что это такое, состав, применение
Во время процесса пайки периодически происходят ситуации, когда необходима низкая температура припоя. Это бывает при изготовлении микросхем или в случаях, когда есть риск перегрева элементов микроэлектроники, но не требуется высокая прочность. Для этих целей наиболее подходящим является сплав Розе.
Краткая информация
В состав сплава Розе входит:
- висмут 50 %;
- свинец 25%;
- олово 25 %.
Допустимое отклонение пропорций компонентов составляет ±0,5 %. По физическим параметрам данный припой близок к сплаву Вуда, но обладает менее токсичными свойствами в связи с отсутствием в его составе кадмия, поэтому для работы в домашних условиях более пригоден. Для его применения не требуется оборудования с вытяжкой на рабочем месте.
Температура плавления сплава Розе +94 °С. Затвердевает он уже при +93 °С. Такой температурный режим с успехом используется для лужения плат сплавом Розе. В бытовых условиях этот процесс можно проводить в кипящей воде. Но следует помнить, что данный сплав чувствителен к перегреву, кроме того, он достаточно хрупок.
Сплав Розе, что это такое и почему он так называется? Припой назван в честь известного немецкого химика Валентина Розе-старшего, он представляет собой небольшие гранулы или прутки серебристого цвета.
Для пайки каких материалов применяется?
Пайка подобным составом облегчает соединение критичных к температуре контактов радиодеталей и элементов в микроэлектронике благодаря низкой температуре плавления. Применяется в промышленности в качестве припоя марки ПОСВ-50. Этим материалом с успехом осуществляется пайка меди, ее сплавов с алюминием, никеля, латуни, посеребренных поверхностей керамических элементов, драгоценных металлов.
Технология лужения плат в кипящей воде
Благодаря уникальным температурным характеристикам в домашних условиях разработана следующая технология лужения печатных плат с применением сплава Розе. Что это такое и как это работает?
Прежде всего необходимо зачистить протравленную медную поверхность печатной платы.
Затем нагреть до температуры кипения наполненную водой небольшую эмалированную металлическую емкость (миску или кастрюлю). Может подойти и большая консервная банка. В кипящую воду бросить небольшое количество лимонной кислоты.
После этого аккуратно опустить на дно емкости печатную плату поверхностью для лужения вверх. Необходимое количество гранул сплава Розе опускается следом за ней. После этого в кипящей воде расплавленные гранулы распределяются равномерно деревянной палочкой или резиновым шпателем по медной поверхности платы. При этом происходит процесс лужения.
Избыток припоя удаляется тампоном или шпателем. После этого луженную плату извлекают из емкости и дают ей остыть. В результате получается яркая, практически зеркальная луженая поверхность, не уступающая по качеству промышленному образцу.
Для того чтобы последующая пайка сплавом Розе имела достаточную прочность и не была хрупкой, необходимо добиться минимальной толщины слоя лужения. После необходимо тщательно промыть поверхность платы водой, чтобы удалить остатки кислоты. Для дальнейшего уменьшения окисления ее желательно покрыть слоем спиртового раствора канифоли. Он предотвратит доступ кислорода к металлической поверхности и в процессе пайки будет выполнять роль флюса, обеспечивающего безупречное качество соединения.
Техника работы с глицерином
Существует способ лужения в глицерине сплавом Розе. Что это такое и как организовать процесс? Для лужения желательно использовать эмалированную металлическую емкость, предположим, миску. Она наполовину наполняется глицерином из ближайшей аптеки и нагревается до температуры около 200 °С. В жидкость необходимо добавить несколько капель паяльной кислоты. Далее в нагретый глицерин опускается плата зачищенным медным слоем вверх. Сверху бросаются гранулы сплава Розе. Затем резиновым шпателем расплавленные металлические шарики растираются по медной поверхности платы. После чего заготовка аккуратно извлекается пинцетом и тщательно промывается проточной водой от кислоты и глицерина. Блестящая луженая поверхность покрывается слоем спиртового раствора канифоли. После этого плата готова к применению.
Упрощенная технология лужения
При отсутствии желания возиться с металлической тарой, кипячением и кислотой, радиолюбитель может залудить печатную плату простейшим способом. Лужение в этом случае также осуществляется сплавом Розе. Что это такое и как оно выполняется? Медная фольга печатной платы зачищается наждачной бумагой и покрывается спиртовым раствором канифоли, так называемым жидким флюсом. После этого на медные дорожки платы необходимо положить требуемое количество гранул сплава Розе и паяльником небольшой мощности через распушенную оплетку коаксиального кабеля произвести процесс лужения. Затем спиртом смыть остатки отработанного флюса и покрыть спиртовым раствором канифоли в качестве своеобразного защитного лака.
Преимущества и недостатки технологий лужения
Каждый из этих методов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Лужение в кипящей воде предпочтительней из-за низкой рабочей температуры (до +100 °С). Оно дает высокое качество луженой поверхности, не повреждает тонкие дорожки плат и вытравленные надписи.
При работе в нагретом до 200 °С глицерине получается аналогичное качество покрытия. Но при этом есть опасность получения ожогов маслянистой нагретой жидкостью. Пары глицерина также не способствуют улучшению здоровья радиолюбителя. Кроме того, следует помнить, что при перегреве обезвоженного глицерина появляется вещество акролеин, которое относится к 1 классу вредного воздействия и обладает сильными канцерогенными свойствами.
Лужение паяльником проще и быстрее, но при этом есть опасность перегрева с отслаиванием фольгированных дорожек и вытравленных надписей на печатной плате.
Изготовление сплава Розе своими руками
Не всегда имеется возможность приобретения нужных материалов. В этом случае стоит попробовать изготовить их самостоятельно. Для получения сплава необходимо, первым делом, приобрести висмут. Вместо чистого олова придется использовать оловянно-свинцовый припой, так как чистый металл не всегда удается достать. В обычном припое примерно 40 % свинца и 60 % олова. Необходимо взять кусок припоя и точно такой же по объему кусок висмута. Все компоненты смешать в тигле и расплавить с добавлением канифольного флюса. Затем расплавленный припой аккуратно тонкой струйкой выливать в емкость с водой. На ее дне будут образовываться гранулы сплава Розе. Конечно, данный метод не совсем точен, поэтому процентное соответствие металлов не вполне будет отвечать норме, как и температура плавления. Для более точного получения сплава Розе потребуется химически чистое олово, свинец и висмут.
Техника безопасности и меры предосторожности
Хотя сплав Розе и не содержит кадмий, его компоненты (свинец и висмут) могут вызывать аллергическую реакцию или интоксикацию. Поэтому сплав лучше держать в плотной герметичной упаковке. Срок годности состава около 3 лет. При пайке и лужении следует соблюдать технику безопасности. Работать в вентилируемом помещении. Избегать вдыхания паров свинца, олова и висмута. Также вредны испарения канифоли и глицерина. При работе с нагретым тиглем требуются средства защиты в виде плотных рукавиц и очков.
fb.ru
Сплав Роза Вуда:что это такое,применение,состав,температура плавления
Во время пайки периодически возникают сложные ситуации, когда нужно приблизиться к максимальному проявлению одного из параметров. При работе с тонкими деталями, к примеру, во время ремонта мобильных телефонов и других микросхем, не требуется высокая прочность, а нужна как можно более низкая температура плавления. Естественно, что прочность была бы не лишней, но подобные соединения создаются при помощи твердоплавких металлов и их сплавов, так что их затруднительно применять в такой сфере. Припой сплав Вуда создан как раз для таких целей, чтобы при низкой температуре плавления иметь высокую плотность. Это не единственная область, в которой применяется данный материал.
Внешний вид сплава Вуда
Его можно еще встретить в прецизионном литье и при ремонте труб из тонких листов металла. Из него изготавливаются стержни для последующего выплавления различных форм. С его помощью производятся различные тела методом гальванопластики. Помимо этого, он часто используется в лабораториях химической направленности. В технической сфере сплав Вуда применяется для лужения дорожек, которые служат для проведения тока в печатных платах.
Лужение микросхема сплавом Вуда
Для обыкновенной пайки, где нужна прочность, температурная стойкость и другие механические параметры, его лучше не применять, но для своей сферы он стал уникальным изделием, которое прочно занимает свою нишу. Сплав Вуда производится по ТУ 6 09 4064 87.
Поставляется Сплав Вуда в виде специальных гранул. Это может быть упаковка, в которой содержится 100 грамм, или другой вес, вещества. Такой вариант обусловлен удобством применения. Гранулы имеют серо-черный цвет. При прикосновении паяльника достаточно легко плавятся и прилипают к жалу. Они легки в хранении и не требуют особых условий транспортировки.
Преимущества сплава Вуда
- Одна из самых низких температур плавления, которая ниже ста градусов Цельсия, что позволяет применять для чувствительных к температуре деталей, а также использовать при этом инструменты малой мощности;
- Доступный сплав, который имеет широкое распространение;
- Является незаменимым для многих сфер;
- Обладает высокой плотностью.
Недостатки
- Не может выдерживать высокие температурные нагрузки, благодаря чему сфера его применения ограничивается даже в бытовых условиях;
- Во время эксплуатации оказывается очень чувствительным к механическим нагрузкам, так что даже от небольших ударов может треснуть.
Состав сплава Вуда
Уникальность данного материала состоит в его составе. Здесь нужно не только точное наличие тех или иных элементов, но и соотношение их содержания. Точный и наиболее эффективный состав сплава Вуда выглядит следующим образом:
Химический элемент | Соотношение в составе, % |
| Висмут | 50 |
| Свинец | 20 |
| Кадмий | 12,5 |
| Олово | 12,5 |
Технические характеристики сплава Вуда
Главным свойством материала является его легкоплавкость практически при любых условиях, а также достаточно хорошая пластичность. Он может взаимодействовать практически с любыми металлическими поверхностями. Наплавленный металл имеет достаточно высокую плотность, если сравнивать относительно других припоев с низкой температурой плавления. Точные характеристики материала выглядят следующим образом:
Параметр | Единицы измерения | Значение |
| Температура плавления | Градусы Цельсия | 72 |
| Плотность | кг/м2 | 9720 |
Особенности пайки
«Важно!
Температура плавления припоя является очень низкой, что ведет за собой много других особенностей.»
Сплав Вуда применяется в узкой технической области и при химических операциях. Но чаще всего используют в качестве припоя. Низкая температура предполагает, что нужно использовать слабые паяльники, чтобы не случилось никакого перегрева и состав сохранял вязкость в расплавленном состоянии, так как именно это состояние является лучшим для спаивания.
При работе с мелкими деталями следует использовать тонкое плоское жало инструмента, чтобы не применять слишком большое количество расходного материала. Используя много припоя не обязательно получится хорошее соединение, так как тут больше важна точность. В ином случае может оказаться, что место спайки расплылось, а лишние капли попали на те части схемы, где они не должны быть. Затем нужно будет искать способ как убрать припой с платы. Таким образом, лучше сразу брать минимальные порции.
Несмотря на низкую температуру плавления, сплав Вуда желательно использовать с флюсами, которые подходят для всех легкоплавких материалов. Это сделает качество соединения лучше и уберет даже минимальный риск возникновения проблем при спаивании. Но иногда и сам материал используется для лужения, когда проводится работа с высокотемпературными припоями. Благодаря ему, улучшается схватывание других материалов, а мощный паяльник быстро превратит сплав в жидкое состояние.
Движения должны быть максимально четкими и быстрыми, так как во время использования материал начинает быстро застывать. После нанесения на поверхность, не стоит подвергать жестким проверкам, так как имеется высокий риск повредить застывший припой, даже если соединение сделано качественно. Сплав Вуда оказывается достаточно хрупок, так что вполне достаточно проводить визуальный контроль качества и не подвергать наплавленный металл большим опасностям.
Производители
На рынке преобладают отечественные производители данного материала:
- Уральский завод химических реактивов;
- ЧДА;
- ТинКом.
svarkaipayka.ru
Сплав Вуда — готов поспорить что ты о нем не знал!
Истоки возникновения сплава
Своим появлением и названием этот легкоплавкий сплав тяжелых металлов обязан американскому стоматологу Барнабасу Вуду, открывшим его состав в 1860 году. Следует отметить, что сам факт получения легкоплавкого сплава не был чем-то уникальным, так как еще в 1701 году Ньютон получил аналогичный сплав, но без применения кадмия. Так у Ньютона сплав состоял на 50% из висмута (Bi), 31,2% из свинца (Pb) и 18,8% из олова (Sn).
У Вуда же мы имеем Bi около 50%, около 25 % Pb, и по 12,5% Sn и, внимание, кадмия (Cd). Правда, сплав Ньютона имеет температуру плавления 97 градусов Цельсия, а сплав Вуда – около 67. Вот были у Вуда проблемы со свинцом и оловом, а вот с кадмием видно, по какой-то причине, проблем не было, вот он и заменил последним свинец и олово. И вот был получен сплав, который при нормальной температуре находится в кристаллическом состоянии, но уже в горячей воде становится жидким
[contents]
(см. видео).
По-видимому, именно сравнительно низкая температура плавления и сделала этот сплав и его изобретателя таким известным. Ведь до этого были известные легкоплавкие сплавы Rose (1772) и D’Arcet (1775) имели температуру плавления 95 градусов Цельсия. Снижение же температуры плавления на 26% несомненно давало возможность для весьма существенной экономии энергии, со всеми вытекающими, особенно с учетом областей применения сплава Вуда.
Паять и лудить — сплавом «вудить»
В кругу радиолюбителей и электронщиков сплав Вуду нашел применение для выполнения пайки и лужения, и вот почему. Лужение, как известно, заключается в нанесении тонкого слоя олова на другой металл, защищая при этом металл от окисления и коррозии. А как мы узнали выше, сплав Вуда – это сплав, содержащий в своем составе олово. Кроме легкоплавкости сплав Вуда обладает хорошей текучестью, которая позволяет ему равномерно растекаться по поверхности и заполнять малейшие щели. Для того, чтобы выполнить лужение дорожек на печатной плате необходимы: вода, зерна или стержни самого сплав, лимонная (или паяльная) кислота. Лужение с помощью сплава Вуда происходит следующим образом (см. видео, правда в нем идет речь о сплаве Розе, но для сплава Вуда оно тоже подойдет с небольшим уточнением):
1. В емкость заливаем воду (или глицерин), нагревают ее, замеряя температуру, доводят до температуры точки плавления, т.е. около 68,5 градуса Цельсия.
2. В горячую (очень горячую, но не обязательно кипящую) воду чуть-чуть добавляется лимонная кислота.
3. Затем в емкость укладывают предварительно почищенную плату, которую необходимо лудить и на медные дорожки платы выкладывают несколько кусочков сплава Вуда. Воду нагревают, сплав нагревается и переходит в жидкое состояние.
4. Тампоном, а лучше деревянной или пластиковой лопаткой выполняют лужение дорожек путем растирания капель жидкого сплава по дорожкам платы.
5. После лужения покрывают плату канифолью (флюсом) и моют.
Описанный способ лужения относиться к горячим, с нанесением покрытия растиранием. Другим горячим методом нанесения является погружение. Но в этом случае, понятно используется ванна со сплавом, для которой требуемое количество сырья намного больше, чем для метода с растиранием.
При пайке, вернее выпаивании элементов из плат – процессоров и микросхем, разъемов и других деталей – сплав Вуда хорош тем, что его температура плавления намного меньше температуры плавления пластика корпусов деталей. Следовательно, не нужно опасаться, что при выпаивании (или запаивании) пластиковый корпус будет поврежден. Конечно, все операции пайки в любом случае нужно делать максимально осторожно и внимательно. Паять этим сплавом можно различные металлы и сплавы (медь, и никель, алюминий, бронзу и латунь), а также изделия из драгоценных металлов.
В целом сплав Вуда значительно облегчает процесс лужения, что очень важно для новичков в этом деле.
Краткие характеристики сплава
Выпускается сплав Вуда в виде серебристо-белого цвета круглых стержней или капелек-гранул. Предел прочности на разрыв составляет около 45 МПа, относительное удлинение 7%, твердость по Бринеллю 10,5 единиц, плотность 9720 кг/м3. Срок хранения слитков сплава – 3 года.
Металлографические исследования сплава показывают, что компоненты, из которых он состоит, не растворяются друг в друге и не образуют химических соединений. Структура сплава – эвтектическая, включающая в себя светлые дендриты твердого раствора, содержащие в себе висмут, и темную сложную эвтектику (содержащую в себе все четыре компонента).
Где еще применяется сплав Вуда
Существует большая сфера применения материала со свойствами сплава Вуда. Это в первую очередь его технологические свойства, заключающиеся в возможности удаления сплава горячей водой. Таким, например, применением, является способ изгибания труб с тонкими стенками, которые при изгибе без спецсредств будут деформированы, т.е. изомнутся, по меньшей мере, в неравномерный гофр. Чтобы не допустить такую деформацию, трубы внутри заполняют сплавом, который сдерживает гофрообразование. Затем, после сгибания трубы, сплав легко удаляется, вытекая наружу при нагреве. По этой же причине сплав применяется и в гальванопластике, где он заполняет полости в металлических изделиях.
Еще одно технологическое назначение сплава – прецизионное литье, т.е. такое литья при котором получаемые размеры требуется соблюсти очень точно, даже с учетом термоусадки сплава отливки. Сплав Вуда имеет очень малую усадку.
Также сплав находит применение в научных целях. Он используется для получения металлографических образцов, когда сам по себе исследуемый образец очень мал и неудобен для шлифовки и полировки. Тогда его заливают сплавом Вуда до такого размера, который позволяет выполнять обработку микрошлифов. Кроме этого известно применение сплава в химических лабораториях для создания низкотемпературной нагревательной бани.
Известно, что детали из сплава Вуда можно найти и датчиках, реагирующих на температуру, как правило, это датчики противопожарной сигнализации.
Известно, что сплав Вуда в 1976 году также побывал и в космосе на орбитальной станции «Салют-5», на которой в рамках технологического эксперимента с кодовым названием «Сфера» космонавты Б.Волынов и В.Жолобов выступили в роли металлургов, исследуя процесс затвердевания жидкого металла в условиях невесомости.
А где сплав Вуда купить?
Известность сплава Вуда можно оценить по тому, где и как его можно приобрести для своих целей. Сплав настолько востребован, что в нынешнее время продается даже через Интернет. Его можно найти на всех популярных площадках электронной торговли – eBay, Все инструменты.ру, Aliexpress, Alibaba. Производится он в основном заводами химической продукции (например «Уральским заводом химических реактивов»).
Особенности применения и отличие от аналогов
Как уже отмечалось, сплав Вуда не первый и не единственный аналогичный сплав с подобным составом. Наиболее известный аналог – это сплав Розе. Однако сплав Розе имеет более высокую температуру плавления, что не является в целом критичным для современной паяльной техники, однако требует использования глицерина для нагрева. Глицерин же при высоком нагреве интенсивно испаряется, дымит.
Единственным существенным преимуществом сплава Розе является то, что он не токсичен, так как в его составе отсутствует канцерогенный токсин кадмий.
Токсичность сплава Вуда – основной его недостаток, которые определяет необходимость в специальных мерах безопасности, заключающихся в контроле ПДК и организации проветривания при работе.
popayaem.ru
Сплав Розе — состав, температура плавления, применение
История открытия сплава Розе тесно связана с Исааком Ньютоном. Именно он в 1701 году заложил основной ряд элементов данного легкоплавкого соединения. Сплав, предложенный Ньютоном, имел несколько недостатков. В частности, он обладал повышенной склонностью к образованию трещин. Оспаривать данную комбинацию элементов никто не посмел по причине большого авторитета ученого. Лишь спустя 45 лет после смерти Ньютона немецкий химик Валентин Розе доработал сплав, изменив соотношение его исходных компонентов.
Состав
Сплав Розе представляет собой химическое соединение висмута (50%), олова (25%) и свинца (25%). Внешне сплав похож на серебро. Температура плавления чуть ниже точки кипения воды и составляет 94 градуса.
Сам по себе висмут, являющийся базовым компонентом в данном сплаве, не выделяется высокими пластичными свойствами. По этой причине его редко используют в чистом виде при пайке разного рода металлов. Однако сплав Розе, полученный на его основе, отлично подходит для изготовления легкоплавкого припоя ПОСВ-50.
Для данного припоя свойственно увеличиваться в объеме при переходе жидкой фазы в твердую. Также, аналогичный процесс протекает в сплавах при охлаждении после кристаллизации.
Припой ПОСВ-50 из сплава Розе плохо смачивает такие материалы как конструкционная сталь и другие соединения на основе железа, обладает довольно низкими механическими характеристиками и пониженной электропроводностью. Чтобы увеличить эффективность пайки, стальные сплавы предварительно подвергаются лужению оловянно-свинцовыми припоями и оцинкованию. В результате таких действий смачиваемость поверхности улучшается и, соответственно, сцепление сплавов друг с другом.
Улучшению смачиваемости сплава Розе с медью способствует легирование его состава такими металлами как палладий, платина, кобальт, никель и иридий. Количество данных элементов колеблется от 0,5 до 2%.
Эффект увеличения объёма от перехода между фазами значительно усиливается после введения в сплав германия, кремния и галлия. Повышение содержания германия в сплаве, помимо всего прочего, положительно влияет на его прочностные характеристики.
Предел прочности на разрыв медного соединения, спаянного припоем ПОСВ-50, составляет 14,5 МПа. Это довольно низкое значение, учитывая, что аналогичный показатель для большинства припоев находится на уровне 20-22 МПа. По этой причине паяные соединения сплавом Розе не рекомендуется использовать в условиях ударных нагрузок, т.к. велика вероятность образования трещин.
Применение
С точки зрения внешнего вида и качественных показателей сплав Розе сильно похож на сплав Вуда. Отличие их состоит в том, что сплав Розе не имеет в своем составе частиц кадмия и это делает его менее токсичным. Данный параметр помогает найти сплаву более обширное применение среди радиолюбителей, работающих в домашних условиях: процесс пайки не требует наличия специального вытяжного оборудования для удаления ядовитого газа из помещения.
Припои ПОСВ-50 на основе материала Розе используются при пайке контактных элементов, обладающих повышенной склонностью к перегреву. Также он все больше и больше применяется как припой для различных сплавов алюминия и меди.
Сплав Розе служит припоем для полупроводников. Из него производят плавкие алюминиевые предохранители. Помимо вышесказанного сплав используют как припой никелевых контактов и ювелирных изделий.
Также Розе применяется и в лужении. Наибольшего распространения сплав достиг при лужении именно медных поверхностей микроплат. Данный процесс представляет собой следующее:
- Кипятят емкость с водой. Стоит отметить, что наиболее подходящими являются емкости, изготовленные из чугуна и алюминия, или же эмалированные. Оцинкованная и медная посуда при лужении будет растворяться, что ведет к ухудшению качества припоя и, соответственно, невозможности его повторного использования. Также, в дальнейшем данную емкость нельзя использовать для приготовления пищи, т.к. в ходе лужения на поверхности посуды оседает тонкий слой свинца.
- Добавляют несколько грамм сплава Розе, лимонной кислоты и глицерина. Глицерин необходим для получения необходимой температуры плавления и снижения выделения вредных газов сплавом. Наличие лимонной кислоты превращает водоглицериновый раствор во флюс, что предотвращает его загрязнение такими газами как кислород, водород и прочие.
- Помещают плату медной стороной вниз. Заметьте, плата должна быть преждевременно очищена. Делается это с целью сохранения припоя от загрязнений и увеличения его срока эксплуатации.
- Спустя 15-20 минут плату извлекают и очищают от остатков меди.
Лужение сплавом Розе достигло более широкого применения по сравнению с пайкой. Простота процесса и доступность необходимых компонентов играют здесь не последнюю роль.
Оцените статью:Рейтинг: 5/5 — 1 голосов
prompriem.ru