Температура плавления припоя. Свойства припоев и подшипниковых материалов

Температура плавления и другие свойства припоев на основе олова и свинца

В таблице представлена температура плавления припоев распространенных марок на основе олова и свинца, а также их  теплофизические и механические свойства. Свойства припоев даны при комнатной температуре.

В таблице приведены следующие свойства: температура плавления припоев (солидус и ликвидус) в градусах Цельсия, плотность припоев, удельное электрическое сопротивление, коэффициент теплопроводности, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, твердость по Бринеллю, HB.

Температура плавления припоев (ликвидус — жидкое состояние припоя) на основе свинца и олова находится в диапазоне от 145 до 308°С. Следует отметить, что температура плавления припоя, равная 145°С, соответствует припою ПОСК 50-18, который относится к категории легкоплавких припоев. При температуре 308 градусов Цельсия в жидком виде находится припой ПОССу 5-1.

Рассмотрены свойства следующих припоев: ПОС 90, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 10, ПОС 61М, ПОСК 50-18, ПОССу61-0,5, ПОССу 50-0,5, ПОССу 40-0,5, ПОССу 35-0,5, ПОССу 30-0,5, ПОССу 25-0,5, ПОССу 18-0,5, ПОСу 95-5, ПОССу 40-2, ПОССу 35-2, ПОССу 30-2, ПОССу 25-2, ПОССу 18-2, ПОССу 15-2, ПОССу 10-2, ПОССу 8-3, ПОССу 5-1, ПОССу 4-6.

По данным таблицы видно, что плотность припоев меняется в пределах от 7300 до 11200 кг/м³. Припоем с минимальной плотностью является оловянно-свинцовый припой ПОСу 95-5. Наиболее тяжелым из рассмотренных припоев является припой ПОССу 5-1 — плотность такого припоя имеет величину 11200 кг/м³.

Теплопроводность припоев в таблице дана в размерности ккал/(см·с·град).

Припоями с максимальной теплопроводностью являются ПОС 90 и ПОСК 50-18 — их теплопроводность равна 0,13 ккал/(см·с·град).

Температура плавления припоев на основе серебра, их плотность и удельное электрическое сопротивление

К серебряным припоям относятся такие припои, как ПСр72, ПСр71, ПСр70, ПСрМО68-27-5, ПСр65, ПСр62, ПСр50, ПСр50КД, ПСрМЦКд45-15-16-24, ПСрКДМ50-34-16, ПСр45, ПСр40, ПСр37,5, ПСр25, ПСр25Ф, ПСр15, ПСр12М, ПСр10, ПСр010-90, ПСрОСу8 (Впр-6), ПСрМО5 (Впр-9), ПСрОС 3,5-95, ПСр3, ПСрО 3-97, ПСрОС3-58, ПСр3Кд, ПСр2,5, ПСр2,5С, ПСр2, ПСрОС2-58, ПСр1,5, ПСр1.

Плотность припоев на основе серебра изменяется в пределах от 7400 до 11400 кг/м

3. Низкая плотность припоя, содержащего серебро, свойственна таким припоям, как: ПСрОСу8, ПСрМО5, ПСрОС 3,5-95 и ПСр010-90. Наиболее тяжелый припой — это ПСр3, его плотность равна 11,4 г/см³.

Температура плавления припоев на основе серебра находится в диапазоне от 183 до 860°С. Припоем с наименьшим удельным электрическим сопротивлением является серебряный припой ПСр72 — его электросопротивление равно 2,1 мкОм·см.

Удельное электрическое сопротивление припоев значительно изменяется в зависимости от марки припоя. Оно может иметь значение в интервале от 2,1 (у припоя ПСр72) до 37,2 мкОм·см — у ПСр37,5.

Примечание: плотность и удельное электрическое сопротивление припоев указаны при комнатной температуре.

Температура плавления припоев и легкоплавких сплавов

В таблице даны значения температуры плавления припоев и легкоплавких сплавов на основе ртути Hg, цезия Cs, калия K, висмута Bi, таллия Tl, индия In, олова Sn, свинца Pb, кадмия Cd, сплав Вуда, сплавы Роуза (Розе), золота Au, магния Mg, цинка Zn, серебра Ag.

Значения температуры плавления припоев и сплавов в таблице приведены начиная с самых легкоплавких сплавов и находятся в диапазоне от -48,2 до 262°С. В сплавах с отрицательной температурой плавления (от минус 48,2°С) преобладает содержание ртути и щелочных металлов.

Легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 200 до 260°С имеют в своем составе преимущественное содержание висмута и таллия.

Примечание: эвт — эвтектические сплавы или близкие к ним; для неэвтектических сплавов приводятся значения температуры солидуса.

Плотность припоев и баббитов, их теплопроводность и КТлР

В таблицах даны теплофизические свойства некоторых припоев и  баббитов (антифрикционных подшипниковых материалов) при комнатной температуре. Представлены такие свойства, как: плотность, коэффициент температурного расширения и теплопроводность.

Указаны свойства следующих припоев и баббитов: ПОС-30, ПОС-18, ПСр45, ПОЦ70, ПОЦ60, 34А, эвтектический силумин; баббиты, Б83, Б16, БКА, Б88, Б89, Б6.

Следует отметить, что плотность припоев, коэффициент температурного расширения (КТлР) и теплопроводность припоев и баббитов имеют близкие значения, за исключением припоя 34А и эвтектического силумина, которые в 2-4 раза легче.

Состав и теплопроводность припоев и баббитов при различных температурах

В таблице представлен состав и значение коэффициента теплопроводности алюминиевых антифрикционных сплавов, баббитов и припоев при температуре от 4 до 300 К (от -269 до 27°С).

Рассмотрены следующие припои и подшипниковые материалы: АН2,5, АО6-1, БКА, Б16, Б83, Б88, ПОС61, ПОС18, ПОССу18-2, ПОССу40-2, сплав Вуда, сплав Розе, ПСр25, ПСр44, ПСр70.

Наиболее теплопроводным антифрикционным сплавом, по данным таблицы, является сплав АО6-1 — его теплопроводность равна 180 Вт/(м·град). Наибольшую теплопроводность среди рассмотренных припоев имеет серебряный припой ПСр70 (на основе серебра и меди) — теплопроводность этого припоя равна 170 Вт/(м·град).

Источники:

1. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
4. Цветные металлы. Справочник. — Нижний Новгород: «Вента-2», 2001. — 279 с.

олово отвердевает при температуре 232 градуса по Цельсию Что можно сказать о температуре

10.7n. IВ яких одиницях вимірность період колінвань? А. В герцах. Б. В секундах, В. 13 обертах за секунду. Г. В радіанах за секунду.

после уменьшения в три раза теплоты которую двигатель отдавал холодильнику его КПД оказался равным 28%. Определите, чему был изначально равен его КПД? … ​

определите силу трения бруска массой 200г скольжения по столу начальная скорость бруска 0.5м/с

нйдите частоту вращения тела находящегося на экваторе относительно центра земли и его центростремительноеи ускорение радиус земли принять равным 6400к … м​

Вольтметр, включенный в цепь переменного тока с частотой 50 Гц параллельно катушке индуктивностью 0,03 Гн, показывает 380 В. Выберите правильное утвер … ждение. А. Действующее значение напряжения равно 220 В. Б. Амплитуда напряжения больше 530В. В. Индуктивное сопротивление участка цепи меньше 9 Ом. Г. Действующее значение силы тока в катушке меньше 10 А.

Первичная обмотка трансформатора содержит 800 витков, вторичная – 3200. Выберите правильное утверждение. А. Трансформатор понижающий. Б. Коэффициент … трансформации меньше 0,3. В. Трансформатор может преобразовывать постоянный ток. Г. Коэффициент трансформации равен 4.

Конденсатор емкостью 400 пФ и катушка индуктивностью 25 мГн образуют колебательный контур. Выберите правильное утверждение. А. В контуре может протек … ать только постоянный ток. Б. Частота колебаний зависит от максимального заряда конденсатора. В. Период свободных колебаний в контуре больше 10 мкс. Г. Период свободных колебаний в контуре меньше 15 мкс.

тело кубической формы,ребро которого 60см. положили на рычажные весы. весы пришли в равновесие когда на свободную чашу поместили грузы следующих масс: … 200г.

50г. 10г. 70мг. опредилите плотность кубика.

Трансформатор с коэффициентом трансформации 20 включен в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление нагрузки 4 Ом, а сопротивление вторичной обмотки 0,25 … Ом. Выберите правильное утверждение. (сопротивлением первичной обмотки можно пренебречь) А. Трансформатор повышающий. Б. Количество витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной. В. Напряжение на выходе трансформатора больше 10 В. Г. Первичная обмотка имеет провод меньшего сечения.К городской сети переменного тока стандартной частоты подключена цепь, состоящая из последовательно включенных резистора с активным сопротивлением 100 Ом и катушки индуктивности 0,5 Гн. Действующее значение напряжение 220 В. Выберите правильное утверждение. А. Колебания напряжения в катушке опережают колебания силы тока. Б. Амплитудное значение силы тока меньше 1 А. В. Колебания напряжение к катушке синфазные с колебаниями тока. Г. Амплитудное значение силы тока приблизительно равно 2 А.В цепь переменного тока последовательно включены конденсатор емкостью 1 мкФ, катушка с индуктивностью 0,5 Гн и активное сопротивление 50 Ом.

Выберите правильное утверждение. А. Резонанс в данной цепи наступает при частоте, меньшей 300 Гц. Б. При резонансе активное сопротивление катушки составляет более 15 % ее индуктивного сопротивления. В. Индуктивное сопротивление катушки при частоте 50 Гц больше 200 Ом. Г. При частоте 500 Гц индуктивное сопротивление катушки больше, чем емкостное сопротивление конденсатора.

Чугунная поверочная плита с координатной разметкой служит в качестве базовой плоскости для всех типов точных измерений и проверок. С ее помощью выполн … яется проверка точности размеров деталей оборудования. Прими, что площадь основания такой плиты равна 1,5 м2, а толщина — 13 см. Вычисли массу поверочной плиты и ее давление на пол. Принять g=9,8 Н/кг. Ответ (при необходимости ответ округли до тысячных): m= т p= кПа

Почему тугоплавкое олово плавится легче, когда капнешь легкоплавкое олово?

У олова температура плавления 232 °С и оно не бывает легкоплавким и тугоплавким. Я понимаю, вы называете оловом припой.

Так вот, для пайки электронных компонентов используются припои оловянно-свинцовые (как правило, используется припой, содержащий 61-63% олова, остальное свинец — это состав, близкий к эвтектическому сплаву олово-свинец с температурой плавления 183,3 °С, а реально из-за примесей еще ниже — около 181 °С) и бессвинцовые, близкие по составу к чистому олову. Так как олово склонно к росту «усов», усталостным трещинам, дает при кристаллизации грубую структуру, а главное — при низких температурах поражается «оловянной чумой» — переходит в хрупкую полупроводниковую модификацию — серое олово, его легируют небольшими количествами (1-2%) меди и серебра, а иногда и цинка. Это также несколько снижает температуру плавления, которая все равно остается довольно высокой — 217-222 °С. Когда мы добавляем к бессвинцовому припою оловянно-свинцовый, получается сплав из трех компонентов, третьим из которых можно в принципе пренебречь, и рассмотреть систему олово-свинец. Получившийся состав, таким образом, будет представлять собой оловянно-свинцовый сплав, более богатый оловом, чем припой, который мы добавили к бессвинцовому. На рисунке я привожу T-x диаграмму этой системы.

Типичный оловянно-свинцовый припой — это и есть эвтектика, которая плавится при наименьшей температуре — 183,3 °С. А получившийся под паяльником сплав — это будет состав правее эвтектики. Плавится он уже не при одной температуре, а в интервале. Сначала он плавится частично — получается кашицеобразная смесь жидкого расплава и твердого остатка, а при при дальнейшем нагреве — расплавится полностью. На диаграмме видно, как от состава сплава зависят температура начала плавления (она почти для всех составов постоянна и составляет 183,3°С) и окончания плавления (она плавно падает с ростом содержания свинца, пока не упрется все в те же 183,3°С, а потом начинает расти). Так вот, наш сплав начнет плавиться уже при 183,3°С, что уже будет достаточно, чтобы пайка «поддалась».

Если же воспользоваться в качестве «присадки» сплав Розе, то распаять бессвинцовку можно при температуре в сто с небольшим градусов. Но потом нужно особенно тщательно удалить остатки, иначе новая пайка будет крайне ненадежной.

Припой оловянно свинцовый пос | ООО Урал-Олово

Припой ПОС (оловянно-свинцовый)

ГОСТ 21930-76 чушка

ГОСТ 21931-76 изделия

Изготовление оловянно-свинцовых припоев в виде чушки и изделиях является одним из основных направлений производственной деятельности ООО “Урал-Олово”.

Форма выпуска:

— чушка 20-35 кг

— проволока от 2 мм до 7 мм, бухты от 10 кг до 25 кг

— пруток от 8 мм до 15 мм, стандартная длина 400 мм, упаковка пачки по 10 кг

Применение:

Припой оловянно-свинцовый это сплав, основные компоненты которого олово и свинец.

Припой используется для пайки. Пайкой называют метод сращивания деталей с помощью припоя. При этом температура плавления деталей выше, чем температура плавления сплава, используемого в качестве припоя.

Пайку осуществляют с целью создания механически прочного, иногда герметичного шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке мест соединения припой нагревают свыше температуры его плавления. Так как припой имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления соединяемого металла, из которых изготовлены соединяемые детали, то он плавится, в то время как металл деталей остаётся твёрдым. Припой смачивает металл на границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов, например, по температуре плавления, требуемой механической прочности спая или его коррозионной устойчивости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя.

Припои принято делить на две группы:

— мягкие

— твёрдые

К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — свыше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16 — 100 МПа, а твёрдые 100-500 МПа.

К мягким припоям относятся оловянно-свинцовые сплавы с содержанием олова от 10% (ПОС-10) до 90 % (ПОС-90), остальное — свинец. Электропроводность этих припоев составляет 9—15 % электропроводности чистой меди. Плавление этих припоев начинается при температуре 183°C (температура плавления эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при температуре 308°C плавления ликвидуса, см. Область применения и температура плавления оловянно-свинцовых припоев:

Область применения и температура плавления оловянно-свинцовых припоев:

Марка припоя	Температура плавления		Область применения
	солидус	ликвидус
ПОС 90	183	220	Лужение и пайка внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры.
ПОС 63	183	190	Групповая пайка печатного монтажа, пайка на авто-линиях волной припоя, окунанием с протягиванием.
ПОС 61	183	190	Лужение и пайка электро- и радиоаппаратуры, схем, точных приборов, где недопустим перегрев.
ПОС 40	183	238	Лужение и пайка электроаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами.
ПОС 30	183	238	Лужение и пайка деталей из меди и ее сплавов.
ПОС 10	268	299	Лужение и пайка электрических аппаратов, приборов, реле, контрольных пробок топок паровозов.
ПОС 61М	183	192	Лужение и пайка печатных проводников в кабельной, электро- и радиоэлектронной промышленности.
ПОСК 50-18	142	145	Пайка деталей, чувствительных к перегреву, порошковых материалов, пайка конденсаторов.
ПОСК 2-18	142	145	Лужение и пайка металлизированных и керамических деталей.
ПОССу 61-0,5	183	189	Лужение и пайка электроаппаратуры, оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к темп.
ПОССу 50-0,5	183	216	Лужение и пайка авиационных радиаторов, для пайки пищевой посуды.
ПОССу 40-0,5	183	235	Лужение и пайка жести, обмоток электрических машин, радиаторных трубок, оцинкованных деталей.
ПОССу 35-0,5	183	245	Лужение и пайка свинцовых кабельных оболочек электротехнических изделий.
ПОССу 30-0,5	183	255	Лужение и пайка листового цинка, радиаторов.
ПОССу 25-0,5	183	266	Лужение и пайка радиаторов.
ПОССу 18-0,5	183	277	Лужение и пайка трубок теплообменников, электроламп.
ПОСу 95-5	183	189	Пайка в электропромышленности, трубопроводов, работающих при повышенных температурах.
ПОССу 40-2	183	216	Лужение и пайка холодильных устройств, тонколистовой упаковки. Припой широкого назначения.
ПОССу 35-2	185	243	Пайка свинцовых труб, абразивная пайка.
ПОССу 30-2	183	235	Лужение и пайка в холодильном, электроламповом производстве, автомобилестроении.
ПОССу 25-2	183	266	Пайка в автомобилестроении.
ПОССу 18-2	186	277	Пайка в автомобилестроении.
ПОССу 15-2	186	277	Пайка в автомобилестроении.
ПОССу 10-2	183	189	Пайка в автомобилестроении.
ПОССу 8-3	240	290	Лужение и пайка в электроламповом производстве.
ПОССу 5-1	275	308	Лужение и пайка деталей, работающих при повышенных темпер-х, лужение трубчатых радиаторов.
ПОССу 4-6	244	270	Пайка белой жести, лужение и пайка деталей с закатанными и клепанными швами из латуни и меди.
ПОССу 4-4	239	265	Лужение и пайка в автомобилестроении.

Припои ПОС-61 и ПОС-63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец.

Самым распространенным и универсальным низкотемпературным припоем считается припой ПОС-63 и ПОС-90, благодаря своей жидкотекучести им с легкость удается паять изделия сложной формы.

Также к мягким оловянным припоям относят:

• Сурьмянистые и мало сурьмянистые припои (ПОССу), применяемые при пайке оцинкованных и цинковых изделий и повышенных требованиях к прочности паяного соединения.
• Оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) для пайки деталей, чувствительных к перегреву и пайки выводов к конденсаторам и пьезокерамике.
  
• Оловянно-цинковые (ПОЦ) для пайки алюминия.
  
• Бессвинцовые припои, содержащие наряду с оловом индий, цинк, медь, серебро.
  

Почти все бессвинцовые припои имеют меньшую текучесть — смачиваемость, чем оловянно-свинцовые. Для улучшения текучести применяются специальные составы флюсов. Характеристики шва бессвинцовых припоев, возникающие при длительной эксплуатации также хуже, чем у припоев, содержащих свинец. На данный момент, ни один из бессвинцовых припоев не считается полной заменой оловянно-свинцового, и ведутся дальнейшие исследования по разработке бессвинцового припоя для полноценной замены таковых.

Химический состав оловянно-свинцовых припоев по ГОСТ 21930-76:

Марка припоя	Массовая доля, %
	Sn	Sb	Cd	Cu	Bi	As	Fe	Ni	S	Zn	Al	Pb
Бессурьмянистые (0%)
ПОС 90	89-91	0,1	-	0,05	0,1	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 63	62,5-63,5	0,05	-	0,05	0,1	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 61	59-61	0,1	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 40	39-41	0,1	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 30	29-31	0,1	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 10	9,0-10,0	0,1	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОС 61М	59-61	0,2	-	1,2-2,0	0,2	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОСК 50-18	49-51	0,2	17-19	0,08	0,2	0,03	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОСК 2-18	1.8-2,3	0,05	17,5-18,5	0,05	0,2	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
Малосурьмянистые (0,05-0,5%)
ПОССу 61-0,5	59-61	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 50-0,5	49-51	0,05-0,5	-	0,05	0,1	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 40-0,5	39-41	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 35-0,5	34-36	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 30-0,5	29-31	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 25-0,5	24-26	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
ПОССу 18-0,5	17-18	0,05-0,5	-	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	Ост.
Сурьмянистые(от 0,5 до 6%)
ПОСу 95-5	Основа	4,0-5,0	-	0,05	0,1	0,04	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	0,07
ПОССу 40-2	39-41	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 35-2	34-36	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 30-2	29-31	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 25-2	24-26	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 18-2	17-18	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 15-2	14-15	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 10-2	9,0-10,0	1,5-2,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 8-3	7,0-8,0	2,0-3,0	-	0,1	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.
ПОССу 5-1	4,0-5,0	0,5-1,0	-	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,02	0,02	Ост.

Помощь друга:

Без наличия спектральной лаборатории, рентгенофлуоресцентный анализатора металлов и сплавов, или возможности произвести химический анализ с целью определения химического состава и марки припоя будет туго, но можно:

Определить приблизительный химический состав припоя по следующим видимым признакам:

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

— пруток, в котором много свинца — темного серого цвета, матовый.

— поверхность припоя чем темнее, чем больше в нем свинца.

— пруток со значительным содержанием свинца (до 60% свинца) пластичный, его легко деформировать и согнуть руками (возможно, это ПОС-30, ПОС-40).

— пруток, где много олова, прочный и жесткий. Он менее пластичный, и тяжелее гнется руками.

— пруток из чистого олова при сгибе или сжатии издает характерный хруст (возможно, это Олово, ПОС-90).

— если пруток или чушка долгое время находились при отрицательной температуре воздуха, и начинают ссыпаться при физическом воздействии, как порошок (возможно, это Олово, ПОС-90).

Урал Олово

Олово, свинец, цинк и их сплавы – Осварке.Нет

Олово – блестящий белый металл, обладающий низкой температурой плавления (231°С) и высокой пластичностью. Применяется в составе припоев, медных сплавов (бронза) и антифрикционных сплавов (баббит).
Свинец – металл голубовато-серого цвета, обладает низкой температурой плавления (327°С) и высокой пластичностью. Входит в состав медных сплавов (латунь, бронза), антифрикционных сплавов (баббит) и припоев.
Цинк – серовато-белый металл с высокими литейными и антикоррозионными свойствами, температура плавления 419°С. Входит в состав медных сплавов (латунь) и твердых припоев.

Припои. Припой – это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве связки (промежуточного металла) между соединяемыми деталями. Припои имеют более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Незначительный нагрев соединяемых металлов, а вследствие этого отсутствие изменения структуры металла, являются основным преимуществом пайки в сравнении со сваркой.

По температуре расплавления припои (табл. 14) подразделяют на легкоплавкие (145-450°С), среднеплавкие (450-1100°С) и высокоплавкие (1100-1850°С). К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые (ПОССу) и другие припои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905-985°С), а многокомпонентные на основе железа – к высокоплавким (1190-1480°С).

Оловянно-свинцовые припои широко применяют во всех отраслях промышленности. Для снижения охрупчивания олова при низких температурах в состав припоев вводят сурьму. Оловянно-свинцовые припои имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Их применяют при пайке радиотехнической и электронной аппаратуры.

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов (табл. 15). Для повышения прочности паяных соединений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. Добавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают коррозионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя.

14. Оловянно-свинцовые и оловянные припои

При пайке сложных изделий со швами на вертикальной стенке применяют пастообразные и порошковые припои. Легкоплавкие пастообразные припои состоят обычно из трех частей: порошкообразного припоя, флюса и загустителя. Так, пасту состава: припой ПорПОССу-30-2 (70%), вазелин (20%), бензойная кислота (1,2%), аммоний хлористый (1,2%) и эмульгатор ОП-7 (0,6%) – применяют для пайки стальных, медных и никелевых изделий.

15. Медно-цинковые припои

Тугоплавкие порошкообразные припои применяют для пайки твердосплавных пластин при производстве режущего инструмента. Состав припоя: ферромарганец (40%), ферросилиций (10%), чугунная стружка (20%), медная стружка (5%), толченое стекло (15%) – плавится при температуре 1190-1300°С.

Применение цинка. Цинк имеет хорошую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в пресной воде. Поэтому цинк служит для хорошей антикоррозионной защиты кровельного железа и изделий из него.

Чистый цинк (марок ЦВ0, ЦВ1) применяют в полиграфической и автомобильной промышленности; цинк марки ЦВ00 – в электротехнике для изготовления источников постоянного тока.
Для получения фасонных отливок применяют сплавы ЦАМ с алюминием (4%), медью (0,5-3,5%) и магнием (0,1%). Из сплавов ЦАМ благодаря их легкоплавкости и жидкотекучести литьем под давлением получают отливки, не требующие дополнительной обработки поверхности. Деформируемые цинковые сплавы ЦАМ9-1,5, содержащие алюминий (9-11%), медь (1-2%), магний (0,05%), применяют для получения биметаллической антифрикционной ленты со сталью и алюминием.

Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 3 / Хабр

Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части заканчиваем разбирать проводники: Углерод, Нихромы, термостабильные сплавы, припои — олово, прозрачные проводники.

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

Хочу сказать спасибо всем за дельные комментарии к предыдущим частям, мой список TODO растет. Если тенденция сохранится, то итоговую версию руководства в формате pdf я опубликую не в 11 части, как планировал, а отдельно 12й частью вместе со списком доработок и улучшений. Оставляйте пожелания в комментариях какие места требуют более подробного обьяснения.

Эта часть посвящена «так себе проводникам» — материалам которые проводят ток, но делают это весьма паршиво, и с этим мирятся только благодаря каким-то особым свойствам материала, которого нет у других проводников.

Углерод

С — углерод.

Не совсем металл, но тоже проводник. Графит, угольная пыль — не такие хорошие проводники как металлы, но зато очень дешевые, не подвержены коррозии.

Примеры применения

Компонент резисторов.

В виде пленок, в виде объемных брусков в диэлектрической оболочке.

Добавка в полимеры для придания электропроводности. Для защиты от образования статического электричества достаточно ввести в состав полимера мелкодисперсный графит, и пластик из диэлектрика становится очень плохим проводником, достаточным, что бы статический заряд с него стекал. При работе с изделиями из такого пластика они не будут прилипать и искрить, что важно при пожароопасности или работе с электроникой.

Токопроводящий лак на базе суспензии графита.

На базе полимеров, заполненных мелкодисперсным графитом, основаны различные нагреватели — пленочные электронагреватели теплых полов, греющие кабели для систем водоснабжения, нагреватели для одежды и т.д. Высокий коэффициент расширения полимеров при нагреве приводит к отрицательной обратной связи, что делает такие нагреватели саморегулирующимися и потому безопасными. При пропускании тока через такой полимер, он нагревается, от нагрева расширяется, контакт между частичками углерода в матрице из полимера ухудшается, от этого увеличивается сопротивление — уменьшается протекаемый ток, уменьшается нагрев. В итоге, устанавливается некоторая температура полимера, стабильно поддерживающаяся этим механизмом обратной связи без каких либо внешних устройств.

Нагреватель от печки лазерного принтера. Основа — фарфор, проводники — серебро. Нагреватель — углеродная композиция, покрыта для защиты слоем глазури.

Аналогично устроены полимерные самовосстанавливающиеся предохранители. Если ток через такой предохранитель превысит номинальный, от нагрева полимер в составе расширяется, и резко увеличившееся сопротивление прерывает ток через предохранитель до некоторого небольшого значения. Такие предохранители обеспечивают медленную защиту, но не требуют замены предохранителя после каждой аварии.

Угольный сварочный электрод — используется для сварки, когда от электрода требуется только поддерживать дугу не плавясь. Уголь значительно дешевле вольфрама, но менее прочен и постепенно сгорает на воздухе.

Электроды от дуговой лампы, использовавшейся для киносъемок. Марка электродов КСБ — Уголь КиноСьемочный Белопламенный неомедненный.

Медно-графитовые материалы. Получают спеканием порошка меди и графита в разных пропорциях. В зависимости от состава могут быть от чёрных как уголь до темно красных с медным блеском. Используется как материал скользящих контактов — щеток электрических приборов. Такие щетки обеспечивают низкое сопротивление вращению — хорошо скользят по контактам коллектора. Кроме того их твёрдость заметно ниже твёрдости металла коллектора, так что в процессе работы истираются и подлежат замене дешевые щетки а не дорогой ротор.

Изношенные щетки от двигателя стиральной машины. Плохой контакт щеток с коллектором — причина повышенного искрения.

Источники

Если вдруг понадобился срочно угольный электрод, например сварить термопару, самый доступный способ — вытащить центральный электрод из солевой батарейки (маркировка которой начинается с R а не LR, щелочные («алкалиновые») не подойдут). Угольный стержень из батарейки содержит в себе следы электролита, поэтому перед применением не лишнем будет промыть и прокипятить его в воде для удаления остатков электролита.

Нихромы

Для изготовления нагревателей, мощных сопротивлений требуются сплавы со следующими требованиями:

• Относительно высокое удельное сопротивление — иначе нагреватель придется делать длинным и тонким, что отрицательно скажется на долговечности.
• Устойчивость к окислению на воздухе. Если в колбу лампы накаливания попадет воздух, то спираль очень быстро сгорит. При высоких температурах скорости химических реакций растут, и кислород воздуха начинает окислять даже стойкие при комнатной температуре металлы.
• Иметь приемлемые механические характеристики. Низкая пластичность и повышенная хрупкость негативно скажется на надежности изделия.

Нагреватели обычно изготавливают из следующих сплавов:

Нихром (55-78% никеля, 15-23% хрома) рабочая температура до 1100 °C хотя нихромы — это целый класс сплавов с небольшой разницей в составе.
Фехраль, название образовано от состава FeCrAl (12-27% Cr, 3.5-5.5% Al, 1% Si, 0.7% Mn, остальное Fe) рабочая температура до 1350 °C (Иногда называют канталом — kanthal, это не марка сплава, а торговая марка, которая стала нарицательной, как например «термос»).

Добавка хрома обеспечивает образование защитной пленки на поверхности сплава, благодаря чему нагреватели из нихрома могут длительное время работать на воздухе с высокой температурой поверхности.

Фехраль после нагрева становится ломким. Нихром после нагрева еще можно как-то гнуть. При этом фехраль дешевле нихрома, в рознице не так заметно, но ощутимо в оптовых партиях.

Нихромовая спиралька с фитилем внутри — испаритель электронной сигареты. Нихромовой струной, подогреваемой электрическим током, режут пенополистирол. Также из нихрома изготавливают термосьемники изоляции — на сегодняшний день самый надежный способ снять изоляцию с провода и не повредить токопроводящую жилу.

На удивление, достаточно трудно купить нихром в виде проволоки в небольших количествах, местные продавцы о количествах менее килограмма даже слышать не хотят. Так что, если понадобится изготовить нагревательный элемент — то проще перемотать нихром с какогонибудь неисправного тепловентилятора.

Концы нагревательных элементов обычно приваривают к тоководам или зажимают механически — винтом или опрессовкой.

Сплавы для изготовления термостабильных сопротивлений

У всех материалов есть ТКС — температурный коэффициент сопротивления, мера того, насколько изменяется сопротивление с изменением температуры. Он может быть положительным — как у металлов, с ростом температуры сопротивление растет, может быть отрицательным, как у полупроводников, с ростом температуры сопротивление падает. При изготовлении точных измерительных приборов необходимо иметь сопротивления с минимальным дрейфом номинала в зависимости от температуры. Для этого изобрели сплавы с минимальным ТКС:

Константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)
Манганин (85% Cu, 11.5-13.5% Mn, 2.5-3.5% Ni)

Таблица, с указанием температурного коэффициента (обозначается как α) для различных
металлов:

Материал	Температурный коэффициент α
Кремний	-0,075
Германий	-0,048
Манганин	0,00002
Константан	0,00005
Нихром	0,0004
Ртуть	0,0009
Сталь 0,5% С	0,003
Цинк	0,0037
Титан	0,0038
Серебро	0,0038
Медь	0,00386
Свинец	0,0039
Платина	0,003927
Золото	0,004
Алюминий	0,00429
Олово	0,0045
Вольфрам	0,0045
Никель	0,006
Железо	0,00651

Если упростить, то коэффициент α говорит, во сколько раз изменится сопротивление проводника при изменении температуры на один градус Цельсия.

Припои

Пайка — это процесс соединения двух деталей при помощи припоя, материала с температурой плавления меньшей, чем у соединяемых деталей. Например, соединение двух медных проводников при помощи олова. Именно использование припоя — основное отличие от сварки, когда детали соединяются расплавом из самих себя, например стальной крюк к стальной двери приваривается при помощи стального плавящегося сварочного электрода.

Припои чаще классифицируют на две группы — тугоплавкие (температура плавления 400°С и более) и легкоплавкие. Или, иногда, на твёрдые и мягкие. Учитывая, что мягкие припои обычно легкоплавкие, то часто твёрдые припои синоним тугоплавких, а мягкие припои — легкоплавких.

В электронной технике припои используют для создания надежного электрического контакта. Основные припои в электронной технике — мягкие, на базе олова и оловянно-свинцовых сплавов. Все остальные экзотические припои рассматриваться не будут.

Олово

Sn — Олово.

Основной компонент мягких припоев. Олово — относительно легкоплавкий металл, что позволяет использовать его для соединения проводников. В чистом виде не используется (см. факты). Из-за дороговизны олова (а также других причин, см. ниже), его в припоях разбавляют свинцом. Припой из 61% олова и 39% свинца образует

эвтектику

, такой смесью, ПОС-61 (Припой Оловянно-Свинцовый — 61% олова) паяют радиодетали на платах, провода. В менее ответственных узлах (шасси, теплоотводы, экраны и т.п.) олово в припоях разбавляют сильнее, до 30% олова, 70% свинца.

Электронные устройства долгое время паяли оловянно-свинцовыми припоями. Затем набежали экологи и заявили, что свинец — металл тяжелый, токсичный, и проблемы бы не было, если бы все эти ваши айфоны, компьютеры и прочие гаджеты не оказывались на свалке, откуда свинец попадает в окружающую среду. Поэтому придумали серию бессвинцовых припоев, когда олово разбавлено висмутом, или вовсе используется в чистом виде, стабилизированное добавками, например, серебра. Но эти припои дороже, хуже по характеристикам, более тугоплавкие. Поэтому оловянно-свинцовые припои надолго останутся в ответственных изделиях военного, космического, медицинского применения.

Кроме того, бессвинцовые припои склонны к образованию «усов». Оловянные усы — длинные тонкие кристаллы, вырастающие из оловянного припоя — причина отказов и сбоев аппаратуры. К сожалению, присадки в припои не позволяют на 100% прекратить рост «усов», поэтому оловянно-свинцовые припои, как проверенные временем, используются в критичных системах — космос, медицина, военка, атомные применения. Подробнее про усы.

Факты об олове

• Чистое олово подвержено «оловяной чуме», когда при температурах ниже 13,2 °C олово меняет свою кристаллическую решетку, превращаясь из блестящего металла в серый порошок (как при нагревании алмаз превращается в графит). Согласно байкам, оловянная чума — одна из причин поражения Наполеоновской армии в условиях суровых российских городов (представьте, как на морозе ваши пуговицы, ложки, вилки, кружки превращаются в серый порошок). И вполне состоявшийся факт, что оловянная чума стала одной из причин которая погубила экспедицию Скотта — консервные банки, емкости с топливом были пропаяны оловом и на морозе просто развалились. Небольшая добавка висмута практически устраняет оловянную чуму.
• Олово проводит электрический ток в 7 раз хуже меди.
• Олово используется как защитное покрытие консервных банок — луженая жесть при контакте с пищей не делает её опасной. (но так как олово правее железа в ряду напряженности металлов, лужение не защищает железо от коррозии гальванически, как цинк, который левее железа в ряду напряженности. Как работает гальваническая защита можно прочитать по ссылке).
• До широкого распространения алюминия, фольгу делали из олова, её называли «станиоль» (от stannum — латинское навание олова).
• Не пытайтесь отремонтировать ювелирные украшения при помощи мягких оловянных и оловянно-свинцовых припоев. Прочность соединения будет неприемлемой, а наличие легкоплавкого припоя на поверхности осложнит нормальную пайку твёрдыми припоями.

Легкоплавкие припои

На базе сплавов с содержанием олова были разработаны легкоплавкие припои. И даже очень легкоплавкие припои, которые плавятся в горячей воде. Хороший

список

сплавов есть в Википедии.

Катушки и прутки оловянно-свинцовых припоев. Проволока из припоя содержит центральный канал с флюсом, облегчающим процесс пайки.

Основные припои для радиоаппаратуры

• ПОС-61 — 61% олова, остальное — свинец. Температура плавления (ликвидус) 183 °C. Есть множество сходных по составу и по свойствам импортных припоев, в которых пропорции компонентов отличаются на пару процентов, например Sn60Pb40 или Sn63Pb37.
• ПОС-40 — 40% олова. Остальное — свинец. Температура плавления (ликвидус) 238 °C Менее прочный, более тугоплавкий, неэвтектический (плавится не сразу, есть диапазон температур при котором припой больше походит на кашу). Но благодаря тому, что чуть ли не в два раза дешевле (олово дорогое), применяется для неответственных соединений — пайка экранов, шин. Аналогичны припои ПОС-33 (температура плавления 247С), ПОС-25 (температура плавления 260С), ПОС-15 (температура плавления 280С).
• Бессвинцовые припои. Для пайки медных водопроводных труб горелкой чаще всего используют мягкий припой с 3% меди (Sn97Cu3). Он не содержит свинца, потому пригоден для питьевой воды. По экологическим причинам современную электронику на заводах паяют в основном бессвинцовыми припоями. Хорошая статья.

Замыкают список совсем легкоплавкие припои:

• Сплав Розе: 25% Sn, 25% Pb, 50% Bi. Температура плавления +94 °C.
• Сплав Вуда: 12,5% Sn, 25% Pb, 50% Bi, 12.5% Cd Температура плавления +68,5 °C.

Применяются для лужения печатных плат любителями, так как плавятся в горячей воде, и можно резиновым шпателем под слоем кипящей воды быстро покрыть припоем медную фольгу печатной платы. В технике их используют для пайки деталей, не выдерживающих нагрева до обычной температуры припоев, или в тех случаях, когда зачем-то нужен очень легкоплавкий металл (например, для датчика температуры).

Если спаять подпружиненные контакты легкоплавким припоем, то получится простой и надежный термопредохранитель, при превышении температуры припой плавится и контакты разрывают цепь. Правда, предохранитель получится одноразовым. Во многих советских телевизорах в блоке строчной развертки была защита из обычной стальной спиральной пружинки, припаянной на легкоплавкий припой. При перегреве, в том числе от большого тока через пружинку, она отпаивалась и отрывалась. Предохранители такого типа очень хороши как защита от пожара.

Прочие проводники

Термопарные сплавы

Для изготовления термопар используют сплавы стойкие к высоким температурам, но при этом обладающие высокой ТермоЭДС. Подробнее про

термопары

можно прочитать в соответствующей литературе.

Сплавы:

• Хромель (90% Ni, 10% Cr)
• Копель (43% Ni, 2-3% Fe, 53% Cu)
• Алюмель (93-96% Ni, 1,8-2,5% Al, 1,8-2,2% Mn, 0,8-1,2% Si)
• Платина (100% Pt)
• Платина-родий (10-30% Rh)
• Медь (100% Cu)
• Константан (59% Cu, 39-41% Ni, 1-2% Mn)

Соединяя два проводника из двух разных металлов получают термопары, например термопара типа K (ТХА — Термопара Хромель-Алюмель). Самые распространенные пары: хромель-алюмель, хромель-копель, медь-константан (для низких температур), платина-платинородий (для точных измерений и для высоких температур).

Оксид Индия-Олова

Оксид Индия — Oлова (Indium tin oxide или сокращённо ITO) — полупроводник, но обладает невысоким сопротивлением, а самое главное, пленка из оксида индия-олова прозрачна.

Это свойство используется при производстве ЖК дисплеев, сетка электродов на поверхности стекла нанесена именно из оксида индия-олова. Также резистивные touch панели имеют прозрачное проводящее покрытие.

Пленка ITO едва видна в отражении, чтобы хоть как то она была заметна пришлось разобрать ЖК дисплей:

Стекла от ЖК индикатора электронных часов. Индикатор подключался к электронной схеме через токопроводящую резинку, гребенка контактов видна в нижней части стекла.

На просвет проводящая пленка не видна

На удивление, сопротивление пленки довольно низкое.

На этом мы закончили проводники. В следующей части начнем обзор диэлектриков

Ссылки на части руководства:

1

: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.

2

: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

3

: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.

4

: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.

5

: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.

6

: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.

7

: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.

8

: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.

9

: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.

10

: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.

11

: Изоляционные ленты и трубки.

12

: Финальная

Припои — НПО СПЕЦСПЛАВ-РЕГИОН

Припо́й — материал, применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы. Применяют сплавы на основе олова, свинца, кадмия, меди, никеля и другие. Существуют неметаллические припои. Срок службы припоя зависит от правильности технологии и окружающей среды в эксплуатации.

Припои бывают в виде гранул, прутков, проволоки, порошка, фольги и закладных деталей.

Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемый металл (или металлы), то он плавится, в то время как основной металл остаётся твёрдым. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Выбирают припой с учётом физико-химических свойств соединяемых металлов (например, по температуре плавления), требуемой механической прочности спая, его коррозионной устойчивости и стоимости. При пайке токоведущих частей необходимо учитывать удельную проводимость припоя. Жидкотекучесть низкотемпературных припоев даёт возможность паять изделия сложной формы.

Температурой плавления мягких припоев до 300 °C и имеют предел прочности при растяжении 16—100 МПа, а твёрдые — 100—500 МПа.

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС 10) до 90 % (ПОС 90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15 % чистой меди. Плавление этих припоев начинается при температуре 183 °C (температура плавления эвтектики системы олово-свинец) и заканчивается при следующих температурах (см. ликвидус):

ПОС 18 — 280 °C.

ПОС 25 — 260 °C.

ПОС 30 — 247 °C.

ПОС 40 — 238 °C

ПОС 61 — 191 °C

ПОС 90 — 220 °C

Припои ПОС 61 и ПОС 63 плавятся при постоянной температуре 183 °C, так как их состав практически совпадает с составом эвтектики олово-свинец. Кроме этих составов в качестве мягких припоев используются также:

• сурьмянистые припои (ПОССу), применяемые при пайке оцинкованных и цинковых изделий и повышенных требованиях к прочности паяного соединения,
• оловянно-свинцово-кадмиевые (ПОСК) для пайки деталей, чувствительных к перегреву и пайки выводов к конденсаторам и пьезокерамике,
• оловянно-цинковые (ОЦ) для пайки алюминия,
• бессвинцовые припои, содержащие наряду с оловом медь, серебро, висмут и др. металлы.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИПОЕВ ПО ГОСТ 19738-2015

Химический состав, %
Марка припоя	Код ОКП	Основные компоненты
		Олово	Сурьма	Кадмий	Медь	Свинец
Бессурьмянистые
ПОС 90	17 2311 1100 04	89-91	—	—	—	Остальное то же
ПОС 63	17 2312 0100	62,5-63,5	—	—	—	«
ПОС 61	17 2312 1100 10	59-61	—	—	—	«
ПОС 40	17 2314 1100 00	39-41	—	—	—	«
ПОС30	17 2321 1100 09	29-31	—	—	—	«
ПОС 10	17 2326 1100 06	9-10	—	—	—	«
ПОС 61М	17 2312 1200 07	59-61	—	—	1,2-2,0	«
ПОСК 50-18	17 2313 1200 02	49-51	—	17-19	—	«
ПОСК 2-18	17 2343 1100 09	1,8-2,3	—	17,5-18,5	—	«
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0,5	17 2312 1400 01	59-61	—	—	—	Остальное то же
ПОССу 50-0,5	17 2313 1100 05	49-51	—	—	—	«
ПОССу 40-0,5	17 2314 1200 08	39-41	—	—	—	«
ПОССу 35-0,5	17 2315 1200 03	34-36	0,05-0,5	—	—	«
ПОССу 30-0,5	17 2321 1200 06	29-31	—	—	—	«
ПОССу 25-0,5	17 2322 1200 01	24-26	—	—	—	«
ПОССу 18-0,5	17 2323 1100 10	17-18	—	—	—	«
Сурьмянистые
ПОСу 95-5	17 2311 1200 01	Ост.	4,0-5,0	—	—	—
ПОССу 40-2	17 2314 1300 05	39-41	1,5-2,0	—	—	Остально то же
ПОССу 35-2	17 2315 1300 00	34-36	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 30-2	17 2321 1300 03	29-31	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 25-2	17 2322 1300 09	24-26	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 18-2	17 2323 1200 07	17-18	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 15-2	17 2324 1100 05	14-15	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 10-2	17 2326 1200 03	9-10	1,5-2,0	—	—	«
ПОССу 8-3	17 2326 1300 00	7-8	2,0-3,0	—	—	«
ПОССу 5-1	17 2327 1100 01	4-5	0,5-0,1	—	—	«
ПОССу 4-6	17 2327 1200 09	3-4	5,0-6,0	—	—	«
ПОССу 4-4	17 2327 1300 06	3-4	3,0-4,0	—	—	«

Массовая доля, %
Марка припоя	Примесей, не более
Бессурьмянистые
	Сурьма	Медь	Висмут	Мышьяк	Железо	Никель	Сера	Цинк	Аллюминий	Свинец
ПОС 90	0,10	0,05	0,1	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОС 63	0,05	0,05	0,1	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОС 40	0,10	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОС 30	0,10	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОС 10	0,10	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОС 61М	0,20	—	0,2	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОСК 50-18	0,20	0,08	0,2	0,03	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОСК 2-18	0,05	0,05	0,2	0,01	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0.5	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 50-0,5	—	0,05	0,1	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 40-0,5	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 35-0,5	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 30-05	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 25-0,5	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 18-0,5	—	0,05	0,2	0,02	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	—
Сурьмянистые
ПОСу 95-5	—	0,05	0,1	0,04	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002	0,07
ПОССу 40-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 35-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 30-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 25-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 18-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 15-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 10-2	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 8-3	—	0,1	0,2	0,05	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 5-1	—	0,08	0,2	0,02	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 4-6	—	0,1	0,2	0,05	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—
ПОССу 4-4	—	0,1	0,2	0,05	0,02	0,08	0,02	0,002	0,002	—

 Области применения припоев

Области применения оловянно-свинцовых припоев

Марка припоя	Область применения
Бессурьмянистые
ПОС 90	Для лужения и пайки внутренних швов пищевой посуды и медицинской аппаратуры
ПОС 63	Групповая пайка печатного монтажа, пайка на автоматизированных линиях волной припоя, окунанием с протягиванием
ПОС 61	Для лужения и пайки электро- и радиоаппаратуры, печатных схем, точных приборов с высокогерметичными швами, где недопустим перегрев
ПОС 40	Для лужения и пайки электроаппаратуры, деталей из оцинкованного железа с герметичными швами
ПОС 10	Для лужения и пайки контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов, реле, для заливки и лужения контрольных пробок топок паровозов
ПОС 61М	Для лужения и пайки электропаяльниками тонких (толщиной менее 0,2мм) медных проволок, фольги, печатных проводников в кабельной, электро- и радиоэлектронной промышленности, а также ювелирной техники. Применение припоя при лужении и пайке в тигелях и ванных не допускается
ПОСК 50-18	Для пайки деталей, чувствительных к перегреву, порошковых материалов, металлизированной керамики, для ступенчатой пайки конденсаторов
ПОСК 2-18	Для лужения и пайки металлизированных и керамических деталей
Малосурьмянистые
ПОССу 61-0,5	Для лужения и пайки электроаппаратуры, пайки элементов печатных плат, обмоток электрических машин, оцинкованных радиодеталей при жестких требованиях к температуре
ПОССу 50-0,5	Для лужения и пайки авиационных радиаторов, для пайки пищевой посуды с последующим лужением пищевым оловом
ПОССу 40-0,5	Для лужения и пайки жести, обмоток электрических машин, для пайки монтажных элементов, моточных и кабельных изделий, радиаторных трубок, оцинкованных деталей, холодильных агрегатов
ПОССу 35-0,5	Для лужения и пайки свинцовых кабельных оболочек электротехнических изделий неответственного назначения, тонколистовой упаковки
ПОССу 30-0,5	Для лужения и пайки листового цинка, радиаторов
ПОССу 25-0,5	Для лужения и пайки радиаторов
ПОССу 18-0,5	Для лужения и пайки трубок теплообменников, электроламп
Сурьмянистые
ПОССу 95-5	Для пайки в электропромышленности, для пайки трубопроводов, работающих при повышенных температурах
ПОССу 40-2	Для лужения и пайки холодильных устройств, тонколистовой упаковки. Припой широкого назначения
ПОССу 35-2	Для пайки свинцовых труб, для абразивной пайки
ПОССу 30-2	Для лужения и пайки в холодильном аппаратостроении, электроламповом производстве, автомобилестроении, для абразивной пайки
ПОССу 25-2 ПОССу 18-2 ПОССу 15-2 ПОССу 10-2	Для пайки в автомобилестроении
ПОССу 8-3	Для лужения и пайки в электроламповом производстве
ПОССу 5-1	Для лужения и пайки деталей, работающих при повышенных температурах, для лужения трубчатых радиаторах
ПОССу 4-6	Для пайки белой жести, для лужения и пайки деталей с закатанными и клепанными швами из латуни и меди, для шпатлевки кузовов автомобилей
ПОССу 4-4	Для лужения и пайки в автомобилестроении

Малосурьмянистые припои рекомендуются для пайки цинковых и оцинкованных деталей.

Металлы и сплавы — температуры плавления

Точка плавления — это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

Точки плавления для некоторых металлов и сплавов:

660 Медь 919924

Металл	Точка плавления ( o C)
		Admiralty Brass	900 — 940
Алюминий
Алюминиевый сплав	463 — 671
Алюминий бронза	1027 — 1038
Сурьма	630
Баббит	249
128519
Бериллий 0	Бериллий Медь	865-955
Висмут	271.4
Латунь, красный	1000
Латунь, желтый	930
Кадмий	321
Хром	1860
Кобальт	995
1084
Купроникель	1170-1240
Золото, 24K чистое	1063
Hastelloy C	1320-1350
Инконель	1390-1425
1390–1425
Иридий	2450
Кованое железо	1482–1593
Железо, серое литье	1127–1204
Ковкое железо	1149
Свинец	327.5
Магний	650
Магниевый сплав	349-649
Марганец	1244
Марганцевая бронза	865-890
Ртуть	-890
Молибден	2620
Монель	1300 — 1350
Никель	1453
Ниобий (колумбий)	2470
Осмий	925824 0 Палладий 1555
Фосфор	44
Платина	1770
Плутоний	640
Калий	63.3
Красная латунь	990 — 1025
Рений	3186
Родий	1965
Рутений	2482
Селен	924 217	1411
Серебро, монета	879
Серебро, чистое	961
Серебро, стерлинговое	893
Натрий	97.83
Припой 50-50	215
Сталь углеродистая	1425-1540
Сталь нержавеющая	1510
Тантал	2980
Торий	1750
Олово	232
Титан	1670
Вольфрам	3400
Уран	1132
Ванадий	1900
932
Цинк	419.5
Цирконий	1854

Золото, серебро и медь — давление и температура плавления

Олово — Точка плавления — Точка кипения

Олово — Точка плавления и точка кипения

Точка плавления Олово 231,93 ° C .

Точка кипения олова 2602 ° C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.

Точка кипения — насыщение

В термодинамике насыщение определяет состояние, при котором смесь пара и жидкости может существовать вместе при заданных температуре и давлении. Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) для данного давления, называется температурой насыщения или точкой кипения . Давление, при котором начинается испарение (кипение) для данной температуры, называется давлением насыщения.Если рассматривать температуру обратного перехода от пара к жидкости, она называется точкой конденсации.

Точка плавления

В термодинамике точка плавления определяет состояние, при котором твердое вещество и жидкость могут находиться в равновесии. Добавление тепла превратит твердое вещество в жидкость без изменения температуры. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Если рассматривать температуру обратного перехода от жидкости к твердому телу, она называется точкой замерзания или точкой кристаллизации.

Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманом, который использовал колебания атомов в кристалле для объяснения перехода плавления. Твердые тела похожи на жидкости в том, что оба являются конденсированными состояниями с частицами, которые расположены гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле плотно связаны друг с другом, либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо нерегулярно (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию.Движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы колеблются быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и мешать им, и начинается процесс плавления. Точка плавления — это температура, при которой разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.

Олово — Свойства

0 Категория элемента

Плохой Фаза в STP 904

Элемент	Олово
Атомный номер	50
Символ	Sn
Твердое тело
Атомная масса [а.е.м.]	118,71
Плотность в STP [г / см3]	7,31
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p2
Возможные состояния окисления	+2,4
Сродство к электрону [кДж / моль]	107.3
Электроотрицательность [шкала Полинга]	1,96
Энергия первой ионизации [эВ]	7,3438
Год открытия	неизвестно
Discoverer	неизвестно
Точка плавления [шкала Цельсия]	231,93
Точка кипения [шкала Цельсия]	2602
Теплопроводность [Вт / м · К]	67
Удельная теплоемкость [Дж / г К]	0.227
Теплота плавления [кДж / моль]	7,029
Теплота испарения [кДж / моль]	295,8

—
—
—

Точки плавления Металлы

Металлы известны своей способностью противостоять экстремальным условиям. Тяжелые нагрузки, непрерывная езда на велосипеде, сильные удары, едкая среда и даже высокие температуры. Печи, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, форсунки зажигания, высокоскоростное оборудование и выхлопные системы постоянно подвергаются воздействию температур, которые могут вызвать плавление некоторых типов металлов.При выборе металла для высокотемпературного применения необходимо оценить несколько различных температурных точек, и одна из наиболее важных температур, которую необходимо знать, — это температура плавления металла.

Что такое температура плавления металлов?

Температура плавления металла, более известная с научной точки зрения как точка плавления, — это температура, при которой металл начинает превращаться из твердой фазы в жидкую фазу. При температуре плавления твердая фаза и жидкая фаза металла находятся в равновесии.Как только эта температура будет достигнута, к металлу можно будет непрерывно подводить тепло, однако это не приведет к повышению общей температуры. Как только металл полностью перейдет в жидкую фазу, дополнительное тепло снова продолжит повышать температуру металла.

Почему важна температура плавления металла?

Есть много важных температур, которых достигает металл, когда он нагревается либо в процессе обработки металла, либо в результате нанесения, но температура плавления металла является одной из самых важных.

Одна из причин, по которой температура плавления так важна, заключается в отказе компонентов, который может произойти, когда металл достигнет своей температуры плавления. Разрушение металла может произойти до точки плавления, но когда металл достигнет температуры плавления и станет жидкостью, он больше не будет служить своему назначению. Например, если компонент печи начинает плавиться, печь больше не будет работать, если компонент достаточно важен. Если топливная форсунка реактивного двигателя расплавится, отверстия засорятся, и двигатель может выйти из строя.Важно отметить, что другие типы разрушения металла, такие как трещины, вызванные ползучестью, могут произойти задолго до того, как будет достигнута температура плавления, и необходимо заранее изучить влияние различных температур, которым будет подвергаться металл.

Другая причина, по которой температура плавления металла так важна, заключается в том, что металлы наиболее пластичны, когда они находятся в жидком состоянии. Металлы нагреваются до температуры плавления для многих различных производственных процессов. Плавка, сварка плавлением и литье требуют, чтобы металлы были жидкими.При выполнении производственного процесса, в котором металл будет плавиться, важно знать температуру, при которой это произойдет, чтобы можно было выбрать подходящие материалы для используемого оборудования. Например, сварочный пистолет должен выдерживать внешнее тепло от электрической дуги и расплавленного металла. Оборудование для литья, такое как штампы, должно иметь более высокую температуру плавления, чем отливаемый металл.

Температуры плавления обычных металлов

Это температуры плавления обычных металлов:

• Алюминий: 660 ° C (1220 ° F)
• Латунь: 930 ° C (1710 ° F)
• Алюминиевая бронза *: 1027-1038 ° C (1881-1900 ° F)
• Хром: 1860 ° C (3380 ° F)
• Медь: 1084 ° C (1983 ° F)
• Золото: 1063 ° C (1945 ° F)
• Инконель *: 1390-1425 ° C (2540-2600 ° F)
• Чугун: 1204 ° C (2200 ° F)
• Свинец: 328 ° C (622 ° F)
• Молибден: 2620 ° C (4748 ° F)
• Никель: 1453 ° C (2647 ° F)
• Платина: 1770 ° C (3218 ° F)
• Серебро: 961 ° C (1762 ° F)
• Углеродистая сталь *: 1425-1540 ° C (2597-2800 ° F)
• Нержавеющая сталь *: 1375-1530 ° C (2500-2785 ° F)
• Титан: 1670 ° C (3038 ° F)
• Вольфрам: 3400 ° C (6152 ° F)
• Цинк: 420 ° C (787 ° F)

* Сплавы содержат более одного элемента, поэтому их температура плавления — это диапазон, который зависит от состава сплава.

Металлические Супермаркеты

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 100 магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, инструментальная сталь, легированная сталь, латунь, бронза и медь.

У нас в наличии широкий ассортимент форм, включая стержни, трубы, листы, пластины и многое другое. И мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 100+ офисов по всей Северной Америке сегодня.

Температурная зависимость плотности жидкого олова

1.

Veazey, S.D. and Roe, W.C., J. Mater. Sci. , 1972, т. 7, стр. 455.

Статья Google Scholar

2.

Ибрагимов Х.И. Поверхностные явления в расплавах на основе ртути и металлов III-VA групп: докторская диссертация . Грозный: Чечено-Ингушский университет, 1979, с. 388.

Google Scholar

3.

Ниженко В.И. Плотность жидких металлов и ее температурная зависимость // Методы исследования и свойства границ раздела контактирующих фаз . Киев: Наукова думка. 1977, стр.125.

Google Scholar

4.

Ниженко В.И. , Смирнов Ю.И., Ж. Физ. Хим. , 1994, т. 68, нет. 4, стр. 752.

Google Scholar

5.

Филиппов Е.С., Тимошин А.С., Фурманов Г.П., Изв. Высш. Учебн. Завед. Черн. Металл. , 1973, нет. 11, стр. 141.

6.

Филиппов Э.С. и Нестеренко А.К., Изв. Высш.Учебн. Завед. Черн. Металл. , 1974, нет. 1, стр. 119.

7.

Киршенбаум А.Д. и Кэхилл Дж.А., Trans. Являюсь. Soc. Встретились. , 1962, т. 55, нет. 1, стр. 844.

Google Scholar

8.

Lucas, L.D., Mem. Sci. Преподобный Met. , 1964, т. 61, нет. 1, стр. л.

MathSciNet Google Scholar

9.

Froberg, M.C. and Weber, R., Prch.Eisenhuttenw. , 1964, т. 35, нет. 5, стр. 877.

Google Scholar

10.

Берту, П.Ф. and Tougas, R., Metall. Пер. , 1970, т. л, нет. 10, стр. 2978.

Google Scholar

11.

Треш, Х.К., Кроули, А.Ф., и Уайт, Д.У.К., Trans. Встретились. Soc. AIME , 1968, т. 242, нет. 5, стр. 819.

Google Scholar

12.

Lucas, L.D., Mem. Sci. Rev. Met , 1972, т. 69, нет. 5, стр. 395.

Google Scholar

13.

Ченцов В.П. Поверхностные свойства и плотность сплавов на основе серебра. Sci. Кандидат химических наук, , Свердловск: УПИ, 1972, с. 24.

Google Scholar

14.

Яценко С.П., Кононенко В.И., Сухман А.Л., Теплофиз. Выс. Темп. , 1972, т. 10, вып. 1, стр. 66.

Google Scholar

15.

Nakaijma, H., Trans. Jpn. Inst. Встретились. , 1974, т. 15, вып. 4, стр. 301.

Google Scholar

16.

Хиля Г.П. Свободная поверхностная энергия и молярные объемы некоторых систем с максимумом на линии ликвидуса. Sci. Наук, , Киев: Ин-т.проблем материаловедения акад. Sci. Украинской ССР), 1975, с. 26.

Google Scholar

17.

Шевченко В.Г. Установка для измерения плотности металлических расплавов и сплавов // Физико-химические исследования жидких металлов и сплавов. Центр АН СССР, 1974, с. 69.

Google Scholar

18.

Berthou, P.E. and Tougas, R., J. Less Common Met. , 1968, т. 16, стр. 465.

Статья Google Scholar

19.

Drotning, W.D., High Temp. Sci. , 1979, т. 11, стр. 265.

Google Scholar

20.

Флока Л.И. Удельные объемы жидких бинарных сплавов на основе железа и их поверхностные свойства на границах раздела с газом и графитом.Sci. Наук, , Киев: Ин-т. проблем материаловедения акад. Sci. Украинской ССР), 1972, с. 24.

Google Scholar

21.

Mathiak, E., Nistler, W., Waschkowski, W., and Koester, H., Z. Metallk. , 1983, т. 74, нет. 12, стр. 793.

Google Scholar

22.

Тимошин А.С., Кожитов Л.В., Волков М.И. Физ.Хим. , 1986, т. 60, нет. 4, стр. 1008.

Google Scholar

23.

Пашаев Б.П., Пальчаев Д.К., Пащук Э.Г., Ревелис В.Г., Плотность, скорость ультразвука, электрои теплопроводность легкоплавких многовалентных металлов, электрич. и теплопроводность низкоплавких поливалентных металлов в жидком состоянии. М .: ИВТАН, ТПТ.Наук, Теплофизический центр.1982. 3 (35), с. 108.

24.

Ибрагимов Х.И., Покровский Н.Л., Пугачевич П.П., Ж. Физ. Хим. , 1966, т. 40, нет. 4, стр. 957.

Google Scholar

25.

Хантадзе Д.В., Физ. Встретились. Металловед , 1963, т. 15, вып. 3, стр. 470.

Google Scholar

26.

Sangiorgi, R., Senllon, C., и Джоуд, Дж. С., Surf. Sci. , 1988, т. 202, нет. 3, стр. 509.

Статья Google Scholar

27.

Адачи А., Морита З., Огино Ю., Плотность жидкого железа, Proc. 1CSTIS , Токио, 1971, т. 2, стр. 395.

Google Scholar

28.

Каплун А.Б., Авалиани М.И., Крутько М.Ф. Исследование тепловых свойств растворов и расплавов, , Новосибирск: СО ИТФ.теплофизики Сибирского отделения АН СССР. Наук, 1974, с. 136.

29.

Басин А.С., Колотов Я.Л., Станкус С.В., и др. Исследование тепловых свойств жидких растворов . Новосибирск: ИТФ СОАН. СССР (Институт теплофизики СО АН СССР), 1977, с. 79.

Легкоплавкие оксидные стекла, полученные при температуре плавления 500 ° C

Исследование химического состава стекол на основе фосфата олова

Во-первых, мы исследовали химический состав основного фосфатного стекла, пригодного для плавления при температуре 500 ° C. ° C.Существует обычная зависимость между температурой плавления ( T _м ) и температурой стеклования ( T _г ), то есть T _г / T _м ~ 2/3 ²¹ . Таким образом, эталонный показатель T _г составляет примерно 243 ° C для достижения плавления при 500 ° C. В этом исследовании мы сосредоточились на системе стекла SnO – P ₂ O ₅ , поскольку сообщалось, что стекла SnO – P ₂ O ₅ обычно имеют более низкие значения T _г ниже 300 ° C ^{4, 5, 17, 22,23,24} .Важно поддерживать состояния Sn ²⁺ во время плавления при 500 ° C, поскольку сообщается, что реакция окисления Sn ²⁺ начинается примерно при 450 ° C ²⁵ .

В таблице 1 представлены химические составы и значения T _g для нескольких стекол на основе SnO – P ₂ O ₅ -основанных стекол, полученных при 500 ° C. Кривые дифференциального термического анализа (ДТА) показаны на рис. 1а. Столбики ошибок этих значений T _g превышают 5 ° C, что незначительно больше, чем стандартные значения ошибок, оцененные путем экстраполяции кривой DTA.Альтернативный состав ID2 (50SnO – 40P ₂ O ₅ ) также показан для понимания изменения в T _г с добавлением либо 10 мол.% SnO (для ID3), либо 10 мол. % K ₂ O (для ID4). Это говорит о том, что полученные стекла являются термодинамически метастабильными переходными состояниями, в которых концентрация ОН-групп ¹⁷ или формирование сетки несколько отличается. Поскольку базовый химический состав аналогичен, ожидается, что стекло с более высоким значением T _г будет демонстрировать более высокую химическую стойкость.Иногда мы наблюдали коричневатую окраску приготовленного стекла в стекле 60SnO – 40P ₂ O ₅ , хотя все исходные химические вещества не содержали углеродных частиц. Поскольку в образце коричневатого цвета (рис. S1) не наблюдаются заметные дифракционные пики, ожидается, что в процессе плавления могут образоваться небольшие количества нанокристаллитов Sn. На рис. 1б показаны спектры оптического поглощения 50SnO – 50P ₂ O ₅ (ID1), 55.6SnO – 44.4P ₂ O ₅ (ID2), 60SnO – 40P ₂ O ₅ ( ID3) и 10К ₂ O – 50SnO – 40P ₂ O ₅ (ID4) стекла.На вставке — расширенные спектры в области края оптического поглощения. Если мы оценим край оптического поглощения из экстраполяции коэффициента поглощения, как показано пунктирной линией на рисунке, зависимость от состава может быть выяснена. Было обнаружено, что эти края оптического поглощения были расположены ниже 330 нм и что края оптического поглощения смещались в синий цвет с уменьшением значений T _g , как показано на фиг. 1c. Для стекла, легированного SnO, полученного обычным методом закалки в расплаве, край оптического поглощения из-за катиона Sn ²⁺ смещается в красную сторону с увеличением доли SnO ²⁶ .Однако такой сдвиг края в зависимости от доли SnO в данном случае не наблюдается. При рассмотрении T _g ожидается, что концентрация группы ОН влияет на синее смещение края оптического поглощения. Это предположение подтверждается спектрами поглощения в инфракрасной (ИК) области. Коэффициенты поглощения этих стекол в ИК-области увеличиваются с уменьшением значений T _g , тем самым предполагая, что более высокая концентрация OH вызывает большее снижение T _g .Полосы поглощения при 1570 нм и 2135 нм относятся к обертону растяжения P – OH и комбинации растяжения – изгиба мод P – OH, соответственно ^{27, 28} . На рисунке 1d показан коэффициент поглощения пика 2135 нм как функция T _g . Примечательно, что поверхность стекла 50SnO – 50P ₂ O ₅ с самой высокой концентрацией ОН быстро повреждалась при погружении в воду при комнатной температуре (КТ). Однако, если доля SnO превышает 60 мол.%, Для стекол SnO – P ₂ O ₅ потребуется температура плавления выше 500 ° C, и они иногда проявляют непрозрачность или коричневатую окраску.Стекло ID1 по водостойкости было худшим, а ID4 — лучшим среди этих стекол. Из этих спектров мы пришли к выводу, что ID4 (10K ₂ O – 50SnO – 40P ₂ O ₅ ) был лучшим кандидатом как с легкоплавкими свойствами, так и с химической стойкостью среди этих композиций. Поскольку pH воды снизился (стал кислым) после испытания этих стекол на растворение, мы можем сделать вывод, что существует обычный механизм реакции гидролиза между водой и фосфатными цепями ¹⁸ .

Таблица 1 Химический состав и значения температуры стеклования ( T _г ) стекол на основе SnO – P ₂ O ₅ . Рисунок 1

Тепловые и оптические свойства стекла на основе SnO – P ₂ O _{5 Стекла на основе} : ( a ) Кривые ДТА SnO – P ₂ O _{5 стекол на основе} , перечисленных в таблице 1. ( b ) Спектры оптического поглощения 50SnO – 50P ₂ O ₅ (ID1), 55.6SnO – 44.4P ₂ O ₅ (ID2), 60SnO – 40P ₂ O ₅ (ID3) и 10K ₂ O – 50SnO-40P ₂ O ₅ (ID4) стекла плавили при 500 ° C в течение 30 мин. На вставке показаны расширенные спектры в области края оптического поглощения. Пунктирной линией показана линия экстраполяции ID1 для края оптического поглощения. ( c ) Взаимосвязь края оптического поглощения и T _g этих очков. ( d ) Соотношение между коэффициентом поглощения при приблизительно 2135 нм и T _g .

Мы предположили, что водостойкость стекол K ₂ O – SnO – P ₂ O ₅ может зависеть от структурных изменений в области P ₂ O ₅ . Для изучения структурных изменений на основе химического состава были измерены спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ³¹ P вращения под магическим углом (MAS). На рис. 2а показаны спектры MAS ЯМР ³¹ P стекол на основе SnO – P ₂ O ₅ , которые перечислены в таблице 2.Различные фосфатные звенья, Q ⁱ , в спектрах ЯМР ³¹ P можно идентифицировать по химическому сдвигу, которому приписывается число мостиковых атомов кислорода ^{11, 31,32,33} . Пики Q ² , Q ¹ и Q ⁰ в стеклах на основе олова-фосфата расположены при -33 ppm, -19 ppm и -9 ppm соответственно ³⁴ . Из спектров ЯМР видно, что димерная структура Q ¹ , химический сдвиг которой составляет примерно -19 м.д., является основной фосфатной единицей в этих стеклах.Рассчитанные доли единиц Q ⁿ показаны в Таблице S1. Во всех образцах наблюдалось небольшое количество агрегата Q ⁰ . Ранее предполагалось, что блоки Q ⁰ и Q ¹ , которые являются блоками с высокой степенью делокализации электронов, влияют на химическую (водную) долговечность по сравнению с блоком Q ² . Иными словами, если доля таких сильно электроноделокализованных единиц велика, стекло будет демонстрировать отличную водостойкость ³³ .Однако, вопреки нашим ожиданиям, заметной разницы между этими очками не было. Кроме того, хотя доли (Q ⁰ + Q ¹ ) во всех системах превышают 80%, эти стекла обладают низкой водостойкостью. Таким образом, мы предполагаем, что остаточные группы ОН влияют на водостойкость этих стекол из-за низкой температуры плавления.

Рисунок 2

Структурный анализ стекла на основе SnO – P ₂ O ₅ стекол, плавленных при 500 ° C в течение 1 часа.( a ) ³¹ P MAS ЯМР-спектры стекол на основе SnO – P ₂ O ₅ . Пунктирными линиями обозначены компоненты Q ⁰ , Q ¹ и Q ² после пиковой деконволюции. ( b ) Sn L ₂ -краевые XANES-спектры стекол на основе SnO – P ₂ O _{5 вместе со стеклом на основе SnO. ( c ) XANES-спектры Sn K-края стекла на основе SnO – P 2 O 5 . ( d ) FT EXAFS Sn K-кромка XAFS.Область k для FT составляет от 3,4 до 12 Å ^-1 .}

Таблица 2 Химический состав и потеря массы стекол KSP после испытания на погружение при 50 ° C в течение 72 часов. Однако стекло KSP, легированное 1.0La ₂ O ₃ , не было получено из-за сильного образования пузырьков во время термообработки при 500 ° C.

Поскольку это приготовление проводили в условиях окружающего давления или пониженного давления при 500 ° C, что было сравнимо с обычной температурой для окисления Sn ²⁺ , предполагалось, что большинство разновидностей олова были двухвалентными ²⁵ .Поскольку Sn ²⁺ более предпочтителен для легкоплавких, чем Sn ⁴⁺ , важно экспериментальное подтверждение ²⁹ . Чтобы подтвердить валентное состояние олова, мы измерили спектры ближней структуры рентгеновского поглощения Sn L-края (XANES) в соответствии с предыдущей статьей ²⁹ . На рис. 2b показана кромка Sn L ₂ стекол ID2 и ID4 вместе с кромкой SnO. По сравнению с эталоном (SnO) очевидно, что примерно все виды Sn являются двухвалентными, и локальное координационное состояние SnO не претерпевает радикальных изменений при добавлении K ₂ O.Поскольку также предполагалось, что на связность SnO будет влиять химический состав, мы также измерили спектры тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей на K-крае Sn (XAFS). На рисунке 2c показаны спектры XAFS Sn K-края стекол ID2 и ID4 с SnO в качестве эталона. Поскольку формы спектров XANES аналогичны, результат согласуется с оценкой валентности по краю L ₂ . На рисунке 2d показано преобразование Фурье (FT) расширенной области XAFS (EXAFS) Sn K-edge XAFS.ФТ проводился с областью k от 3,4 до 12 Å ^-1 . Добавление K ₂ O изменяет структуру SnO, т.е. расстояние Sn – O увеличивается, а координационное число увеличивается за счет добавления K ₂ O. Кажется довольно странным, что расстояние Sn – O для стекол K ₂ O-замещенных SnO – P ₂ O ₅ ближе к SnO, чем у SnO-богатых SnO – P ₂ O ₅ стекло. Сообщалось, что SnO имеет тетрагональную элементарную ячейку с глеткой структурой ³⁰ .Однако предполагается, что связь P = O звена P ₂ O ₅ в структуре SnO – P ₂ O ₅ может увеличивать межатомное расстояние Sn ²⁺ из-за отталкивания. электронов. Следовательно, ожидается, что катионы калия будут располагаться рядом с фосфатными цепями для предпочтительной компенсации заряда, а остаточные катионы Sn ²⁺ будут существовать в более высоком координационном состоянии, аналогичном структуре SnO. Поскольку спектры XANES ³¹ P и краевые спектры Sn L ₂ похожи, изменение координации катионов Sn за счет добавления K ₂ O является одной из причин для получения лучшей водостойкости.По результатам исследования состава было выбрано стекло 10K ₂ O – 50SnO – 40P ₂ O ₅ стекло, которое в дальнейшем обозначается как стекло KSP и имеет наименьшую концентрацию ОН и наибольшую T _г среди этих стекол, как состав стекла на основе фосфата олова.

Повышение водостойкости стекол на основе КСП

Хотя мы выбираем стекло КСП в качестве основного основного состава, его свойство водостойкости является недостаточным.Следовательно, требуется дополнительная конструкция материала при температуре плавления 500 ° C. Поведение фосфатных стекол при растворении часто обсуждается в зависимости от природы поверхности стекла и скорости гидролиза P – O – P. Естественно, что состав и структура стекол влияют на поведение при растворении. Оксиды щелочных металлов и фосфатные звенья Q ² и Q ³ увеличивают скорость их растворения, тогда как катионы с высокой напряженностью поля, такие как Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ , снижают скорости растворения.Иногда сообщалось, что смешивание оксидов щелочных металлов, т.е. смешанный щелочной эффект оксидных стекол , , улучшает водостойкость стекол ^{35, 36} . Недавно Онодера и др. . предположил, что коррелированное расположение пар Na и K было внутренней причиной смешанного щелочного эффекта. На основании предыдущих отчетов было приготовлено несколько стекол, содержащих два оксида щелочных металлов. На рис. 3а представлена ​​фотография стекол x Li ₂ O — (10 — x ) KSP, полученных при 500 ° C.Прозрачность уменьшается с увеличением концентрации Li ₂ O, и, в частности, стекло без O K ₂ непрозрачно, что не подходит для оптических применений (см. Рис. S2). Аналогичный результат был также подтвержден в системе KSP, замещенной Na ₂ O x Na ₂ O — (10 — x ) (рис. 3b). В Na-замещенной системе стекло КСП также показало лучшую прозрачность среди них. Поведение кристаллизации оценивается путем получения рентгенограмм.На рисунке 3c показаны дифрактограммы стекол KSP, 10Na ₂ O-SP и 10Na ₂ O-SP вместе с диаграммами Объединенного комитета по порошковым дифракционным стандартам (JCPDS) Sn (# 00-004-0673), SnO. (# 01-072-1012) и Sn ₂ P ₂ O ₇ (# 00-056-0358). В этих стеклах не наблюдалось заметного выделения кристаллитов. Следовательно, предполагается, что 500 ° C слишком мало для того, чтобы расплавить гомогенное стекло и проявить смешанный щелочной эффект, и во время плавления происходит только фазовое разделение.Хотя причина, по которой введение K ₂ O дает лучший результат среди оксидов щелочных металлов, остается неясной, предполагается, что катионный радиус K ₂ O подходит для прозрачности и поведения с низкой температурой плавления.

Рисунок 3

Прозрачность щелочно-замещенных стекол КСП. ( a ) Фотографии x Li ₂ O — (10 — x ) KSP и ( b) x Na ₂ O- (10- x ) стекла KSP, плавленные при 500 ° C в течение 10 мин.Фракции замещения: 0, 5 и 10. ( c ) Рентгенограммы KSP, 10Na ₂ O-SP и 10Na ₂ O-SP вместе с JCPDS-диаграммами Sn (# 00-004- 0673), SnO (№ 01-072-1012) и Sn ₂ P ₂ O ₇ (№ 00-056-0358).

Для повышения водостойкости легкоплавкого стекла KSP мы попытались добавить четвертый компонент. В таблице 2 показаны химический состав и потеря веса стекол KSP после испытания погружением в воду при 50 ° C в течение 72 часов.Данные в таблице 2 показывают, что концентрация добавки кажется менее эффективной по сравнению с элементами. Среди нескольких оксидов металлов мы обнаружили, что La ₂ O ₃ может эффективно улучшить водостойкость материалов. Об улучшении водостойкости за счет добавления La ₂ O ₃ сообщалось в нескольких системах стекла, полученных методом закалки в расплаве ^{37, 38} . В настоящей стеклянной системе также подтверждается улучшенная водостойкость за счет добавления La ₂ O ₃ , даже при температуре плавления 500 ° C, что намного ниже, чем обычная температура плавления.Также следует отметить, что добавление La ₂ O ₃ не вызывает ухудшения прозрачности стекла KSP. Мы предполагаем, что катионы La соединяются с фосфатными единицами, чтобы предотвратить разделение фаз.

Физические свойства стекла KSP (LKSP), легированного La

₂ O плавильные стаканы. В течение трех лет мы подтвердили, что стекло ЛКСП стабильно в условиях окружающей среды (25 ° C, влажность ~ 60%), несмотря на значительное количество K ₂ O, поскольку La ₂ O ₃ и SnO предотвратить реакцию гидролиза.Поэтому мы исследовали структуру и физические свойства стекла ЛКСП. На рисунке 4 представлено сравнение очков KSP и LKSP. Наблюдается увеличение T _g при добавлении La ₂ O ₃ , как показано на рис. 4a, и одновременно с этим в спектрах оптического поглощения видно уменьшение концентрации OH (рис. 4b). . Следовательно, уменьшение количества ОН-групп за счет добавления La ₂ O ₃ является одной из причин увеличения T _g .Эффект добавления La ₂ O ₃ также наблюдается на краю оптического поглощения. Хотя молярная доля SnO немного уменьшается при добавлении La ₂ O ₃ , край поглощения смещается в красную область, как показано на вставке к фиг. 4b. Связь между T _g и этими абсорбционными свойствами была также подтверждена в образце, легированном La, как показано на рис. 4c. Примечательно, что фракции Q ⁿ в спектрах MAS ЯМР ³¹ P незначительно изменены добавлением La ₂ O ₃ (рис.4d), а доля Q ² увеличивается при добавлении La ₂ O ₃ (Таблица S1). В случае железосодержащего стекла предлагается добавлять катионы Fe, связанные с фосфатными цепями, для улучшения химической стойкости ^{39, 40} . По результатам соотношения Q ² ожидается, что катионы La выполняют ту же роль, что и предыдущий отчет о фосфатной сети ³⁹ . Поскольку у Sn L ₂ -edge XANES заметной разницы не наблюдается (рис.4e) и спектрах XAFS K-края Sn (рис. 4f), предполагается, что катионы La в основном взаимодействуют с фосфатными звеньями, уменьшая концентрацию ОН при нагревании до 500 ° C, тем самым улучшая водостойкость стекла LKSP.

Рисунок 4

Влияние добавки La ₂ O ₃ на стекла KSP. ( a) Кривые ДТА стекла KSP и стекла La ₂ O ₃ -легированного стекла KSP (ЛКСП). ( b ) Спектры оптического поглощения стекол КСП и ЛКСП. На вставке показаны расширенные спектры поглощения в области края поглощения.( c ) Край оптического поглощения и коэффициент поглощения около 2135 нм как функция T _g . ( д ) ³¹ P MAS ЯМР-спектры стекол КСП и ЛКСП. ( e ) XANES-спектры Sn K-края стекол KSP и LKSP вместе с SnO. ( f ) FT EXAFS спектров XAFS K-края Sn KSP и LKSP стекол вместе с SnO.

На рисунке S3 показана кривая вязкости стекла LKSP. Экспериментальные данные могут быть подогнаны с помощью уравнения Фогеля – Фулчера – Таммана (VFT) ^41,42,43 .По кривой вязкости мы можем определить несколько тепловых параметров, которые перечислены в таблице 3. В ней также показаны коэффициент теплового расширения и упругие параметры. Из термических параметров можно понять, что полученное стекло может проявлять легкоплавкие свойства, чье T _г сопоставимо с таковым обычного легкоплавкого стекла ^{2,3,4,5,6,7, 8,9,10} . Модель T _g при 235 ° C близка к ожидаемому значению T _g (243 ° C), основанному на соотношении: T _g / T _m ~ 2 / 3 ²¹ .Исходя из хрупкости стеклообразующей жидкости, определенной Новиковым и соавт. ⁴⁴ , отношение продольной и поперечной скорости звука v _L / v _T составляет приблизительно 1,76, что указывает на то, что стекло скорее прочное, чем хрупкое. Ожидается, что обработка поверхности с помощью метода нанопечати может быть адаптирована к этому стеклу при температуре ниже 400 ° C, что является преимуществом не только для снижения температуры, но и для возможности применения других типов форм для поверхностной нанопечати на поверхности.Тем не менее, показатель преломления стекла LKSP составляет 1,65 нм при длине волны 633 нм, что выше, чем у обычных стекол, что дает еще одно преимущество этого легкоплавкого неорганического стекла.

Таблица 3 Тепловые и упругие свойства стекла ЛКСП.

Примечательно, что стекло KLSP трудно приготовить обычным плавлением с использованием платиновых тиглей. Как показано на рис. S4, значительные повреждения поверхности Pt тигля были обнаружены после плавления при 800 ° C в атмосфере Ar. Следовательно, легкоплавкий процесс при 500 ° C с использованием водного H ₃ PO ₄ имеет дополнительное преимущество, заключающееся в предотвращении повреждения тиглей из-за сильной реакции восстановления.

Как упоминалось во введении, мы предполагаем, что аналог легкоплавкого неорганического стекла — это ЭП. Здесь мы сравниваем термостойкость и светостойкость стекла LKSP со стойкостью обычных EP и поликарбонатов (ПК). На рис. 5а показаны спектры пропускания стекла KSP, легированного La ₂ O ₃ , а также ПК после ускоренного испытания на долговечность. Для сравнения толщины ПК и стекла были нормированы на 1 мм. Для проверки свойств были проведены два ускоренных испытания: (1) ультрафиолетовое (УФ) воздействие при комнатной температуре в течение 700 часов и (2) термообработка при 200 ° C в течение 1000 часов в окружающей атмосфере.Прозрачность неорганического стекла осталась неизменной после обоих испытаний на долговечность, в то время как после обоих испытаний наблюдалось значительное ухудшение прозрачности ПК. На рис. 5б показаны фотографии ПК до и после испытаний на долговечность УФ-облучения и термообработки. Коэффициент пропускания ПК резко ухудшается после обоих испытаний на долговечность. И наоборот, прозрачность стекла не изменилась после обоих ускоренных испытаний на долговечность. Приведенные здесь результаты демонстрируют, что настоящее неорганическое стекло можно использовать в некоторых областях применения EP.В последнее время неорганические стекла были заменены органическими смолами или EP из-за их плотности, стоимости изготовления и температуры приготовления. Однако с точки зрения термической стойкости и стойкости к сильному свету существуют преимущества использования неорганических стекол. Уменьшая температуру приготовления, мы подчеркнули, что теперь открыты несколько окон применения для неорганических стекол.

Рисунок 5

Коэффициент пропускания стекла ЛКСП при ускоренном испытании на долговечность по сравнению с поликарбонатом (ПК).( a ) Спектры пропускания стекла ЛКСП и ПК после УФ-облучения и термообработки при 200 ° C в течение 1000 ч. ( b ) Фотографии ПК до и после испытаний на долговечность. Значительное ухудшение пропускания наблюдается в ПК, в то время как в стекле LKSP никаких изменений не наблюдается.

В итоге мы изготовили легкоплавкое фосфатное стекло с температурой плавления 500 ° C. Подбирая химический состав и исходные материалы, можно получить бесцветные прозрачные стекла. T _g имеет температуру ниже 250 ° C, что является большим преимуществом для плавления и формовки при низких температурах. Хотя водостойкость иногда представляет собой главную проблему для легкоплавкого фосфатного стекла, это свойство можно улучшить с помощью состава и процесса приготовления. Поскольку это легкоплавкое стекло устойчиво к тепловым воздействиям и сильному освещению, оно считается новым кандидатом в бесцветное твердое вещество, которое может частично функционировать как заменитель обычных EP.

Металлы с высокой температурой плавления

Точка плавления вещества — это температура, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое. Металлы обладают высокой температурой плавления, поскольку они существуют в твердой кристаллической форме. Металлы с высокой температурой плавления имеют сильные межмолекулярные силы между атомами. Силы электростатического притяжения между ионами металлов и свободными электронами создают прочные металлические связи с более прочными связями, что приводит к более высоким температурам плавления.

тугоплавкие металлы

Есть два принятых определения тугоплавких металлов.Один утверждает, что металл должен иметь температуру плавления выше 2200 ° C, а другой утверждает, что все металлы с температурой плавления выше 1850 ° C считаются тугоплавкими металлами. В более широком смысле следующие 14 металлов классифицируются как тугоплавкие.

Металл	Точка плавления	Приложения
Вольфрам (Вт)	3420 ° С	Лампы накаливания, электроды сварочные, нагревательные элементы для печей
Рений (Re)	3180 ° С	Детали реактивных двигателей, легирование, нити для печей, рентгеновские аппараты
Тантал (Ta)	2966 ° С	Лопатки турбин двигателей, медицинские приборы, военные, полупроводники
Молибден (Мо)	2620 ° С	Покрытия, солнечные элементы, инструментальная и быстрорежущая сталь
Ниобий (Nb)	2468 ° С	Сверхпроводники, легирование стали, инструментальные стали, натриевые лампы
Хром (Cr)	1907 ° С	Легирование, гальваника, катализатор
Гафний (Hf)	2227 ° С	Управляющие стержни ядерных реакторов, легирование, микропроцессоры
Иридий (Ir)	2454 ° С	Отвердитель, легирование (особенно осмием), наконечники ручки, подшипники компаса
Осмий (Os)	3050 ° С	Легирование, иглы, наконечники ручек
Родий (Rh)	1960 ° С	Легирование, катализатор, украшения
Рутений (Ру)	2310 ° С	Солнечные элементы, легированные (особенно платиной и палладием), ювелирные изделия
Титан (Ti)	1668 ° С	Легирование, самолеты, корабли, гребные валы, теплообменники
Ванадий (В)	1910 ° С	Легирование (особенно сталью и титаном)
Цирконий (Zr)	1855 ° С	Реакторы ядерные, магниты (легированные ниобием), химическая промышленность

Тугоплавкие металлы имеют узкоспециализированное применение, например, в осветительных приборах, инструментах, смазочных материалах и стержнях ядерной реакции.Их нельзя отливать в формы, их можно обрабатывать только методом порошковой металлургии.

Лютеций, Лоуренсий и Протактиний также имеют высокие температуры плавления. Но они очень радиоактивны или имеют очень ограниченное применение и обычно не используются.

Для сравнения: температура плавления стали обычно находится в диапазоне 1370-1510 ° C (в зависимости от конкретного сплава). Сталь, конечно, не тугоплавкий металл, а сплав на основе железа, который иногда легируют тугоплавкими металлами, указанными выше.

Другие распространенные металлы с высокой температурой плавления

Следующие четыре металла являются наиболее часто используемыми металлами с высокими температурами плавления, но ниже 1850 ° C, и как таковые не считаются тугоплавкими металлами:

• Палладий (Pd)
• Скандий (Sc)
• Железо (Fe)
• Иттрий (Y)

Палладий (Pd)

Палладий — блестящий серебристо-белый металл, плавящийся при 1555 ° C и имеющий плотность 12,02 г / см. ³ .Металл очень устойчив к коррозии на воздухе, но может потускнеть на влажном воздухе, содержащем серу. Он не имеет биологической роли и не токсичен.

Металл образуется как побочный продукт при переработке медных и никелевых руд. Он чрезвычайно пластичен и легко превращается в тонкий лист, используемый в декоративных целях или в качестве украшений.

Чаще всего используется при производстве автомобильных каталитических нейтрализаторов. Он также широко используется для обесцвечивания золота при изготовлении украшений из белого золота.Другие популярные применения включают стоматологию, керамические конденсаторы, изготовление электрических контактов и хирургических инструментов.

Скандий (Sc)

Скандий — серебристо-белый металл, плавящийся при 1541 ° C и имеющий плотность 3,0 г / см. ³ . Это мягкий металл, который медленно меняет цвет на желтоватый или розоватый при контакте с воздухом из-за образования оксида скандия (Sc ₂ O ₃ ) на поверхности. Его биологическая роль неизвестна, но предполагается, что он является канцерогеном.

Скандий — главный элемент торвейтита, очень собираемого минерала, обнаруженного в Скандинавии. Скандий считается редкоземельным элементом, поскольку он имеет аналогичные химические свойства с другими редкоземельными элементами и содержится в тех же рудах.

Скандий увеличивает температуру рекристаллизации алюминия до более чем 600 ° C. Это намного выше температурного диапазона термообрабатываемых алюминиевых сплавов. Это мощный легирующий элемент, который значительно улучшает механические и физические характеристики алюминиевого сплава.Эти сплавы набирают популярность в авиационной и транспортной отраслях.

Железо (Fe)

Железо — серебристо-серый металл, плавящийся при 1535 ° C и имеющий плотность 7,87 г / см. ³ . Это пластичный мягкий металл, который относительно хорошо проводит тепло и электричество. В чистом виде он обладает высокой реакционной способностью и легко окисляется на воздухе с образованием красно-коричневых оксидов железа (или ржавчины). Он известен своей биологической ролью и жизненно важен для функционирования живых организмов. Считается нетоксичным.

Железо производится путем плавки / восстановления железной руды (гематита и магнетита) в чушковый чугун, содержащий большое количество углерода и других примесей, в доменных печах при температуре около 2000 ° C с последующим удалением этих примесей.

Железо (вместе с его сплавами) — самый распространенный промышленный металл в мире. Большая часть производимого чугуна используется для производства различных марок стали. Добавление никеля, хрома, ванадия и вольфрама улучшает коррозионную стойкость, а добавление 3-5 мас.% углерода создает недорогой сплав для труб и других неструктурных применений.

Иттрий (Y)

Иттрий — серебристо-белый металл, плавящийся при 1525 ° C и имеющий плотность 4,47 г / см. ³ . Он в меру мягкий и пластичный. Он не имеет известной биологической роли, но может быть очень токсичным для людей и животных.

Металл получают восстановлением фторида иттрия кальциево-магниевым сплавом в дуговой печи при 1600 ° C, достаточном для плавления иттрия.

Иттрий часто используется в качестве легирующего элемента для повышения прочности алюминиевых и магниевых сплавов.Его оксид используется в качестве добавки к стеклу объектива камеры, чтобы сделать его термостойким и ударопрочным.

Что такое солидус и ликвидус

Боб Хенсон

Если вы посмотрите на список присадочных металлов для пайки, вы заметите множество составов и различные температуры плавления. Характеристики плавления присадочного металла для пайки являются важным аспектом при выборе присадочного металла. Вот краткое описание того, как плавятся сплавы, и как использовать эту информацию, чтобы сделать лучший выбор.

Элементы плавятся при одной температуре. Например, серебро плавится при 1761 ° F (961 ° C), а медь плавится при 1981 ° F (1083 ° C). Чтобы произвести припой присадочного металла, мы объединяем два или более элемента в сплав. Этот новый сплав имеет характеристики плавления, отличные от основных элементов. Сплав начинает плавиться при одной температуре, называемой солидусом, и не расплавляется полностью, пока не достигнет второй более высокой температуры, ликвидуса.

Солидус — это самая высокая температура, при которой сплав становится твердым, когда начинается плавление.Ликвидус — это температура, при которой сплав полностью расплавляется. При температурах между солидусом и ликвидусом сплав является частично твердым, частично жидким. Разница между солидусом и ликвидусом называется диапазоном плавления.

Ниже приведена диаграмма, на которой показано плавление сплавов фосфора и меди. Ось Y — температура, а ось X — процентное содержание фосфора (остальное — медь). Красная прямая линия — это солидус, а изогнутая синяя линия — это ликвидус. Сплав с низким содержанием фосфора и высоким содержанием меди (пунктирная линия A ) имеет широкий диапазон плавления.Сплав с более высоким содержанием фосфора (пунктирная линия B ) имеет узкий интервал плавления.

Вот почему эта информация о температуре важна при выборе и использовании присадочного металла:

1. Диапазон плавления является полезным показателем того, насколько быстро плавится сплав.
2. Сплавы с узким диапазоном плавления текут быстрее и при более низких температурах. Это позволяет паять быстрее и, как правило, увеличивает производительность.
3. Сплавы с узким интервалом плавления требуют, чтобы компоненты из основного металла имели достаточно узкий зазор (обычно 0.002 «- 0,006» рекомендуется).
4. Мы упоминали, что между солидусом и ликвидусом присадочный металл частично является жидким, а частично — твердым. Это состояние диапазона плавления иногда называют «пластическим диапазоном» или «мягким состоянием». Хотя они и не являются действительными техническими терминами, они указывают на то, что эти сплавы больше подходят для заполнения более широких зазоров или «перекрытия» готового соединения.
5. Хотя медленный нагрев сплава с широким диапазоном плавления полезен для перекрытия зазоров, он может привести к возникновению явления, называемого ликвацией.Длительные циклы нагрева могут вызвать некоторое разделение элементов, когда компоненты с более низкой температурой плавления отделяются и текут первыми, оставляя компоненты с более высокой температурой плавления.
6. Жидкость часто является проблемой при пайке в печи, так как этому может способствовать увеличенное время нагрева, необходимое для доведения деталей до температуры пайки. Для этого применения следует выбирать присадочный металл с узким диапазоном плавления.
7. Ликвидус определяется как температура, при которой сплав полностью расплавляется. Однако даже сплавы с широким диапазоном плавления будут быстро плавиться, если их наносить на ликвидус или рядом с ним.Для наилучшего капиллярного действия и самых прочных паяных соединений требуется близкий зазор между частями из основного металла. Учитывая это, рекомендуется поддерживать рекомендуемый зазор и пайка при температуре, близкой к температуре ликвидуса.
8. Серебро часто добавляют, чтобы снизить температуру плавления. Многие сплавы с более низкой температурой плавления содержат более высокое содержание серебра и соответствующее увеличение стоимости. При правильной пайке часто можно успешно использовать более широкий диапазон плавления или составы сплавов с более высокой температурой плавления.Свяжитесь с инженером по продажам Harris Products Group для проведения аудита пайки, чтобы узнать, как мы можем помочь вам вывести ваше производство на новый уровень.

---

Боб Хенсон

Боб Хенсон — технический директор компании Harris Products Group и имеет более 40 лет опыта в области соединения металлов. Он является автором или соавтором нескольких патентов и имеет множество опубликованных статей.

Боб работает во многих отраслевых организациях и комитетах.Он является пожизненным членом Американского сварочного общества (AWS) и возглавляет комитет A5H, который составляет спецификации припоев на присадочный металл и флюсы. Боб также является членом Комитета производителей пайки AWS, Группы технической деятельности США, которая рассматривает международные документы по пайке ISO, и Комитета AWS A5 по присадочным металлам, который рассматривает спецификации электродов для дуговой сварки, стержней для газовой сварки и других присадочных металлов, охватывающих как черные и цветные материалы. Боб работает в техническом комитете National Skills USA HVACR и является председателем соревнований по пайке Skills HVACR.Он является членом RSES и членом Консультативного совета производителей RSES.

---

.