свойства свинца, делающие его полезным в самых разных сферах
области применения: плотность, пластичность, смазывающая способность, гибкость,
электропроводность и коэффициент теплового расширения, все
которые достаточно высоки; и модуль упругости, предел упругости, прочность,
твердость и температура плавления, все из которых довольно низкие. Свинец также имеет
хорошая коррозионная стойкость в самых разных условиях. Свинец
легко сплавляется со многими другими металлами и отливками с небольшим
трудность.

Высокая плотность свинца (11,35 г/см3 при комнатной температуре) делает его очень
эффективно защищает от рентгеновского и гамма-излучения.
сочетание высокой плотности, высокой мягкости (низкой жесткости) и высокой
Демпфирующая способность делает свинец отличным материалом для звукоизоляции и
для изоляции оборудования и конструкций от механических колебаний.

Податливость, мягкость и смазывающая способность — три взаимосвязанных свойства, которые
объяснить широкое использование свинца во многих приложениях.

Низкий предел прочности на растяжение и низкий предел ползучести свинца всегда должны
учитываются при проектировании ведущих компонентов. Принципиальное ограничение на
использование свинца в качестве конструкционного материала не связано с его низкой прочностью на растяжение
но его склонность к ползучести. Свинец непрерывно деформируется при низких
напряжения, и эта деформация в конечном итоге приводит к разрушению при напряжениях
значительно ниже предела прочности при растяжении. Низкая прочность свинца делает
не обязательно исключает его использование. Свинцовые продукты могут быть спроектированы таким образом, чтобы
самонесущие, или вставки или опоры из других материалов могут быть
при условии. Легирование другими металлами, особенно кальцием или сурьмой, является
распространенный метод укрепления свинца для многих применений. В целом,
следует всегда уделять внимание поддержке ведущих структур
стальные ремни, покрытые свинцом. Когда свинец используется в качестве облицовки в конструкции
из более прочного материала, подкладку можно поддерживать, приклеивая ее
к структуре. С развитием улучшенного склеивания и адгезии
методы, композиты свинца с другими материалами могут быть сделаны.
Композиты обладают повышенной прочностью, но при этом сохраняют желаемые
свойства свинца.

Продукты и области применения

Наиболее важные области применения свинца и свинцовых сплавов:
свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (в решетчатых пластинах, стойках и разъемах
стропы), боеприпасы, кабельная оболочка и строительные материалы.
(например, лист, труба, припой и шерсть для уплотнения). Другие важные
приложения включают противовесы, аккумуляторные зажимы и другие литые
такие продукты, как: подшипники, балласт, прокладки, тип металла, terneplate и
фольга. Свинец в различных формах и сочетаниях находит все более широкое применение.
применение в качестве материала для управления звуком и механическими
вибрации. Кроме того, во многих формах он важен как защита от
рентгеновские лучи, а в атомной промышленности — гамма-лучи. Кроме того, свинец
используется в качестве легирующего элемента в стали и медных сплавах для улучшения
обрабатываемость и другие характеристики, и он используется в плавких
(легкоплавкие) сплавы для систем пожаротушения.

Батарейные сетки . Наиболее широко свинец используется в производстве
свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Эти батареи состоят из ряда сеток
пластины из литого или кованого кальциевого свинца или сурьмяного свинца
обклеенный смесью оксидов свинца и погруженный в серную
кислота.

Металлы типа , класс металлов, используемых в полиграфической промышленности,
обычно состоят из сплавов свинца, сурьмы и олова. Небольшие количества
медь добавляется для увеличения твердости для некоторых применений.

Оболочка кабеля . Свинцовая оболочка экструдирована вокруг электрических
силовые и коммуникационные кабели дают наиболее надежную защиту от
от влаги и коррозии, а также обеспечивает механическую защиту
изоляция. Химический свинец, 1% сурьмяного свинца и мышьяковистого свинца
чаще всего используются для этой цели.

Лист . Свинцовый лист является строительным материалом основных
важное значение в химической и смежных отраслях промышленности, поскольку свинец устойчив к воздействию
широким спектром химических веществ. Свинцовый лист также используется в строительстве
конструкция для кровли и гидроизоляции, душевых поддонов, напольных покрытий, рентгеновских и
гамма-защита, виброизоляция и звукоизоляция. Лист для
использование в химической промышленности и строительстве зданий производится либо из
чистый свинец или 6% сурьмяного свинца. Сплавы кальций-свинец и кальций-свинец-олово
также подходят для многих из этих приложений.

Труба . Бесшовные трубы из свинца и свинцовых сплавов легко
изготовлен методом экструзии. Благодаря своей коррозионной стойкости и
гибкость, свинцовые трубы находят множество применений в химической промышленности и в
сантехника и водопроводная система. Труба для этих приложений
изготовлены либо из химического свинца, либо из 6% сурьмяного свинца.

Припои в системе олово-свинец являются наиболее широко применяемыми из всех
соединительные материалы. Низкий интервал плавления оловянно-свинцовых припоев делает их
идеально подходит для соединения большинства металлов удобными методами нагрева с минимальными затратами
или отсутствие повреждения термочувствительных частей. Оловянно-свинцовые припои могут быть
получают при температурах плавления от 182 °C до 315 °C.
За исключением чистых металлов и эвтектического припоя с 63% Sn и 37%
Pb, все оловянно-свинцовые припои плавятся в диапазоне температур,
изменяется в зависимости от состава сплава.

Сплавы подшипниковые на основе свинца , называемые баббитами на основе свинца
металлы сильно различаются по составу, но их можно разделить на две категории.
группы:

• Сплавы свинца, олова, сурьмы и, во многих случаях, мышьяка
• Сплавы свинца, кальция, олова и одного или нескольких щелочных
  земляные металлы

Боеприпасы . Большое количество свинца используется в боеприпасах для
как в военных, так и в спортивных целях. Сплавы, используемые для дроби, содержат до
8% Sb и 2% As; те, которые используются для сердечников пуль, содержат до 2% Sb.

Покрытия Terne . Стальной лист Long terne представляет собой лист из углеродистой стали.
который был непрерывно покрыт различными процессами горячего погружения с
терне-металл (свинец с содержанием Sn от 3 до 15%). Его отличная паяемость и
особая коррозионная стойкость делает продукт подходящим для этого
заявление.

Свинцовая фольга , широко известная как композиционная металлическая фольга.
обычно изготавливается путем прокатки сэндвича из свинца между двумя листами жести,
обеспечивает плотное соединение металлов.

Легкоплавкие сплавы . Свинец, легированный оловом, висмутом, кадмием,
индий или другие элементы, по отдельности или в сочетании, образуют сплавы
с особенно низкой температурой плавления. Некоторые из этих сплавов, которые плавятся
при температурах даже ниже точки кипения воды, относятся
как легкоплавкие сплавы.

Аноды из свинцовых сплавов применяются в электролизе и
покрытие металлов, таких как марганец, медь, никель и цинк. Свернутый
сплавы свинец-кальций-олово и свинец-серебро являются предпочтительным анодом
материалы в этих приложениях из-за их высокой устойчивости к
коррозия в серной кислоте, используемой в растворах электролитов. Вести
аноды также обладают высокой устойчивостью к коррозии морской водой, что делает их
экономично использовать в системах катодной защиты судов и
морские буровые установки.

Сравнение бессвинцовых сплавов олово-серебро-медь

Аннотация.  Поскольку электронная промышленность начинает сосредотачиваться на семействе сплавов олово-серебро-медь в качестве жизнеспособной замены оловянно-свинцовым припоям, необходимо провести исследование, чтобы определить, подходит ли какой-либо конкретный сплав для самого широкого спектра применений. Семейство сплавов олово-серебро-медь в последние годы получило много положительных отзывов от различных отраслевых консорциумов и организаций, и большинство производителей планируют внедрить один из этих сплавов. Однако, поскольку в семействе олово-серебро-медь существует несколько различных составов сплавов, необходима справочная информация, чтобы определить, какой сплав лучше всего подходит для самого широкого диапазона применений.

Введение. Неизбежно, что свинец будет исключен из большей части сборки электроники. Неважно, будет ли это результатом законодательства, маркетингового давления или торговых барьеров де-факто. Единственным важным аспектом этой проблемы является то, что она реальна и что она появится в ближайшие несколько лет. Поэтому производители электроники должны знать о доступных им припоях и о том, что не все сплавы, в том числе принадлежащие к одному семейству, имеют одинаковые характеристики.

Основываясь на последних разработках в отрасли, кажется, что выбор бессвинцовых сплавов-кандидатов для замены оловянно-свинцового сплава для сборки электроники сужается. Несмотря на запутанную ситуацию с патентами и постоянные вопросы о надежности, семейство сплавов олово-серебро-медь в последние годы получило много положительных отзывов от различных отраслевых консорциумов и организаций, и большинство производителей планируют внедрить один из этих сплавов. ⁱ   В целом это семейство сплавов демонстрирует относительно низкие температуры плавления, хорошие характеристики надежности и, в зависимости от точного состава, приемлемую стоимость. Однако, поскольку в семействе олово-серебро-медь существует несколько различных составов сплавов, необходима справочная информация, чтобы определить, какой сплав лучше всего подходит для самого широкого диапазона применений.

Также следует отметить, что эти (иногда номинальные) различные составы сплавов сбивают с толку промышленность и создают кошмар для производителей припоев и конечных пользователей. Результатом является более высокая стоимость для отрасли. Выбор бессвинцового сплава по умолчанию приносит пользу всей цепочке поставок. Это особенно верно для поставщиков EMS, которые могут быть вынуждены хранить несколько сплавов в зависимости от требований своих клиентов.

Сравнение оловянно-серебряно-медных сплавов. Испытанные сплавы являются наиболее перспективными и популярными из сплавов олово-серебро-медь: Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5. Кроме того, сплав Sn96,2/Ag2,5/Cu0,8/Sb0,5 в некоторых случаях используется в качестве альтернативы с низким содержанием серебра для сравнительных целей. Этот документ предназначен для предоставления базовой информации об этих сплавах , необходимой для справедливого сравнения друг с другом. Методологии объективных испытаний использовались для представления ключевых критериев перехода на бессвинцовую сборку электроники. В этом исследовании рассматриваются вопросы, которые затронут самый широкий круг пользователей этих сплавов. В сравнение включены доступность, стоимость, печать паяльной пасты, плавление, смачивание, пайка волной припоя, термическая усталость и характеристики надежности паяного соединения. Конечно, отдельным компаниям рекомендуется проводить дополнительные испытания, чтобы определить пригодность этих сплавов для их конкретных деталей, процессов и приложений.

Допуски на элементы из бессвинцового сплава. Следует отметить, что припои имеют приемлемый допуск для каждого элемента компонента. Согласно IPC-J-STD-006, элементы, составляющие до 5 % сплава, могут отличаться на ± 0,2 %, в то время как элементы, составляющие более 5 % сплава, могут отличаться до ± 0,5 %.

Например, сплав Sn63/Pb37 может содержать от 62,5% до 63,5% олова и от 36,5% до 37,5% свинца. Сплав Sn62/Pb36/Ag2 может содержать от 61,5% до 62,5% олова, от 35,5% до 36,5% свинца и от 1,8% до 2,2% серебра.

Ниже приведена таблица различных составов бессвинцовых припоев и их потенциальный диапазон элементов. Это предназначено для демонстрации вероятности потенциального перекрытия сплава, даже если указан «уникальный» сплав. Эта информация относится к отраслевым стандартам допусков сплавов, а не к какому-либо конкретному поставщику.

Наличие сплава и патентная защита. Для промышленности желательно найти широко доступный сплав. Поэтому запатентованные сплавы считаются нежелательными. Однако вопрос не так прост, как кажется. Производителям следует учитывать, что лицензии на некоторые запатентованные сплавы предоставлены нескольким производителям по всему миру и широко доступны. И наоборот, некоторые припои, которые кажутся незапатентованными, могут не быть полностью свободными от патентной защиты.

Проблема патентов на сплавы является сложной, поскольку в разных частях мира патентуются различные составы сплавов. Кроме того, многие не осознают, что большинство патентов на сплавы охватывают не только сплав в форме припоя, но и готовые паяные соединения.

Такие сплавы, как Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 и Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7, были рекомендованы для промышленности США, несмотря на то, что паяные соединения, изготовленные из этих сплавов, могут нарушать патенты. Во-первых, эти сплавы запатентованы в Японии, что ограничивает экспорт продукции, изготовленной из этих сплавов. ⁱⁱ Также возможно, что использование этих сплавов может нарушить патент США Университета штата Айова № 5527628. Хотя эти сплавы не подпадают под действие этого патента, он распространяется на те же сплавы с содержанием меди от 1,0 до 4,0 процентов. В заявке на этот патент указано, что патент распространяется даже на готовое паяное соединение. Следовательно, если один из этих незапатентованных сплавов используется и во время производства сплав «подхватывает» медь (что обычно происходит) и образует интерметаллид, содержащий элементы, подпадающие под действие патента Университета штата Айова, производитель нарушил этот патент. . Хотя это будет сложно обеспечить, производители должны знать о возможности нарушения патентных прав.

Ниже приведен список основных патентов на сплавы олова, серебра и меди:

Alloy Elemental Range	Патент №	Обладатель патента	Географический охват
Sn/Ag3,5-7,7/Cu1-4/Bi0-10/Zn0-1	5527628	Университет штата Айова.	США
Sn/Ag0,05-3/Cu0,5-6	Н/Д	Энгельхард и Оати	(срок действия патентов истек)
Sn/Ag1,5-3,5/Cu0,2-2/Sb0,2-2	5405577	ЦЕЛЬ, Инк.	США и Япония
Sn/Ag3-5/Cu0,5-3/Sb0-5	05-050286	Сенджу	Япония

Сравнение стоимости металлов. Как видно ниже, серебро является элементом затрат в сплавах олово-серебро-медь. Разница в стоимости необработанных металлов, составляющих Sn95,5/Ag3,0/Cu0,5, по сравнению с Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 — 1,43 доллара США/1,30 евро и 1,13 доллара США/1,03 евро за килограмм соответственно. Это может привести к значительной разнице в стоимости операций пайки волной и ручной пайки, поскольку стоимость металлов является ключевым фактором, влияющим на конечную стоимость пруткового и проволочного припоя, а также может влиять на цены на паяльные пасты марки SMT. Как и в случае с другими исследованиями затрат ⁱⁱⁱ , для сравнения включен сплав Sn96,2/Ag2,5/Cu0,8/Sb0,5, который является наименее дорогим из сплавов на основе олова, серебра и меди и демонстрирует еще более высокую стоимость. снижения затрат по сравнению со сплавами с высоким содержанием серебра. Также для целей сравнения включена стоимость металлов для Sn62/Pb36/Ag2 и Sn63/Pb37, каждый из которых значительно дешевле, чем обсуждаемые бессвинцовые сплавы.

Сравнение печати паяльной пасты. Хотя предыдущие испытания показали небольшие различия между печатью бессвинцовыми и оловянно-свинцовыми припоями ^и  , полезно проверить сходство окон процесса печати конкретных бессвинцовых припойных паст, так как это является ключевым фактором при определении технологические окна и простота использования различных сплавов. Было проведено тестирование, чтобы имитировать производственные требования, чтобы определить окна процесса печати Sn9.сплавы 5,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5. Каждый сплав был соединен с одним и тем же химическим составом безотмывочного пастообразного флюса с одинаковым содержанием металла, микронным размером порошка и вязкостью.

Как видно на изображениях справа, наблюдается очень небольшая разница в печати подушечек с зазорами в 12 мил при использовании любого из этих сплавов. Все они демонстрируют хорошее заполнение апертуры, хорошо сформированные отпечатки и устойчивы к перемычкам.

Для подтверждения вышеприведенных результатов были напечатаны квадратные контактные площадки с зазорами в 10 мил с использованием каждого из трех сплавов на печатной плате, на которую не была нанесена паяльная маска. И снова результаты печати были очень похожими, и все они показали хорошее заполнение апертуры, хорошо сформированные отпечатки и устойчивость к образованию мостиков.

Кроме того, при последующем длительном тестировании каждая из этих паст показала одинаковые результаты. ^vi Используемое тестирование проводилось в течение нескольких часов и показало, что пригодность для печати с мелким шагом, время паузы до печати, срок службы прилипания и влияние времени на смачивание припоем были приемлемыми для каждой из этих паст. Таким образом, можно предположить, что каждый из сплавов олова/серебра/меди предоставит производителям такое же окно процесса печати, что и сплавы олова/свинца.

Следует отметить, что успешные характеристики печати бессвинцовой паяльной пасты зависят от решенности производителя пасты своих проблем с плотностью припоя. Бессвинцовые сплавы значительно менее плотны, чем олово/свинец; в некоторых случаях до 17%. Если наблюдается значительная разница в характеристиках печати бессвинцовой паяльной пасты по сравнению с эквивалентной оловянно-свинцовой пастой, это может быть связано с содержанием металла или химическим составом флюса в используемой пасте. Обычно это проявляется в том, что паяльная паста выглядит очень густой и ее трудно печатать со стандартными настройками давления ракеля.

Точки плавления. Испытание DSC использовали для определения температуры плавления тестируемых сплавов. Как показано на диаграммах ДСК ниже, температуры плавления испытанных сплавов находятся в диапазоне от 218 до 220 ° C при испытании со скоростью 2 ° C в секунду, с плавлением Sn96,5 / Ag3,0 / Cu0,5 при 219,77 ° C, Sn95 .5/Ag3,8/Cu0,7 при 218,78°C и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 при 220,23°C. При тестировании со скоростью 10 °C в секунду температуры плавления сплавов оставались одинаковыми, разница между сплавами составляла менее 2 °C.

Смачивание. Как правило, бессвинцовые сплавы хуже смачиваются, чем припои оловянно-свинцовые припои. Это также относится к семейству олово-серебро-медь. Однако возможно, что разные сплавы олова, серебра и меди будут иметь разные характеристики смачивания. Чтобы определить способность этих сплавов к смачиванию, были проведены испытания баланса смачивания и испытания на растекание.

Проверка баланса смачивания. При проверке баланса смачивания динамическая сила смачивания сплава измеряется и отображается в виде графика в зависимости от времени, необходимого для достижения смачивания. При работе смачивающих весов образец подвешивается на чувствительных весах и погружается по ребру с заданной и контролируемой скоростью и на заданную глубину в расплавленный припой, поддерживаемый при контролируемой температуре. В результате взаимодействия между расплавленным сплавом и отделкой плиты смоченный образец подвергается воздействию изменяющихся во времени вертикальных сил плавучести и направленных вниз сил поверхностного натяжения. Силы обнаруживаются преобразователем и преобразуются в электрический сигнал, который, в свою очередь, записывается системой сбора данных в компьютере.

Как показано выше, кривые смачивания из предыдущих испытаний демонстрируют превосходство сплавов олова, серебра и меди с низким содержанием серебра в отношении времени и усилия смачивания при использовании с различными типами флюсов. Однако следует отметить, что результаты указывают на относительное сходство между всеми этими сплавами.

Чтобы подтвердить вышеизложенное, было проведено тестирование глобулярного баланса смачивания Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0. 5 сплавов. Как показано на графиках справа, время и сила смачивания снова оказались одинаковыми для каждого из этих сплавов.

Тестирование распространения. Испытание на растекание проводилось как средство оценки смачивающей способности испытанных сплавов. Рисунки ниже были сделаны с использованием сплавов Sn95,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5, соединенных с одним и тем же пастообразным флюсом noclean. химия. Материал прокладки был золото поверх никеля, и сборки нагревались в конвекционной печи для оплавления без использования азота. Как видно на следующей странице, каждая паяльная паста достигла полного распределения по всем четырем краям каждой контактной площадки.

Кроме того, были проведены тесты на растекание тестовых купонов, нагретых на горячей плите. Хотя это может быть трудно различить по изображениям на следующей странице, разброс для каждого образца был практически идентичен, и каждый из них считался находящимся в приемлемом диапазоне в соответствии с требованиями испытаний IPC.

Судя по представленным здесь тестам на смачивание и растекание, производители могут ожидать одинакового смачивания каждым из сплавов олова, серебра и меди, при этом возможно несколько лучшее смачивание сплавов с меньшим содержанием серебра.

Бессвинцовая пайка волной припоя. Хотя при обсуждении бессвинцовой пайки может возникнуть соблазн сосредоточиться исключительно на приложениях для поверхностного монтажа, следует помнить, что пайка волной припоя продолжает оставаться жизнеспособной и популярной технологией. Поскольку бессвинцовая пайка волной припоя становится все более распространенной, возникают вопросы о растворении меди в бессвинцовых сплавах и о возможности дополнительного обслуживания припойной ванны.

В стандартном волновом электролизере Sn63/Pb37 по мере накопления примесей, таких как медь, они образуют интерметаллиды с оловом. Эти интерметаллические отложения можно систематически удалять, снижая температуру припойной ванны до 188 °C (370 °F) и оставляя ее в покое на > 8 часов. Плотность интерметаллида Cu6Sn5 составляет 8,28, тогда как плотность Sn63/Pb37 составляет 8,80, что позволяет большей части Cu6Sn5 всплывать на поверхность электролизера после нескольких часов охлаждения. После этого верхнюю часть горшка можно снять и добавить новый припой, чтобы поднять уровень. Обычно это поддерживает уровень меди ниже 0,3% и может поддерживать уровень меди в диапазоне 0,15%. Это простое гравиметрическое разделение Cu6Sn5.

Однако плотность сплавов олово-серебро-медь составляет приблизительно всего 7,4. Таким образом, интерметаллиды Cu6Sn5 не всплывают и легко удаляются, как в Sn63/Pb37, а интерметаллиды тонут и рассеиваются в бессвинцовом сплаве в котле. Конечным результатом этого является накопление меди в горшке. Это также относится к сплаву Sn99,3/Cu0,7, плотность которого аналогична плотности сплавов олово-серебро-медь.

Результатом и самой большой проблемой вышеизложенного является то, что может потребоваться более частый сброс припойных ванн, что приводит к полной замене волновой ванны. Спецификация отвала электролизера, скорее всего, будет около 1,55% меди, так как выше этой точки сплав становится вялым, а при 1,9до 2 % в котле начинают выпадать осадки, что может привести к повреждению волновых насосов и дефлекторов. Следует обратить внимание на этот вопрос при использовании бессвинцовой пайки волной припоя.

Проверка надежности паяных соединений. По уважительной причине вопрос надежности паяного соединения вызывает большое беспокойство у потенциальных пользователей бессвинцовых сплавов. Как сборка выживет после пайки сплавом олово-серебро-медь, необходимо определить до внедрения сплава в производство.

Следует также понимать, что надежность паяного соединения зависит от нескольких факторов, помимо сплава припоя, включая геометрию паяного соединения, степень усталости и чистоту поверхности припоя. Кроме того, было доказано, что усталостная прочность сплава олово-серебро-медь превосходит олово/свинец при определенных условиях испытаний, но уступает при других условиях. Пока механизмы отказа систем сплава олова, серебра и меди не будут лучше поняты, рекомендуется проводить ускоренные испытания, которые максимально точно имитируют условия эксплуатации рассматриваемой сборки.

При этом базовая информация о сравнительной надежности для изучаемых сплавов олова/серебра/меди важна как инструмент выбора. Уже опубликовано несколько отчетов, демонстрирующих термическую и механическую надежность этих сплавов. ^{vii, viii} Однако для этих сплавов было проведено несколько сравнительных испытаний. Поэтому были проведены следующие тесты, чтобы быстро определить, есть ли явные различия между этими сплавами с точки зрения надежности.

Результаты термоциклирования. Тестовые платы были изготовлены с использованием припоев Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 в сочетании с тонкой пленкой 1206. резисторы. Затем платы подверглись термоудару от -40° до +125°C в течение 300, 400 и 500 15-минутных циклов. Затем паяные соединения были разрезаны и проверены на наличие трещин.

Как показано ниже, ни один из испытанных сплавов не показал трещин при испытании до 500 повторений. Однако следует отметить, что Sn9Сплавы 5,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 действительно продемонстрировали некоторое изменение зернистой структуры по всему соединению после испытания на термический удар, особенно в последнем случае. Необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы определить, может ли это изменение зернистой структуры свидетельствовать о потенциальной проблеме надежности.

Испытание на механическую прочность-изгиб. Тестовые платы были изготовлены с использованием припоев Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5, Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 и прошли испытания на изгиб. . ^ix  Затем паяные соединения были разрезаны и проверены на наличие трещин. Опять же, испытанные сплавы прошли все тестовые требования. Следует отметить, что в сплаве Sn/Cu действительно появились трещины при таком же испытании. ^x

Дополнительное тестирование. Предыдущие испытания показали, что сплавы олова, серебра и меди с высоким содержанием серебра могут страдать от проблем с надежностью из-за больших пластинчатых структур Ag ³ Sn, которые быстро растут в жидкой фазе профиля оплавления перед окончательное затвердевание паяных соединений. ^xi Это испытание показало, что когда припои Sn95,5/Ag3,8/Cu0,7 и Sn95,5/Ag4,0/Cu0,5 подвергаются медленному охлаждению, большие пластины Ag ³ Sn могут охватывают все поперечное сечение паяных соединений и могут существенно влиять на механическую деформацию паяных соединений при воздействии на них термомеханических напряжений.

На изображении справа Ag3Sn формируется в виде больших пластин, прикрепленных к межфазным интерметаллидам. Это приводит к локализации пластической деформации на границе между Ag ³ Пластины Sn и ограничивающая фаза b-Sn. ^xii  Сообщалось о неблагоприятном воздействии на свойства пластической деформации затвердевшего припоя при наличии больших пластин Ag ³ Sn. ^xiii Также предполагалось  ^xiv , что серебро отделяется от интерфейса и ослабляет его, «отравляя». Хрупкий излом усугубляется загрязнением золотом. ^xv

Исследования показали, что в сплавах олово-серебро-медь с низким содержанием серебра не происходит роста этих пластинчатых структур Ag3Sn независимо от скорости охлаждения. Это говорит о том, что сплавы олово-серебро-медь с низким содержанием серебра могут вызывать меньше проблем с надежностью, чем другие сплавы олово-серебро-медь.

Заключение. Данные из Европы, Северной Америки и Японии показывают, что большая часть электронной промышленности движется к семейству сплавов олово-серебро-медь для бессвинцовой пайки. Однако, как и в случае любого другого процесса, необходимо соблюдать осторожность при выборе наиболее подходящего сплава для широкого спектра применений. Кроме того, необходимо учитывать логистику и экономику выбора конкретного сплава. Как указывалось ранее, серебро является элементом затрат в сплавах олово-серебро-медь. Поскольку испытания, обсуждаемые в этой статье, не показали преимуществ с точки зрения обработки, надежности или доступности для сплавов с высоким содержанием серебра по сравнению со сплавами с низким содержанием серебра, логично использовать менее дорогие из них для всех приложений пайки. Фактически, сплавы с низким содержанием серебра могут иметь меньше патентных проблем, связанных с ними во многих частях мира, а также лучшее смачивание и меньше проблем с надежностью. Как показали предыдущие отчеты, с точки зрения закупок и надежности логично использовать один и тот же сплав для SMT, пайки волной припоя и ручной пайки. ^xvi Поскольку сплав Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5 предоставляет производителям преимущества семейства сплавов олово-серебро-медь, но является менее дорогостоящим, чем другие испытанные сплавы, отдельным компаниям рекомендуется выполнять дальнейшие испытания, чтобы определить жизнеспособность этого сплава с их конкретными деталями, процессами и приложениями.

БЛАГОДАРНОСТЬ
Мы хотели бы выразить признательность и поблагодарить Кевина Пиджена, менеджера международной технической поддержки AIM, за подготовку к печати и оплавлению печатных плат.

ССЫЛКИ

ⁱ Ниммо, Кей, SOLDERTEC, Tin Technology Ltd. «Вторая европейская дорожная карта по технологии бессвинцовой пайки (февраль 2003 г.) и основа для международной дорожной карты по бессвинцовой пайке (декабрь 2002 г.)».
ⁱⁱ Патент корпорации Сенджу № 3027441.
ⁱⁱⁱ Ли, Нин-Ченг, «Бессвинцовая пайка — куда движется мир». Advanced Microelectronics, стр. 29-34, сентябрь/октябрь 1999 г. 

⁶  На основе опубликованной стоимости металлов и обменного курса доллара США к евро на 5 июня 2003 г.
^против  Уайтман, Ли. «Проблемы и решения по внедрению бессвинцовой пайки». Май 2000 г.
^vi  Выполнено тестирование AIM 24 Hour — 15 Board Challenge. Свяжитесь с автором для получения полного описания процедуры тестирования.
^vii  Сон, Джон. «Надежны ли бессвинцовые припои?» Circuits Assembly, июнь 2002 г., с. 31.
^viii Кария, Йошихару и Пламбридж, Уильям. «Механические свойства сплава Sn-3,0масс%Ag-0,5масс%Cu». Департамент материаловедения, Открытый университет, Великобритания.
^ix  Свяжитесь с автором для получения информации о процедурах тестирования.
^x Силиг, Карл и Сураски, Дэвид. «Расширенные вопросы материалов и процессов сборки бессвинцовой электроники». Апрель 2001 г.
^xi Хендерсон, Дональд и др. «Формирование пластин Ag ³ Sn при затвердевании почти тройных эвтектических сплавов Sn-Ag-Cu».
^xii Д. Р. Фрир, Дж. В. Джанг, Дж. К. Лин и К. Чжан. «Бессвинцовые припои для межсоединений Flip-Chip». JOM, том 53, № 6 (июнь 2001 г.).
^xiii Ким К.С., Хух С.Х. и Суганума К., «Влияние скорости охлаждения на микроструктуру и свойства при растяжении сплавов Sn-Ag-Cu».