Олово, свинец и их сплавы; Материалы и свойства

Главные различия и технические параметры олова и свинца и их сплавов

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

Физические свойства свинца

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

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

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

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

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

Технические параметры олова

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

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

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

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

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

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

Олово обладает специфическими физическими свойствами:

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

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

Главные различия металлов и их сплавов

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

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

Читайте также:  Замена салонного фильтра Опель Астра Н

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

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

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

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

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

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

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

Как отличить олово от свинца?

Как отличить олово от свинца? Быстро отличить олово от свинца возможно по весу – свинец тяжелее. Олово – светлее и тверже свинца. Свинец темнее, так как он окисляется на воздухе. Если приложить паяльник, олово плавится. У олова светлая матовая поверхность. Просто взяв в руки для одинаковых слитка свинца и олова, очень легко понять, где что. Олово будет легче свинца почти в 2 раза.

Еще со времен Египта и Месопотамии человечество знало об олове, даже, несмотря на то, что оно относительно редко (по сравнению с другими металлами) встречается в природе. Древние люди изготовляли из него посуду. Затем олово стали возить морским путем из Испании и Персии. Сначала люди не очень-то умели отличать олово от свинца. Но на самом деле, по массе это сделать довольно просто, если у вас есть два куска того и другого вещества.

Ковкость олова и его податливость резцу выделяют его среди прочих металлов. Этим олово очень сильно отличается от свинца – своей мягкостью, пластичностью и податливостью. Еще в Древнем Египте женщины с удовольствием носили оловянные украшения. В Средние Века из олова начинают изготовлять церковную утварь.

Появляются блюда и кубки из олова с фамильными гербами. Конечно , вся эта утварь стоила дорого, ее могла позволить себе только знать. В 16-17 вв изделия из олова начинают появляться и в России, в 18 в. они получают широкое распространение. Их можно было изготовить литьем практически без последующей обработки.
Действие олова на организм. Внимание, важно!

Помните, что соединения олова токсичны, они оказывают выраженное действие на центральную нервную систему, проявляющееся рвотой и судорогами, нарушением работы сердца. Чтобы такого не произошло, соблюдайте правила гигиены труда, проветривайте помещение, в котором вы работаете с оловом. Возможно наступление смерти. Могут быть и менее опасные проявления, например, кожные. Такие встречаются у рабочих цехов, занимающихся изготовлением фольги с добавлением олова.

Читайте также:  Цепь на Фольксваген Поло седан замена цепи ГРМ

Попадание большого количества олова в организм может вызывать злокачественные опухоли:

  1. рак почек;
  2. рак желудка;
  3. рак крови;
  4. рак яичников.

Отравление оловом вызывает дефицит магния. При дефиците магния у человека развиваются судороги, страдает сердце.
Даже в Средние века, когда изучение болезней максимально ограничивали, эскулапы знали, что олово в больших количествах вызывают расстройства психики, галлюцинации.

Сегодня замечено, что дети, живущие возле крупных автомобильных дорог, отстают в росте и развитии. Вы замечали, что среди городских жителей процветает агрессия, грубость и преступность? Все дело в том, каким воздухом мы дышим…

Какие бывают свинцово-оловянные припои?

Свинцово-оловянные припои широко используются в радиоэлектронике для спаивания различных микросхем. Достичь качественных результатов с их использованием становится возможным лишь тогда, когда мастер достаточно хорошо разбирается с процессом пайки и понимает основные правила работы и выбора припоев.

Начинающие же радиолюбители достаточно часто задаются вопросом: какой припой лучше выбрать в данном конкретном случае, и какими свойствами они обладают. Эта статья поможет разобраться с поставленной задачей.

  1. Свинцово-оловянные припои
  2. Состав
  3. Назначение
  4. Свойства
  5. Итог

Свинцово-оловянные припои

Свинцово-оловянные припои разделяют на мягкие и твердые. Первые являются легкоплавкими и широко применяются в работе с радиоаппаратурой. Их температура плавления находится в интервале 300–450 градусов.

Составы свинцово-оловянных припоев.

Данный тип сплава характеризуется меньшей твердостью по сравнению с тугоплавкими вариантами, однако в монтаже микросхем именно они используются наиболее часто.

Состав мягких вариантов представляет собой сочетание двух элементов: свинца и олова. Также могут добавляться и легирующие элементы. Содержание подобных примесей незначительно. Их вводят для придания соединению определенных свойств, таких как пластичность, прочность и так далее.

Почему их делают на основе олова? Дело в том, что станум – лучший материал для пайки. Он обладает рядом преимуществ. К ним относится высокая проводимость и отличное смачивание. Тем не менее есть и недостатки, например, оно подвержено явлению оловянной чумы, формированию интерметаллических поверхностей и т.д.

Избежать появления подобных проблем можно путем добавления плюмбума, меди, серебра, золота. Если в составе первый элемент отсутствует, то сплав называют бессвинцовым. Он отличается большей безопасностью для мастера. На практике чаще всего используются припои, содержащие свинец и обозначающиеся буквами «ПОС».

Состав

Как уже было отмечено выше, свинцовый припой обычно содержит Sn и Pb. Количество процентного содержания первого элемента обозначается цифрами, стоящими за буквами. Например, в ПОС-40 содержится сорок процентов станума, а в ПОС-60 – шестьдесят. Стоит отметить, что у ПОС-60 и 61 состав одинаковый, однако маркируются по-разному.

Многие зачастую не обращают должного внимания на состав сплава при занятии пайкой. Тем не менее данный момент очень важен, ведь он определяет характеристики монтажа и качество выполненной работы.

Назначение

В зависимости от содержания того или иного материала сплавы имеют разные области применения.

Читайте также:  Замена рулевой рейки Лада Приора - Ремонт ваз своими руками

Таблица видов припоев.

ПОС-90 используется в ремонте пищевой посуды и медицинских принадлежностей. В нем содержится незначительное количество плюмбума – токсичного для человека материала.

ПОС-40 наиболее часто применяют в работе с электрическими приборами и деталями из оцинкованного железа. Также служит основой ремонта латунных и медных трубопроводов. Данное соединение может заменить припой ПОС 18, используемый в тех же целях.

Сплавы с 30% содержанием станума отлично подходят для кабельной промышленности, лужения и пайки цинка.

[box type=”info”]Пайку плат радиоаппаратуры чаще всего осуществляют с помощью ПОС-61. Именно этот вариант служит основным в монтаже деталей радиоэлектроники. Паять микросхемы с этим сплавом можно с применением простого паяльника.[/box]

Свойства

Как уже было отмечено ранее существует деление припоев на две категории в зависимости от температуры плавления. Мягкие или легкоплавкие – это сплавы плавящиеся при менее 450 °С. Стоит отметить, что они не обязательно изготавливаются из олова. Тут может использоваться галлий, висмут, кадмий, индий.

Тем не менее зачастую используется не один, а смесь нескольких элементов. Это нужно, чтобы придать сплаву необходимые характеристики и параметры. Наиболее распространёнными являются ПОСы.

[box type=”info”]Важно знать: отличить одну марку сплава от другого можно и без знания его точного состава, благодаря тому, что от содержания определенных элементов может меняться цвет проволоки, блеск, пластичность, твердость и т.д.[/box] Таблица припоев для пайки алюминия.

Таким образом, взяв в руки проволоку, попробовав погнуть ее и оценив вес, можно с определённой точность определить содержание в ней станума или плюмбума.

В зависимости от концентрации олова выделяют несколько десятков сплавов, производящихся в соответствии с государственным стандартом – ГОСТом.

Когда речь заходит про свойства, то они в основном определяются содержанием олова. Оно имеет две полиморфные модификации. Белое – с тетрагональной кристаллической решеткой, серое – с кубической. Переход от одной модификации к другой сопровождается выделением тепла, то есть реакция является экзотермической.

Данное превращение приводит также и к увеличению объема, сопровождающегося разрушением с образованием серого порошка. Такой процесс называется «оловянной чумой».

Скорость превращения белой модификации в серую – мала. Данный процесс ограничивает применение чистого станума в пайке. В связи с этим добавляются различные химические элементы, препятствующие указанному переходу.

Известно также об увеличении и таких характеристик олова, как прочность и твердость, с помощью добавления никеля, меди, магния, цинка. А вот наличие висмута и цинка повысит смачиваемость и понизит температуру плавления.

ПОСы не поддаются упрочнению посредством наклепа. В отличии от чистого станума, сплавы со свинцом после деформирования обладают меньшей твердостью и прочностью, чем литые.

В результате, комбинируя различные варианты концентрации примесей, можно добиться желанных параметров сплава, которые наилучшим образом подойдут в каждой конкретной задаче.

Припои являются незаменимыми при осуществлении паяльных работ. Они широко применяются в различных областях человеческой деятельности: от крупных производств, до мелких мастерских.

Монтаж микросхем, ремонт трубопроводов, соединение медных и латунных деталей выполняют с использованием данного материала. Самыми распространенными являются припои на основе олова и свинца, и маркируются, как ПОС.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector