Припой ПОС 60 — температура плавления, свойства, характеристики

Основным материалом, применяемым при пайке, является специальный сплав, называемый припоем. К одной из важнейших его характеристик относится температура плавления.

Существует множество разнообразных сплавов, используемых в качестве припоев при выполнении паяных соединений металлических изделий. Они имеют различия по химическому составу и по физико-механическим свойствам.

Виды припоев ПОС

Для начала вспомним, какие бывают припои из сплавов оловянно-свинцовой группы. Самые популярные — это бессурьмянистые припои ПОС-10, ПОС-40, ПОС-61 и ПОС-90. Припой ПОС с содержанием сурьмы называется ПОССУ. Сурьма в составе припоя добавляет ему несколько процентов по прочности.

Когда мы говорим про плавление смеси олова и свинца, нужно помнить про определения солидуса и ликвидуса. При нагревании любой смеси двух и более металлов происходит сначала расплавление (преобразование из твердой в жидкую фазу) самых легкоплавных частиц. Эта температурная отметка называется солидусом сплава.

При дальнейшем росте температуры начинают плавиться более тугоплавкие компоненты. Как только они расплавятся, наступает точка ликвидуса. Теперь припой ПОС полностью расплавлен. Подробнее этот процесс поясняет картинка, выдранная из презентации на тему сплавов.

Между этими двумя точками находится состояние повышенной пластичности припоя. В этом состоянии припой можно тянуть и деформировать без потери целостности.

Существуют эвтектические сплавы — припои, у которых точка солидуса и ликвидуса совпадает. Это очень удобно при пайке и говорит о высоком качестве припоя.

Описание

Припои выпускаются в виде гранул, прутков, проволоки, порошка, фольги, паст 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 мест соединения припой нагревают свыше температуры его плавления. Так как припой имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления соединяемого металла (или металлов), из которых изготовлены соединяемые детали, то он плавится, в то время как металл деталей 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.

Какие бывают припои?

Припои делят на мягкие (легкоплавкие) и твёрдые. Для монтажа радиоаппаратуры применяются как раз легкоплавкие, т.е. такие, температура плавления которых лежит в пределах до 300 – 4500C. Мягкие припои по своей прочности уступают твёрдым, но для сборки электронных приборов применяются именно они.

Припой представляет собой сплав металлов. Для легкоплавких припоев это, как правило, сплав олова и свинца. Именно эти металлы составляют большую часть в сплаве. Также в нём могут присутствовать и легирующие металлы, но их количество в составе невелико. Примеси других металлов вводят в сплав для получения определённых характеристик (температуры плавления, пластичности, прочности, устойчивости к коррозии).

Наибольшее распространение получил припой марки ПОС (Припой Оловянно-Свинцовый). Далее за кратким обозначением его марки следует число, которое показывает процентное содержание в нём олова. Так в ПОС-40 содержится 40% олова, а в ПОС-60, соответственно, 60%.

Бывает, что в пользование попадает припой неизвестной марки. Приблизительно оценить его состав можно по косвенным признакам:

• Припои оловянно-свинцовой группы имеют температуру плавления 183 – 2650C.

• Если припой имеет яркий металлический блеск, то в нём достаточно большое содержание олова (ПОС-61, ПОС-90).

  И, наоборот, если он тёмно-серого цвета, а поверхность матовая, то это указывает на большое содержание свинца. Именно свинец придаёт поверхности своеобразный сероватый оттенок.

• Припои, в которых много свинца очень пластичны.

  Так, например, пруток припоя диаметром 8 мм. с большим содержанием свинца (ПОС-30, ПОС-40) легко гнётся руками. Олово, в отличие от свинца, придаёт сплаву прочность и жёсткость. Если олова в сплаве много, то легко погнуть такой пруток уже не получится.

ПОС-40 (пруток)

Рассмотрим, в каких целях используются припои оловянно-свинцовой группы (ПОС).

• ПОС-90 (Sn 90%, Pb 10%). Применяется при ремонте пищевой посуды и медицинского оборудования. Как видим, в нём небольшое содержание свинца (10%), который достаточно токсичен и его применение в вещах, соприкасающихся с пищей и водой недопустимо.

• ПОС-40 (Sn 40%, Pb 60%). В основном служит для пайки электроаппаратуры и деталей из оцинкованного железа, применяется для ремонта радиаторов, латунных и медных трубопроводов.

• ПОС-30 (Sn 30%, Pb 70%). Его применяют в кабельной промышленности, а также используют для лужения и пайки листового цинка.

• И, наконец, ПОС-61 (Sn 61%, Pb 39%). Тоже, что и ПОС-60. Думаю, между ними особой разницы нет.

ПОС-61 используется для лужения и пайки печатных плат радиоаппаратуры. Именно он в основном служит материалом для сборки электроники. Температура его плавления начинается со 1830C, а полное расплавление достигается при температуре в 1900C.

Производить пайку таким припоем можно с помощью обычного паяльного инструмента не боясь перегрева радиоэлементов, поскольку полное его расплавление достигается уже при 1900C.

ПОС-30,ПОС-40,ПОС-90 полностью расплавляются при температурах в 220 – 2650C. Для многих радиоэлектронных компонентов такая температура является предкритической. Поэтому для сборки самодельных электронных устройств лучше использовать ПОС-61.

Зарубежным аналогом ПОС-61 можно вполне считать припой Sn63Pb37 (олова 63%, свинца 37%). Он также применяется для пайки радиоаппаратуры и для изготовления самодельной электроники. Радиолюбители выбирают именно его, как альтернативу отечественному ПОС-61.

Как правило, любой припой продаётся в катушках или тюбиках по 10 ~ 100 грамм. На упаковке указывается состав сплава, например, так: Alloy 60/40 («Сплав 60/40» – он же ПОС-60). Имеет форму проволоки разного диаметра (от 0,25 до 3мм).

Также не редкость, что в его состав входит флюс (FLUX), которым заполнена сердцевина проволоки. Содержание флюса указывается в процентах (обычно от 1 до 3,5%). Такой форм-фактор очень удобен. При работе нет необходимости отдельно подавать флюс к месту пайки.

Одной из разновидностей припоев ПОС является припой марки ПОССу. Да, если произнести вслух, то звучит не очень то презентабельно . Но, несмотря на это, оловянно-свинцовый припой c сурьмой (именно так расшифровывается сокращённое обозначение) применяется в автомобилестроении, в холодильном оборудовании, для пайки обмоток электрических машин, элементов электроаппаратуры, моточных деталей и кабельных изделий. Хорошо подходит для пайки оцинкованных деталей. В таком сплаве кроме свинца и олова присутствует от 0,5% до 2% сурьмы.

Припой	Начальная t0 плавления (Солидус)	Полное расплавление (Ликвидус), t0
ПОССу-61-0,5	183	189
ПОССу-40-2	185	229
ПОССу-40-0,5	183	235
ПОССу-30-2	185	250
ПОССу-30-0,5	183	255

Как видим из таблицы, припой ПОССу-61-0,5 наиболее подходит для замены ПОС-61, так как имеет температуру полного расплавления – 1890C.

Стоит отметить, что существует и полностью бессвинцовый оловянно-сурьмянистый припой ПОСу 95-5 (Sn 95%, Sb 5%). Температура его плавления 234 – 2400С.

Классификация

В соответствии с государственным стандартом, существует следующее классификационное деление припоев по температуре их плавления:

• низкотемпературные, их также называют мягкими. Температура плавления этих паяльных сплавов не превышает 450 ℃. В свою очередь, данная категория делится на две подкатегории. Паяльные сплавы, плавящиеся при температуре до 145 ℃ называются особолегкоплавкими, плавящиеся в диапазоне от 145 до 450 ℃ относятся к легкоплавким;
• высокотемпературные или твёрдые. К ним относятся припои с температурой плавления, превышающей 450 ℃. Этот класс сплавов включает в себя три подкатегории. Среднеплавкими считаются те, которые расплавляются при температуре до 1100 ℃, имеющие точку плавления от 1100 до 1850 ℃ называют высокоплавкими. Присадочные материалы, использующиеся при пайке, которые занимают ещё более высокотемпературные позиции, относятся к тугоплавким.

Таблица 1. Температура плавления припоев:

Марка припоя	Температура плавления, С°
Сплав Вуда	66-70
Сплав Розе	90-98
Припой ПОИН 52	120
Припой ПОСК 50-18	142-145
Припой ПОСВи 36-4	150-170
Припой ПОС-90	183-220
Припой ПОССу 18-0,5	183-277
Припой ПОССу 50-0,5	183-216
Припой ПОС-63	183
Припой ПОССу 25-0,5	183-266
Припой ПОС-40	183-238
Припой ПОС-30	183-238
Припой ПОССу 30-0,5	183-245
Припой ПОССу 40-0,5	183-235
Припой ПОССу 61-0,5	183-189
Припой ПОС-61	183-190
Припой ПОССу-15-05	184-275
Припой ПОССу-15-2	184-275
Припой ПОССу-40-2	185-229
Припой ПОССу 25-2	185-260
Припой ПОССу-30-2	185-250
Припой ПОССу-18-2	186-270
Припой ПОС-60	190
Припой ЦОП-30	200-315
Припой АВИА-1	200
Припой П200А	220-225
Припой ПОЦ-10	220-225
Припой ПОС-50	222
Припой ПОВи 0.5	224-232
Припой ПОМ-1	230-240
Припой ПОМ-3	230-250
Припой ПОСу 95-5 (бессвинцовый)	234-240
Припой ПОССу-95-5	234-240
Припой ПОССу-4-4	239-265
Припой ПОССу-8-3	240-290
Припой ПОС-18	243-277
Припой ПОССу-4-6	244-270
Припой П250А	250-300
Припой АВИА-2	250
Припой ПОС-35	256
Припой ПОС-25	260
Припой ПОС-4	266
Припой ПОССу-10-2	268-285
Припой ПОС-10	268-299
Припой ПОС-20	268-299
Припой ПОССу-5-1	275-308
Припой марки А	300-320
Припой 34А	530-550
Припой 35А	545
Припой П-81	630-660
Припой П-14К	640-680
Припой П-14	640-680
Припой ПМФОЦр 6-4-0,03	640-680
Припой ПМФ-7	714-850
Припой ПМФ-9	750-800
Припой П-47	760-810
Припой ПМЦ-36	800-825
Припой Алармет 211	800-890
Припой П 21	800-830
Припой Л63	850-910
Припой таблетированный Л63	850-900
Припой ПМЦ-54	876-880
Припой ВПР-28	880-980
Припой П100М	900-950
Припой ЛО 60-1	900
Припой П100	900-950
Припой ЛОК 59-1-0,3	900
Припой МНМц 68-4-2	915-970
Припой ЛНМц 49-9-0,2	920
Припой МНМц 9-23,5	925-950
Припой ЛК 62-0,5	960-1020
Припой ВПР-16	960-970
Припой ВПР-4	1000-1050
Припой ВПР-1	1080-1120
Припой ВПР-11-40Н	1100-1120

Основная суть процесса пайки заключается в смачивании расплавленным присадочным материалом поверхностей соединяемых деталей, которые сами при этом не расплавляются. Исходя из этого, температура плавления припоев должна быть ниже, чем соответствующая характеристика спаиваемых металлов.

Низкотемпературные припои

Есть припои, предназначенные специально для пайки деталей с большой чувствительностью к перегреву. Наиболее «высокотемпературный» среди низкотемпературных — это ПОСК-50−18 с температурой плавления 142−145 °C. В ПОСК-50−18 содержится 8% кадмия, 50% олова и 32% свинца. Кадмий усиливает устойчивость к коррозии, однако наряду с тем придает токсичности.

По убыванию температуры следует РОЗЕ (Sn 25%, Pb 25%, Bi 50%), маркирующийся ПОСВ-50. Т пл. — 90−94 °C. Предназначен для пайки латуни и меди. Олова в составе этого сплава 25%, свинца — 25%, висмута — 50%. Соотношение металлов в процентах может несколько разниться, а количество их, как правило, указывается на упаковке в графе «Состав». Этот припой крайне популярен у электронщиков. Используется при демонтаже/монтаже элементов, чувствительных к перегреву. Помимо всего прочего сплав идеален для лужения медных дорожек новехонькой печатной платы.

Применяется в плавких защитных предохранителях в радиоаппаратуре.

Еще более низкотемпературный сплав ВУДА (Sn 10%, Cd 10%, Pb 40%, Bi 40%). Т плавления — 65−72 °C. Поскольку в сплаве содержится 10% кадмия, он токсичен, в отличие от РОЗЕ.

И РОЗЕ, и ВУДА — это довольно дорогие припои.

Выбор припойного материала

Одним из главных критериев выбора сплава для создания паяного соединения металлических деталей является температура его плавления.

То есть, присадочный материал должен расплавляться раньше, чем основной. Но это не единственное условие выбора.

Жидкий расплав должен хорошо смачивать поверхность основного металла. Кроме этого, к паяному соединению предъявляются определённые прочностные требования.

Правильный подбор присадочного материала для пайки позволяет приблизить прочность соединения к прочности основного металла.

Именно по этой причине при пайке какого-либо металлического изделия стараются использовать присадку на основе такого же металла, как металл изделия.

При этом более низкая температура плавления припоя обеспечивается дополнительными компонентами, входящими в его состав.

Правда, следует заметить, что сравнять эти характеристики при пайке не удаётся никогда. То есть, при механических испытаниях на разрушение излом всегда будет происходить в месте соединения.

В некоторых специфических видах пайки прочность соединения играет не главную роль. Например, при пайке ювелирных изделий основной является эстетическая часть работы. Поэтому изделия из золота, серебра и платины паяются только припоями на основе одноимённых металлов, причём той же пробы.

Сравнительная таблица отличий технических характеристик в припоях серий ПОС 50, ПОС 60, ПОС 61, ПОС 63, Sn60Pb40

Серия припоя			ПОС 50	Sn60Pb40	ПОС 60	ПОС 61	ПОС 63
Температура плавления	начальная	solidus	183°C
	жидкость	liquidus	216°C	191°C	190°C	190°C	183°C
Плотность		Р(υ)	8 г/см3	8,41 г/см3	8,41 г/см3	8,44 г/см3	8,51 г/см3
Удельное электрическое сопротивление		ρ	0,149 Ом*мм2/м	0,139 Ом*мм2/м
Теплопроводность		λ	0,11 ккал/см*с*град	0,12 ккал/см*с*град
Временное сопротивление разрыву		σB	3,6 кгс/мм2	4,3 кгс/мм2
Относительное удлинение		δ	50 %	46 %
Ударная вязкость		αк	4 кгс/см2	3,9 кгс/см2
Твердость по Бриннелю		НВ	14,5	14			14,9
Электрическая проводимость		Cu%	10,9	11,3	11,3	11,37	11,5

Разогрев

В зависимости от температуры плавления используемого присадочного материала, применяются различные методы нагрева при пайке. В случае с мягкими материалами, содержащими олово, цинк, свинец, основным инструментом при пайке может служить обычный паяльник.

В качестве примера можно привести сборку и ремонт электронных схем, содержащих компоненты, критичные к перегреву. В этой ситуации обычно используются свинцово-оловянные материалы, имеющие невысокую температуру плавления и электрические паяльники небольшой мощности.

Механическая прочность соединений играет здесь второстепенную роль, главным является обеспечение надёжного электрического контакта.

Когда речь идёт о пайке высокотемпературными материалами, паяльник оказывается бессильным. В этих случаях нагрев осуществляется посредством газовых горелок и специальных установок, использующих токи высокой частоты.

Это относится к промышленной пайке в условиях производственных цехов и использованию твёрдых припоев.

В отдельных случаях, когда спаиваемые детали очень массивны, и при использовании обычных средств нагрева достичь плавления не удаётся, применяются специальные печи, куда заготовки помещают целиком. Только таким способом обеспечивают надежную пайку.

Прочие

Не относящиеся к собственно припоям особые виды металлических сплавов применяются в электровакуумной технике для электрических вводов, вплавляемых в стекло и работающих при сравнительно низких температурах, когда использование здесь тугоплавких, но относительно дорогих металлов (вольфрам, молибден, платина) не требуется. Для этих материалов особую важность имеет температурный коэффициент линейного расширения (), который для получения вакуум-плотного ввода должен как можно точнее согласовываться с стекла. Например, ковар (марка сплава 29НК), применяемый для изготовления электрических выводов через стеклянные колбы различных газонаполненных и электровакуумных электронных приборов и осветительных ламп имеет примерный состав: Ni — 29 %, Со — 18 %, Fе — остальное; его удельное сопротивление около 0,49 мкОм·м, а около 4…5·10−6 К−1.

Химический состав припой ПОС 60

Название элемента состава	Примерное содержание в припое, %
Олово
Свинец	39-40
Сурьма	0,05
Висмут	0,01
Железо	0,02
Никель	0,02
Сера	0,02

Физические свойства

Технические характеристики припоя ПОС 60

Марка	Температура плавления, °C		Плотность, грамм/см3	Сопротивление удельное	Тепло-проводность	Сопротивление на разрыв	Удлинение относительное, %	Вязкость ударная, кгс/см2
	Начальная	Конечная
ПОС 60	185	192	8,5	0,139	0,12	4,3	3,9

Сортамент и размеры

• Проволока

Диаметр проволоки, мм	Возможная погрешность, мм
0,5	0,055
0,6	0,065
0,8	0,075
0,085
1,2	0,09
1,5	0,1
1,8	0,15
0,15
2,5	0,17
0,17
3,5	0,16
0,16
0,17

• Пруток

Величина диаметра, мм

• Трубка

Наружный диаметр, мм

1,5

2,5

3,5

• Лента

Ширина, мм	От 8 до10		От 10 до 15
Толщина, мм	0,8	1,5	2,5

Примеры расшифровки маркировки

Припой ПОС 60 2 мм и с другими размерами имеют в своем названии следующую информацию:

• ПОС – припой оловянно-свинцовый. Во всех марках этой серии содержится большинство количество свинца и олова, относительно других элементов.
• 60 – количество содержания олова в этом составе.

Фирмы производители

На рынке можно встретить товары следующих компаний:

• КиевЦветМет;
• Manwell;
• «Технологические Линии»;
• Вадис-М;
• Укр-Спецсплав;
• Арсенал;
• Техноскрап;
• УкрИнтерсталь.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...