Cyna, ołów i ich stopy. Parametry techniczne cyny i ołowiu oraz ich stopów

Wniosek o produkt/usługę

Lut ołowiany używany do lutowania w celu łączenia kilku kawałków metalu w jeden produkt. W tym przypadku temperatura topnienia lutu jest zawsze niższa od temperatury topnienia łączonych elementów.

Możesz kupić u nas lut ołowiowy. Pracujemy z lutami ołowiowymi gatunków C1, C2, SSuA, prezentowanymi w postaci cylindrów, prętów, wlewków i drutu. Dostarczamy luty innych marek: POS 30, POS 61, POS 40, POS 63 i wiele innych.

Popularność lutu ołowiowego wynika z jego niskiej topliwości. Ołów w czystej postaci jest materiałem miękkim i łatwym w obróbce. Podczas interakcji z powietrzem na powierzchni ołowiu tworzy się film tlenkowy. Metal jest dobrze rozpuszczalny w kwasach i zasadach zawierających materię organiczną i azot. Temperatura topnienia lutu ołowiowego o wysokiej czystości chemicznej wynosi 327,5°C.

Podczas podgrzewania ołowiu następuje proces utleniania tak szybko, że lutowanie odbywa się w środowisku redukującym. Spowalnia proces utleniania i umożliwia łatwe łączenie lutu z lutowanymi elementami. Środowisko redukujące tworzy palnik grzewczy, do którego dostarczany jest tlen i wodór z powietrza. W takim przypadku musi być nadmiar wodoru.

Rodzaje lutów. Właściwości i cechy

Istnieją dwa rodzaje lutowia – miękki i twardy. Klasyfikacja ta wynika z wytrzymałości mechanicznej i temperatury topnienia. Do miękkich stopów do lutowania zalicza się te, których temperatura topnienia jest niższa niż 300°C, a stopy twarde – powyżej 300°C. Wytrzymałość na rozciąganie lutów miękkich waha się od 16 do 100 MPa, a lutów twardych odpowiednio od 100 do 500 MPa. Wybór lutu do danego zadania zależy od rodzaju metalu (lub metali, jeśli są różne). Ponadto brana jest pod uwagę odporność na korozję, wymagana wytrzymałość mechaniczna i koszt. Jeżeli przedmioty przewodzące pełnią funkcję części metalowych, należy zwrócić uwagę na wartość przewodności właściwej lutu.

Luty najczęściej nazywane są nazwą metalu, który jest w nich zawarty w największej ilości. Na przykład: ołów, cyna-ołów. A w przypadku, gdy jednym ze składników lutu jest metal szlachetny lub rzadki, lut otrzymuje nazwę od tego składnika. Na przykład: srebro.

Aby symbolizować lut, użyj rosyjskiej litery P (lut), a następnie dużej litery nazwy głównych składników (w języku rosyjskim) i ich procentu.

Konwencjonalna nazwa komponentów wygląda następująco: A - aluminium; Vi - bizmut; G - german; Zl - złoto; In - ind; K - kadm; Kr - krzem; N - nikiel; O - cyna; C - ołów; środa - srebro; Su - antymon; T - tytan. Luty wykonane z czystych metali są oznaczone podobnie jak GOST do zasilania. Na przykład: C1 - ołów, O2 - cyna.

Najpopularniejszymi lutami miękkimi produkowanymi przez przemysł są cyna-ołów (GOST 21931-76). Materiały cynowo-ołowiowe do lutowania, które nie zawierają antymonu, nazywane są wolnymi od antymonu, a te, które zawierają 1-5% antymonu, nazywane są antymonem.

Wszystkie luty używane do lutowania wysokiej jakości muszą mieć zwilżalność. Luty wykonane z ołowiu są podatne na pełzanie ze względu na ich niską granicę plastyczności. Pełzanie metalu określa się na podstawie wydłużenia ziaren stopu metalu lub poślizgu międzykrystalicznego. Aby zablokować proces ślizgania się wzdłuż granic ziaren i ograniczyć ich ruch w sieci krystalicznej, do lutowia ołowiowego dodaje się srebro i antymon. Konieczność wykorzystania tych elementów do lutowania jest znana od dawna. Zastosowano je w POS-61, redukując tym samym tendencję do pełzania.

Ołów słabo reaguje z wieloma metalami. Ołów jest nierozpuszczalny w niklu, kobalcie, cynku, żelazie, aluminium i miedzi w niskich temperaturach. Aby poprawić oddziaływanie ołowiu z tymi pierwiastkami i ich stopami, do ołowiu dodaje się składniki stopowe, które przyspieszają proces interakcji lutu z metalami i obniżają temperaturę topienia ołowiu.

Do pierwiastków stopowych zalicza się: cynę, srebro, antymon, mangan, cynk, kadm. W temperaturze 300°C rozpuszczalność tych składników w miedzi (metalu, do którego wykorzystuje się głównie lut ołowiowy) wynosi odpowiednio: cynk 35%, cyna 11%, antymon 3%, kadm 0,5%, srebro 0,5%. Trzy składniki - cynk, cyna i antymon reagują z miedzią. Dlatego ich ilość musi być jednoznacznie zweryfikowana. Nadmiar tych pierwiastków powoduje powstawanie kruchej warstwy związków chemicznych pomiędzy metalem a lutem. To z kolei zmniejsza wytrzymałość statyczną złącza lutowanego i jego odporność na wibracje.

Luty ołowiowe powinny zawierać maksymalnie 5% antymonu i cynku, do 20% kadmu i do 30% cyny. W niektórych przypadkach (na przykład w przypadku lutowania ołowiem) można zwiększyć ilość antymonu w lutowiu. Metodą tą stosuje się lutowanie płomieniowe zacisków ołowiowych do akumulatorów przy użyciu lutu Pb -11% Sb, który charakteryzuje się podwyższoną zawartością antymonu. Temperatura topnienia lutu spada (do 252°C), a jego wytrzymałość wzrasta. Jest to materiał do lutowania o niskiej plastyczności, przed rozpoczęciem procesu lutowania wprowadza się go w szczelinę pomiędzy lutowanymi częściami.

Dodatek lutu ołowiowego do kompozycji przy łączeniu elementów wykonanych z miedzi i jej stopów srebra i miedzi poprawia jej właściwości technologiczne. Do lutowania stopów aluminium stosuje się luty niskotopliwe na bazie kadmu i ołowiu. Nadają lutowi zwiększoną odporność na korozję. Do lutowania części szklanych stosuje się materiał na bazie ołowiu z dodatkiem antymonu i cynku.

Luty miękkie: bezołowiowe (Sn+Cu+Ag+Bi+inne), cyna-ołów, cyna-cynk, cyna-ołów-kadm, antymon. Luty twarde: srebro, miedź-cynk, miedź-fosfor, miedź-nikiel.

Charakterystyka popularnych rodzajów lutowia

POS-18 – zawiera od 17 do 18% cyny, od 2 do 2,5% antymonu i od 79 do 81% ołowiu.

Zakres zastosowania: cynowanie metali, gdy wymagania dotyczące wytrzymałości lutowania nie są wysokie. Temperatura topnienia: początek topnienia 183°C, rozprzestrzenianie się 270°C.

POS-30 - zawiera od 29 do 30% cyny, od 1,5 do 2% antymonu i od 68 do 70% ołowiu.

Zakres zastosowania: lutowanie i cynowanie wyrobów stalowych i miedzianych, lutowanie mosiądzu i płytek ekranujących. Początek topnienia 183°C, rozprzestrzenianie się 250°C.

POS-50 - zawiera od 49 do 50% cyny, 0,8% antymonu, od 49 do 50% ołowiu. Obszar zastosowania: elektronika radiowa, wysokiej jakości lutowanie różnych metali. Temperatura topnienia: początek topnienia 183°C, rozprzestrzenianie się 230°C.

POS-90 - zawiera od 89 do 90% cyny, 0,15% antymonu i 10 do 11% ołowiu.

Zakres zastosowania: cynowanie części w celu dalszego srebrzenia i złocenia, wysoka wytrzymałość lutowania. Temperatura topnienia 180°C, smarowność 222°C.

W przemyśle radioelektronicznym szeroko stosowane są materiały lutownicze: POS-40, POS-60. POSK-50, POSV-33, zawierające kadm lub bizmut, służą do cynowania powierzchni torów na deskach.

PMC-42 - zawiera od 40 do 45% miedzi, od 52 do 57% cynku. Ponadto w składzie PMC-42 znajdują się: żelazo (Fe), antymon (Sb), ołów (Pb), cyna (Sn). Temperatura topienia materiału wynosi 830°C.

PMC-53 - zawiera od 49 do 53% miedzi, od 44 do 49% cynku. Temperatura topienia wynosi 870°C.

SSuA nazywany jest stopem ołowiu i antymonu. Jego skład jest określony zgodnie z GOST 1292-81 i zawiera: od 92,7 do 98% ołowiu, od 2 do 7% antymonu, miedzi do 0,2%, arsenu do 0,05%, berylu do 0,03%, cyny do 0,01% , żelazo do 0,005% i cynk do 0,001%.

Luty C1 i C2 to stopy ołowiu o wysokiej czystości. Zawartość zanieczyszczeń wynosi odpowiednio 0,015% i 0,05%. Stop C1 charakteryzuje się dużą wytrzymałością i dobrą ciągliwością. Ze względu na tę drugą jakość jest łatwy do stopienia i obróbki.

Zastosowanie lutów

POS-90. Zakres zastosowania: lutowanie wewnętrznych szwów naczyń kuchennych (garnki, patelnie itp.)

POS-40. Obszar zastosowania: lutowanie drutów miedzianych, żelaznych i mosiężnych.

POS-30. Zakres zastosowania do lutowania:

Druty w bandażach i węże w silnikach elektrycznych;

Półfabrykaty z cyny, mosiądzu i żelaza;

Ocynkowane, blachy cynkowe;

Części różnych instrumentów i sprzętu.

POS-18. Luty POS-18 i POS-40 są wymienne. Obszar zastosowań lutowania:

Ocynkowane żelazo;

Części wykonane z ołowiu, mosiądzu, miedzi, żelaza;

Cynowanie elementów drewnianych przed lutowaniem.

POZ 4-6. Analog POS-30. Szereg zastosowań:

Do lutowania blachy białej, żelaza, miedzi;

Do lutowania nitowanych szwów blokujących w elementach ołowianych.

Granica wytrzymałości dla lutów twardych waha się od 100 do 500 MPa. Zakres ich zastosowania, jako materiałów I kategorii wytrzymałościowej, obejmuje części pod napięciem, elementy maszyn i mechanizmów poddawane dużym obciążeniom mechanicznym i temperaturowym.
Zakres wytrzymałości na rozciąganie dla lutów miękkich i średnio twardych wynosi od 50 do 70 MPa. Służą do lutowania części pod napięciem, które nie są elementami nośnymi maszyn i mechanizmów.

Wynalazek dotyczy metalurgii metali nieżelaznych i może być stosowany do rafinacji stopów ołowiu i cyny. Stopy ołowiu i cyny poddaje się obróbce cynkiem. Po wprowadzeniu cynku stopy poddaje się działaniu siarki elementarnej w ilości 1 – 5% wagowo stopu, co zapewnia powstanie siarczku cynkowo-srebrowego. Metoda pozwala zapewnić ekstrakcję srebra ze stopów ołowiu z cyną do 99% i bez angażowania dodatkowych ilości metali szlachetnych zorganizować produkcję lutów srebrnych. 3 stoły

Wynalazek dotyczy metalurgii metali nieżelaznych, w szczególności technologii wytwarzania lutów ołowiowo-cynowych i może być stosowany do rafinacji stopów ołowiowo-cynowych. Znane są metody ekstrakcji srebra z ołowiu czarnego metodą ekstrakcji metalicznym cynkiem w temperaturach 330-350 o C. Stosowanie tych metod ekstrakcji srebra ze stopów ołowiu z cyną nie daje pozytywnych wyników, gdyż w obecności cyny układ ołów-cyna-cynk nie wykazuje obszarów rozwarstwień. W odniesieniu do stopów zawierających cynę na bazie ołowiu zaproponowano metody polegające na obróbce w temperaturach 750-950 o C stopionymi chlorkami i siarczanami metali alkalicznych i ziem alkalicznych. Wadami tych metod są niski uzysk srebra (30-40%), niemożność prowadzenia procesu w znanych urządzeniach rafinacyjnych oraz konieczność organizacji hydrochemicznej obróbki żużli zawierających srebro. Jako prototyp przyjęto metodę obróbki stopów cynkiem, znaną jako proces Parkessa. Cynk metaliczny lub stop ołowiowo-cynkowy miesza się z wytopem zawierającym ołów w temperaturze 330-350 o C. W tym przypadku powstają międzymetaliczne związki cynkowo-srebrowe, które w wyniku rozwarstwiania się stopu ołowiowo-cynkowo-srebrowego wnikają w wierzchnią warstwę ołowiu w postaci tzw. srebrzystej piany. Pianka jest usuwana z powierzchni i przekazywana do recyklingu. Prototypowa metoda nie zapewnia jednak ekstrakcji zauważalnych ilości srebra ze stopów ołowiu i cyny. Wynika to z faktu, że w obecności 5% lub więcej cyny w ołowiu układ ołów-cyna-cynk-srebro nie ulega rozwarstwieniu. Problem pogłębia fakt, że w rzeczywistych stopach ołowiu z cyną (lutach), produkowanych np. w zakładach Ryaztsvetmet, zawartość srebra nie przekracza 400 g/t, tj. o rząd wielkości mniej niż w surowym ołowiu. Tym samym metodą prototypową nie można zastosować metody ekstrakcji srebra ze stopów ołowiu z cyną (lutowia). Celem niniejszego wynalazku jest przeniesienie srebra do pozostałości rafinacyjnych podczas przetwarzania stopów ołowiu i cyny z cynkiem. Cel ten osiąga się przez to, że w znanym sposobie ekstrakcji srebra ze stopów ołowiu i cyny, obejmującym obróbkę cynkiem, według wynalazku, po wprowadzeniu cynku, stopy poddaje się obróbce siarką elementarną w ilości 1 -5% wagowych stopu. Metodę przeprowadza się w następujący sposób. Do stopu ołowiu z cyną, znajdującego się w temperaturze 330-600 o C w kotle rafinacyjnym, dodawany jest cynk metaliczny lub stop ołowiowo-cynkowy. Ilość wprowadzonego cynku wynosi 1-5% wagowych stopu. Podczas tej operacji stop uzyskuje mikroniejednorodność spowodowaną tworzeniem się mikrogrup cynkowo-srebrowych. Jednakże obecność cyny w stopie nie pozwala na wydzielenie się fazy cynkowej zawierającej srebro jako niezależnego produktu. Po rozpuszczeniu cynku stop traktuje się siarką elementarną w ilości 1-5%, tj. wystarczająca do związania cynku w siarczek cynku. Na tym etapie następuje nie tylko siarczkowanie cynku i związanego z nim srebra wprowadzonego do stopu ołowiu z cyną, ale także uwolnienie do niezależnej fazy, która nie miesza się ze stopem – krystaliczne usunięcie siarczku cynku ze srebrem. Usuwanie srebra z powierzchni stopu ołowiu z cyną następuje mechanicznie lub poprzez wirowanie. W tym drugim przypadku po wprowadzeniu siarki stop przepuszcza się przez wirówkę, w której materiał krystaliczny oddziela się od ciekłego stopu ołowiu i cyny. Pewna ilość ołowiu i cyny jest wykorzystywana do usuwania siarczku cynku i srebra. Zawartość srebra w usuwaniu cynku i srebra jest 20-30 razy większa niż w stopie oryginalnym. Srebro można ekstrahować z próbek jedną ze znanych metod, na przykład metodą topienia redoks lutu srebrnego. W procesie wytapiania redoks z osadów usuwana jest siarka w postaci dwutlenku siarki, cynku oraz częściowo ołowiu i cyny. Dzięki temu lut powstający podczas topienia jest wzbogacany srebrem. Nowością w proponowanym rozwiązaniu technicznym jest dalsza obróbka stopu siarką elementarną po wprowadzeniu cynku, zapewniająca powstanie siarczku usuwającego cynk-srebro. Cechą charakterystyczną proponowanego rozwiązania jest sekwencyjna obróbka stopu ołowiu z cyną cynkiem i siarką elementarną oraz wydzielenie zawierającego srebro usunięcia siarczku cynku. W literaturze patentowej i naukowo-technicznej nie znaleźliśmy metod sekwencyjnej obróbki stopów cynkiem i siarką oraz usuwania pozostałości siarczku cynku. Zaproponowana metoda została przetestowana i zweryfikowana w warunkach laboratoryjnych. Przykład 1. W 500 g surowego stopu ołowiu i cyny zawierającego 25,0% cyny, 0,5% miedzi, 3% antymonu, 0,1% niklu, 0,6% żelaza, 320 g/t srebra, resztę stanowi ołów, mieszając i w temperaturze w temperaturze 350-400 o C wprowadzono od 5 do 20 g (tj. od 1 do 4% wag.) metalicznego cynku. Czas rozpuszczania cynku wynosi 35-65 minut. Po rozpuszczeniu cynku nie wystąpiło rozwarstwienie i powstawanie wytrąceń zawierających srebro – srebrzystej piany. Następnie w tej samej temperaturze otrzymany stop zawierający cynk potraktowano 15-25 g (3-5% masy stopu) siarki elementarnej, którą mieszano ze stopionym materiałem przez 20-40 minut. Po potraktowaniu stopu siarką na powierzchni stopu utworzyło się suche usuwanie siarczku cynku i srebra. Wydajność usuwania wahała się od 2 do 6% wagowych wyjściowego szorstkiego stopu ołowiu i cyny. Zawartość srebra w usuniętych substancjach wynosi 0,32-0,60%. Ekstrakcja srebra przy usuwaniu zależała od zużycia cynku i siarki (tab. 1) i przy wskazanych wydatkach wynosiła 53-70%. Przykład 2. 1-4% wagowych stopu cynku w postaci stopu ołowiowo-cynkowego. Wprowadzanie prowadzi się w temperaturze 500 o C i przy ciągłym mieszaniu stopu przez 24-40 minut. Podobnie jak w przykładzie 1, wprowadzenie cynku nie zapewniło powstania usuwania zawierającego srebro. Po wprowadzeniu stopu ołowiu z cynkiem obniżono temperaturę topnienia do 350 o C i poddano obróbce siarkę elementarną poprzez domieszanie jej do stopu ołowiu z cyną zawierającego srebro przez 45-60 minut. Zużycie siarki elementarnej do obróbki stopu wynosi 3-5% wagowych pierwotnego stopu. W wyniku tej obróbki na powierzchni wytopu utworzył się suchy osad, który zawierał od 0,38 do 0,7% srebra. Wydajność usuwania wynosiła 2,6-5,0% wagowych pierwotnego stopu. Ekstrakcja srebra zależała od ilości wprowadzonego cynku i siarki dostarczonej do przerobu oraz od ilości wskazanych w tabeli. 2 wydatki wyniosły 57-63%. Próbki otrzymane w doświadczeniach 1-12 (tab. 2) poddano wypalaniu oksydacyjnemu w temperaturze 750-950 o C w atmosferze powietrza. Powstały żużel zmieszano z krzemionką (20%), tlenkiem wapnia (10%), tlenkiem żelaza (7%), koksem (5% wag. usunięcia) i topiono w temperaturze 1250 o C przez 30 minut. W wyniku tej obróbki otrzymano stop ołowiu z cyną, który zawierał 1,25% srebra, 35% cyny i resztę ołowiu. Pod względem zawartości srebra i innych metali stop spełniał wymagania GOST 19738-74 dla lutu srebrnego marki PSR-1.0. Przykład 3. Stop ołowiu z cyną zawierający 315 g/t srebra oczyszczonego z zanieczyszczeń jest stapiany z metalicznym cynkiem, którego zużycie wynosi 1-4% wagowych stopu. Temperatura stapiania 600 o C. Następnie stop potraktowano 3-5% wag. siarki elementarnej. Obróbkę przeprowadzono poprzez barbotowanie mieszaniną sproszkowanej siarki i argonu. Zużycie siarki wynosiło 1-5% masy usuniętego materiału. W wyniku takich operacji otrzymaliśmy (tab. 3) materiał zawierający srebro, w którym stężenie srebra wynosiło od 0,4 do 0,8%. Odzysk srebra do usunięcia wynosi 53-62%. Próbki poddano bezpośrednio topieniu redoks przy użyciu lutowia srebrnego. W tym celu skrawki (100 g) zmieszano z siarczanem sodu (15%), piroluzytem (10%), kwarcem (15% masy skrawków) i ogrzano do temperatury 1150 o C. Powstały stop załadowano środkiem redukującym – koksem w ilości 10% w stosunku do masy. Usuwanie mas i topienie kontynuowano przez 60 minut. W wyniku topienia otrzymaliśmy lut i żużel w gatunku PSR-1,5, w którym zawartość srebra nie przekraczała 5 g/t. Zatem odzysk po usunięciu srebra do lutowia PSR-1.5 wyniósł nie mniej niż 99%. Wyniki podane w przykładach 1-3 wskazują na wysoką efektywność ekstrakcji srebra ze stopów ołowiu z cyną i możliwość wdrożenia metody na znanych i stosowanych w przemyśle urządzeniach. Wdrożenie proponowanej metody zapewni ekstrakcję srebra ze stopów ołowiu z cyną i pozwoli np. w zakładzie Ryaztsvetmet zorganizować produkcję lutów srebrnych gatunków PSR-1,0-1,5 bez angażowania dodatkowych ilości cennych metale. Źródła informacji 1. Loskutov F.M. Metalurgia ołowiu - M.: Metalurgia, 1965. 2. Świadectwo autorskie 431249. „Metoda rafinacji ołowiu, autorzy A.M. Ustimov i N.N. Kubyshev, BI N 21 z dnia 05.06.74. 3. Abdeev M.A. , Geukin L.S. itp. Nowoczesne metody przerobu rud i koncentratów ołowiowo-cynkowych - M.: Metallurgy, 1964, s. 218-220.

Prawo

Sposób ekstrakcji srebra ze stopów ołowiu z cyną, obejmujący ich obróbkę cynkiem, znamienny tym, że po wprowadzeniu cynku stopy ołowiu z cyną poddaje się działaniu siarki elementarnej w ilości 1 - 5% wagowych stopu.

Stopy wykonane z tego materiału mają pewne właściwości, które zależą od ich stanu początkowego.

Ogólny opis cyny

Należy tutaj zauważyć, że istnieją dwa rodzaje tych surowców. Pierwszy typ nazywany jest białą cyną i stanowi β-modyfikację tej substancji. Drugi typ to modyfikacja α, znana lepiej jako szara cyna. Przechodząc od jednej modyfikacji do drugiej, a mianowicie od bieli do szarości, następuje silna zmiana objętości substancji, ponieważ zachodzi proces taki jak dyspersja metalu w proszek. Właściwość tę powszechnie nazywa się. Warto też zaznaczyć, że jedną z najbardziej negatywnych właściwości cyny jest jej podatność na mróz. Innymi słowy, w temperaturach od -20 do +30 stopni Celsjusza może rozpocząć się spontaniczne przejście z jednego stanu do drugiego. Ponadto przejście będzie kontynuowane nawet po zwiększeniu temperatury, ale po rozpoczęciu procesu. Z tego powodu surowce muszą być przechowywane w miejscach o dość wysokich temperaturach.

Właściwości cyny i ołowiu

Warto dodać, że cyna, ołów i stopy wykonane z tych materiałów mają sporo wspólnych właściwości. Na przykład im czystsza cyna, tym większe ryzyko, że zostanie dotknięta zarazą. Ołów z kolei w ogóle nie ulega przemianom alotropowym.

Warto jednak zaznaczyć, że stosowane są dodatkowe substancje, które spowalniają tego rodzaju przemianę w cynie. Najlepszymi materiałami były bizmut i antymon. Dodatek tych substancji w ilości 0,5% zmniejszy szybkość przemiany alotropowej niemal do 0, co oznacza, że ​​białą cynę można uznać za całkowicie stabilną. Można tu również zauważyć, że w mniejszym stopniu, ale jednak, do tego samego celu wykorzystuje się stop cyny i ołowiu.

Jeśli mówimy o właściwościach ołowiu, to ma on wyższą temperaturę topnienia - 327 stopni Celsjusza - niż cyna - 232 stopnie. Gęstość ołowiu w temperaturze pokojowej wynosi 11,34 g/cm 3 .

Charakterystyka cyny i ołowiu

Warto zacząć od tego, że rekrystalizacja przerobionej na zimno cyny, ołowiu i jego stopów zachodzi w temperaturze uznawanej za niższą od temperatury pokojowej. Z tego powodu proces ich przetwarzania jest typu gorącego.

Ogólnym wskaźnikiem była odporność na korozję w warunkach atmosferycznych. Niewielka różnica polega jednak na odporności na korozję pod wpływem mniejszych substancji. Np. ołów najlepiej objawia się w interakcji ze stężonymi związkami niektórych kwasów – siarkowego, fosforowego itp. Cyna z kolei najlepiej opiera się roztworom kwasów spożywczych. Różny jest także zakres zastosowania tych substancji indywidualnie. Cyna jest szeroko stosowana do cynowania cyny, natomiast ołów znalazł zastosowanie w wykładzinach urządzeń do produkcji kwasu siarkowego.

Systemy stopowe

Ważne jest, aby zacząć od faktu, że stop cyny i ołowiu jest materiałem jeszcze bardziej topliwym niż osobno. Takie mieszaniny są najczęściej stosowane jako luty, do produkcji czcionek typograficznych, lontów odlewniczych itp. Układ taki jak „cyna-ołów” należy do grupy typów eutektycznych. Ważną właściwością wszystkich materiałów należących do tej kategorii jest to, że ich temperatura topnienia waha się od 120 do 190 stopni Celsjusza. Ponadto istnieją grupy eutektyk trójskładnikowych. Przykładem jest system stopów cyny, ołowiu i cynku. Temperatura topnienia takich materiałów spada jeszcze niżej i jej granica wynosi 92-96 stopni Celsjusza. Jeśli dodasz czwarty składnik do stopu, temperatura topnienia spadnie do 70 stopni. Jeśli mówimy o zastosowaniu stopu cyny i ołowiu jako lutowia, to najczęściej do ich składu wprowadza się do 2% substancji takiej jak antymon. Odbywa się to w celu poprawy rozprowadzalności lutu. Warto tutaj zauważyć, że temperaturę topnienia można regulować poprzez stosunek cyny do ołowiu. Najbardziej topliwy surowiec topi się w temperaturze 190 stopni.

Babbitts

Ustaliliśmy już, jak nazywa się stop cyny i ołowiu - jest to eutektyka. Ta grupa substancji o takim składzie jest najpowszechniej stosowana w produkcji stopów łożyskowych, zwanych „babbitami”. Materiał ten stosowany jest jako wypełniacz do panewek łożysk. Najważniejszą rzeczą jest tutaj dobranie odpowiedniego materiału, aby można go było łatwo włożyć do cholewki. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że masa stopów cyny i ołowiu z różnymi lutami jest doskonałym rozwiązaniem. Jednak w rzeczywistości nie jest to do końca prawdą. Materiały takie okazały się zbyt miękkie, a współczynnik tarcia pomiędzy wałem a taką wkładką był wysoki. Innymi słowy, podczas pracy nagrzewały się zbyt mocno, co powodowało „przyklejanie się” metali niskotopliwych do wału. Aby uniknąć tej wady, zaczęto dodawać niewielkie ilości bardziej stałych substancji. Uzyskano w ten sposób materiał, który jest jednocześnie miękki i twardy.

Skład substancji

Aby uzyskać taką substancję, która ma dokładnie odwrotne właściwości, zastosowano następujące substancje. Najważniejsze jest to, że leżą one bezpośrednio w obszarze dwufazowym α+β. Kryształy fazy β są wzbogacone lutem, takim jak antymon. Działają jak twarde, kruche substancje. Z kolei kryształy fazy α stanowią miękkie i plastyczne podłoże. Aby uniknąć takich niedogodności, jak topienie stałych kryształów i ich pływanie, do mieszaniny dodaje się kolejny składnik - miedź. W ten sposób z kawałka stopu ołowiu i cyny z dodatkiem innych substancji można stworzyć materiał łożyskowy o nazwie Babbitt, który łączy w sobie dwie przeciwstawne cechy – twardość i miękkość. Klasycznym i najbardziej rozpowszechnionym produktem tej marki jest Babbitt B83. Skład tego stopu jest następujący: 83% Sn; 11% Sb; 6% Cu.

Alternatywny

Warto powiedzieć, że z ekonomicznego punktu widzenia babbity na bazie cyny są bardzo nieopłacalne, ponieważ ten materiał kosztuje dość dużo. Ponadto sama cyna jest uważana za substancję rzadką. Z tych dwóch powodów opracowano alternatywne łożyska na bazie ołowiu, antymonu i miedzi. W tej kompozycji kryształy antymonu działają jak stała baza. Miękka podstawa jest bezpośrednim stopem ołowiu i antymonu. Miedź stosuje się tutaj w taki sam sposób, jak ołów w poprzedniej kompozycji, to znaczy, aby zapobiec pływaniu stałych kryształów bazowych.

Jednak i tutaj warto wspomnieć o wadach. Eutektyka ołowiowo-antymonowa nie jest tak ciągliwa jak faza cyny. Dlatego części wykonane w ten sposób ulegają szybkiemu zużyciu. Aby zrekompensować tę wadę, trzeba jeszcze dodać pewną ilość cyny. Stosowanie eutektyki trójskładnikowej nie jest zbyt powszechne.

Nazywa się stopy przeciwcierne (łożyskowe) na bazie cyny lub ołowiu z dodatkami antymonu, miedzi, wapnia i innych pierwiastków Babbitts.

Mikrostruktura wszystkich babbitów, zgodnie z regułą Charpy’ego, musi składać się z co najmniej dwóch składników: bardziej miękkiego i bardziej plastycznego składnika, który jest podstawą stopu, zapewnia docieranie łożyska do czopa wału oraz wtrąceń twardszego elementu zmniejszają współczynnik tarcia. Twarde kryształy, przejmując obciążenie, są wciskane w miękką podstawę.

Babbitta B83. Babbitt B83 to stop na bazie cyny zawierający 83% Sn, 11% Sb i 6% Cu. Jeżeli stop nie zawierał miedzi, to zgodnie z diagramem fazowym Sn – Sb jego strukturę powinny składać się z dwóch składników: kryształów pierwotnej fazy B (wtrącenia twarde) oraz kryształów a stałego roztworu antymonu w cynie utworzonego przez reakcja perytektyczna (miękka zasada). Faza b to roztwór na bazie związku SnSb. Stałe kryształy fazy B są wysoce wypolerowane i dlatego dobrze odbijają światło. Trawienie roztworem 5% HNO 3 w alkoholu zwykle nie ujawnia granic między kryształami a i pod mikroskopem łączą się one w jednolite ciemne tło. Jednocześnie jasne b-kryształy, które w przekroju mają kształt kwadratów, trójkątów i innych wielościanów, są ostro zarysowane na ciemnym tle a-kryształów. Ponadto twarde kryształy b wyróżniają się reliefem nad silniejszymi, polerującymi miękkimi kryształami a i są widoczne na niewytrawionej części.

Dodatek Cu komplikuje strukturę babbitta. Skład stopu B83 w układzie trójskładnikowym Sn – Sb – Cu mieści się w obszarze pierwotnej krystalizacji związku międzymetalicznego Cu 6 Sn 5. Po zakończeniu procesu krystalizacji pierwotnej, wraz ze spadkiem temperatury, rozpoczynają się procesy krystalizacji podwójnej eutektyki b+Cu 6 Sn 5, składającej się głównie z fazy b (ułamek objętościowy Cu 6 Sn 5 w eutektyce jest rzędu kilku procent). Fasetowane kryształy b z eutektyki wyglądają tak samo jak pierwotne kryształy b w układzie Sn – Sb.

Wraz z dalszym spadkiem temperatury następuje przemiana perytektyczna: Ж p + b®a + Cu 6 Sn 5, a powstała mieszanina składa się głównie z fazy a (roztwór antymonu w cynie).

Pierwotne kryształy Cu 6 Sn 5 tworzą szkielet, który zapobiega segregacji gęstości – unoszeniu się lżejszych kryształów typu B. Zatem miedź dodaje się głównie w celu zapobiegania segregacji gęstości. Ponadto kryształy Cu 6 Sn 5 wraz z fazą b są niezbędnymi stałymi wtrąceniami w babbicie. Składnik miękki jest mieszaniną (a + Cu 6 Sn 5), utworzoną w wyniku reakcji perytektycznych i eutektycznych i składającą się głównie z miękkich kryształów roztworu a antymonu w cynie.

Zatem stop B83 zawiera trzy składniki strukturalne: białe kryształy pierwotne Cu 6 Sn 5 w kształcie igieł i gwiazd, białe fasetowane kryształy fazy b z podwójnej eutektyki b + Cu 6 Sn 5 oraz mieszaninę a + Cu 6 Sn 5 pochodzenia perytektycznego i eutektycznego, w którym dominuje ciemna faza a.

Babbitt B16, opracowany przez A.M. Bochvar to stop na bazie ołowiu. Zawiera 16% Sn, 16% Sb i 1,7% Cu. Ze względu na niższą zawartość cyny babbitt B16 jest mniej rzadki niż babbitt B83. W czwartorzędowym stopie B16 krystalizacja rozpoczyna się od utworzenia igieł Cu 6 Sn 5, następnie krystalizuje podwójna eutektyka b+Cu 6 Sn 5, składająca się głównie z fazy b (SnSb), a na koniec krystalizuje potrójna eutektyka a+b Powstaje +Cu 6 Sn 5, w którym ilość a+Cu 6 Sn 5 jest tak mała, że ​​można uznać, że składa się wyłącznie z roztworu a wszystkich pierwiastków stopowych w ołowiu i fazie b (SnSb). W praktyce w stopie B16 można wyróżnić trzy składniki strukturalne: pierwotne igłowe kryształy Cu 6 Sn 5, fasetowane kryształy b (SnSb) i barwną eutektykę a + b. Igły pierwotne Cu 6 Sn 5 zapobiegają unoszeniu się lżejszych kryształów typu B. Stałymi wtrąceniami w babbitcie są kryształy b i Cu 6 Sn 5, a baza z tworzywa sztucznego jest mieszaniną a+b, w której faza b jest jasna, a stały roztwór na bazie ołowiu jest ciemny. Różnorodny składnik strukturalny z wyraźną strukturą eutektyczną wyraźnie odróżnia mikrostrukturę stopu B16 od mikrostruktury babbitu B83.

Babbitt BN – Siedmioskładnikowy stop na bazie ołowiu jest zbliżony do Babbitt B16 pod względem zawartości głównych pierwiastków stopowych (10% Sn, 14% Sb, 1,7% Cu). Oprócz tych dodatków babbit BN zawiera 0,3% Ni, 0,4% Cd i 0,7% As. Arsen i kadm tworzą stały związek chemiczny (prawdopodobnie As 3 Cd 2), który wykrywa się na mikrosekcji w postaci małych szarych kryształków na tle jasnej fazy b.

Mikrostruktura BN babbitt zawiera cztery składniki: lekkie igły związku zawierającego miedź (prawdopodobnie Cu 6 Sn 5), białe kryształy fazy b, szare kryształy składnika arsenu oraz eutektykę składającą się z fazy b i rozwiązanie oparte na ołowiu. W eutektyce faza ciemna jest wieloskładnikowym roztworem na bazie ołowiu. Faza b w BN babbitt jest wieloskładnikowym roztworem na bazie związku SnSb. Kryształy tego związku są mniejsze, a ich udział objętościowy jest mniejszy niż w stopie B16, co decyduje o zwiększonej wytrzymałości zmęczeniowej stopu BN.

Babbitt BS6 – stop na bazie ołowiu zawierający 6% Sn, 6% Sb i 0,2% Cu. W przeciwieństwie do babbitt B16 zawiera znacznie mniej cyny i antymonu, dlatego w babbitt BS6 krystalizuje przede wszystkim nie faza b (SnSb), ale roztwór a na bazie ołowiu. Struktura babbittu BS6 składa się z dwóch składników - ciemnych pierwotnych dendrytów a-roztworu cyny i antymonu w ołowiu i eutektyce (a + b). W przeciwieństwie do innych babbittów, w których izolowane twarde kryształy są rozmieszczone w miękkiej bazie, babbitt BS6 ma miękkie kryształy roztworu na bazie ołowiu otoczone twardszą eutektyką. Ze względu na brak kruchych pierwotnych kryształów związków chemicznych, stop BS6 charakteryzuje się większą wytrzymałością zmęczeniową niż babbity B83, B16 i BN. Jest tańszy niż te babbity, ponieważ zawiera mniej cyny. Babbitt BS6 ma szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym w postaci bimetalicznych wkładek składających się z taśmy stalowej i cienkiej warstwy babbittu.

Babbitt BKA. W odróżnieniu od omawianych powyżej babbitów na bazie ołowiu, które jako główne dodatki zawierają Sb, Sn i Cu, stop marki BKA składa się z ołowiu z dodatkiem 1% Ca, 0,8% Na i 0,1% Al i nazywany jest babbitem wapniowym. Stop ten jest głównym stopem na łożyska ślizgowe wagonów kolejowych. Babbit wapniowy różni się od babbitów na bazie Sn i babbitów ołowiowo-cynowych wyższą temperaturą topnienia i utrzymywaniem twardości aż do wyższych temperatur po nagrzaniu łożyska.

Sód w stopie BKA występuje całkowicie w postaci stałego roztworu na bazie ołowiu. Wapń tworzy z ołowiem związek Pb 3 Ca; Tylko setne procent Ca są rozpuszczalne w stałym ołowiu. Mikrostruktura babbitu wapniowego składa się z dwóch składników: pierwotnych białych dendrytów związku Pb 3 Ca (wtrącenia stałe) oraz ciemnych kryształów roztworu Na i Ca w Pb powstałych w wyniku reakcji perytektycznej (podstawa plastyczna). Ponieważ Ponieważ roztwór ołowiu jest bardzo miękki, podczas polerowania rozmazuje się i trudno jest zidentyfikować granice między kryształami plastikowej podstawy, co pod mikroskopem daje solidne ciemne tło. Kształtowniki wykonane z babbitu wapniowego są silnie utlenione, dzięki czemu można je oglądać w stanie świeżo wypolerowanym.

Luty cynowo-ołowiowe

Stopy podwójnego układu eutektycznego Pb-Sn należą do grupy szeroko stosowanej w technologii miękkie luty. Luty POS30, POS61 i POS90 zawierają odpowiednio około 30, 61 i 90% Sn, resztę stanowi ołów.

Struktura stopu podeutektycznego POS30 składa się z ciemnych dendrytów pierwotnych roztworu Sn w Pb (a) i eutektyki (a+b). Lut POS61 zawiera praktycznie jeden składnik konstrukcyjny – eutektykę (a+b). Jest to najbardziej topliwy z lutów cynowo-ołowiowych, używany do lutowania sprzętu elektrycznego i radiowego, gdzie przegrzanie jest niedopuszczalne. Strukturę lutu POS90 tworzą lekkie pierwotne dendryty roztworu Pb w Sn (b) i eutektyki (a+b). Lut ten zawiera niewielką ilość Pb i dlatego jest używany do lutowania przyborów kuchennych.

Stopy cynku

Najszerzej stosowane stopy cynku należą do układu trójskładnikowego Zn – Al – Cu.

Stop TsAM 10-5. Stop przeciwcierny na bazie cynku TsAM 10-5 zawiera średnio 10% Al, 5% Cu i 0,4% Mg. Stop zlokalizowany jest w rejonie pierwotnej krystalizacji fazy a, niedaleko linii krystalizacji podwójnej eutektyki (a+e). Faza a to stały roztwór cynku i częściowo miedzi w aluminium. Faza e jest związkiem typu elektronicznego o zmiennym składzie, z charakterystyczną koncentracją elektronów wynoszącą 7/4, co odpowiada składowi CuZn 3. W układzie trójskładnikowym Zn – Al – Cu pewna ilość aluminium rozpuszcza się w fazie e. Struktura stopu TsAM 10-5 składa się z trzech składników: stosunkowo niewielkiej ilości lekkich pierwotnych dendrytów aluminium w roztworze a, eutektyki podwójnej (a+e) i eutektyki potrójnej (h+a+e). Faza h to stały roztwór Al i Cu w Zn. Łatwo jest odróżnić eutektykę potrójną od eutektyki podwójnej, ponieważ jest znacznie ciemniejszy i ma bardziej rozproszoną strukturę. Dodatkowo otaczają je kolonie eutektyki podwójnej, tworzące się po kryształach pierwotnych, a eutektyka potrójna zlokalizowana jest pomiędzy koloniami eutektyki podwójnej.

Stop TsA4M3. Stop ten zawiera 4% Al, 3% Cu i 0,04% Mg i jest szeroko stosowany do formowania wtryskowego w przemyśle motoryzacyjnym, do odlewania części do sprzętu AGD i innych gałęziach przemysłu. Głównymi składnikami konstrukcyjnymi stopu TsA4M3 powinna być eutektyka podwójna (h+e) i potrójna (h+a+e). Ponadto najprawdopodobniej zostaną wykryte jasne kryształy pierwotne fazy e.

Procedura pracy

1. Obejrzyj cienkie przekroje przy powiększeniu 100-200, określ elementy konstrukcyjne i schematycznie naszkicuj mikrostrukturę.

2. Pod każdą mikrostrukturą opisz gatunek stopu, średni skład chemiczny, powiększenie mikroskopu i wskaż strzałkami elementy konstrukcyjne.

3. Obok mikrostruktur narysuj odpowiednie diagramy fazowe niezbędne do analizy elementów konstrukcyjnych.

Praca laboratoryjna nr 7

Powiązana informacja.

Skup lutów cynowo-ołowiowych

Lutowane zdjęcie to stop metalu stosowany do łączenia części metalowych poprzez topienie lutu.

Luty cynowo-ołowiowe- najczęstsza grupa lutów. W etykietowaniu luty cynowo-ołowiowe Litery wskazują skład lutowia, cyfry oznaczają zawartość procentową cyny.

Główne składniki luty cynowo-ołowiowe są cyna i ołów.

Luty cynowo-ołowiowe mogą być bardzo skuteczne, jeśli znane są podstawowe zasady działania i zakres ich stosowania.

Szwy lutownicze dzielą się na kilka grup:

1. gęste i trwałe szwy - wytrzymują ciśnienie gazów i cieczy;
2. mocne szwy - wytrzymują obciążenia mechaniczne;
3. szczelne szwy - nie przepuszczają gazów i cieczy pod niskim ciśnieniem.

Jakość lutowania zależy od szybkości dyfuzji. Czyste powierzchnie lutownicze zwiększają dyfuzję. Ale jeśli powierzchnia metalu utlenia się, dyfuzja gwałtownie maleje lub całkowicie zatrzymuje się.

Luty cynowo-ołowiowe musi mieć zarówno maksymalną lepkość, jak i wysoką rezystancję; metoda lutowania zależy bezpośrednio od temperatury topnienia lutu.

Lut cynowo-ołowiowy POS60 szeroko stosowany do lutowania sprzętu elektrycznego i komponentów radiowych, obwodów drukowanych. Zawartość cyny wynosząca 60% zapewnia niską temperaturę topnienia, która wynosi średnio 183-188 stopni Celsjusza.

Lut POS61 stosowany podczas lutowania cienkich części, gdy przegrzanie części jest przeciwwskazane.

Lut POS62 ma najniższą temperaturę topnienia i zawiera 62% cyny. Ten lut ołowiowo-cynowy służy do łączenia cienkich przewodów.

Lutowanie POS40 zapobiega przegrzaniu podczas lutowania. Przekrój lutu cynowo-ołowiowego jest cienki, ma średnicę 1 lub 2 mm. Ze względu na małą średnicę drutu czas oddziaływania wysokiej temperatury na lut ołowiowo-cynowy POS40 jest minimalny. Lutowanie POS40 podobny pod względem wytrzymałości do lutu POSS4-6. Lut cynowy służy do lutowania miedzi, ołowiu, żelaza i blachy białej.

Lut cynowo-ołowiowy POS30 stosowany do lutowania miedzi, mosiądzu, żelaza, blachy ocynkowanej, ocynkowanej, sprzętu radiowego, węży elastycznych.

Przylutować POS18 Podczas lutowania doczołowego ma dużą siłę klejenia. Lut cynowy stosuje się w przypadkach, gdy temperatura topnienia nie jest krytyczna.

Lut POS90 Szeroko stosowany do lutowania wewnętrznych szwów artykułów spożywczych.

Popularne luty miękkie do lutowania elementów radiowych - stopy niskotemperaturowe:

• Luty cynowo-ołowiowe z antymonem;
• Luty cynowo-ołowiowe POSC z kadmem;
• Luty cynowo-ołowiowe POS30 do cynowania i lutowania blach cynkowych, grzejników;
• Luty cynowo-ołowiowe POS40 do cynowania i lutowania części ocynkowanych, grzejników;
• Luty cynowo-ołowiowe POS60 do lutowania elementów radiowych;
• Luty cynowo-ołowiowe POS61 do lutowania elementów radiowych;
• Luty cynowo-ołowiowe POS63 do lutowania elementów radiowych;
• Luty cynowo-ołowiowe POS90.

Używając luty cynowo-ołowiowe wykonywane są prace lutownicze, wykonywane są dwie główne operacje:

• cynowanie i
• lutowanie.

Cynowanie - powlekanie powierzchni metalowych czystą cyną lub stopem cyny i ołowiu z niewielkim procentem zanieczyszczeń - zapewnia mocne połączenie i jest procesem przygotowawczym do lutowania części.

Lutowanie to łączenie przewodów i elementów radiowych za pomocą lutu w stanie stopionym. Po stwardnieniu lutu cynowo-ołowiowego powstaje mocne połączenie.

Im więcej cyny w lutowiu, tym bardziej miękki lut. Luty zawierające czystą cynę służą do lutowania wewnętrznych szwów naczyń kuchennych do produktów spożywczych.

Skup lutów cynowo-ołowiowych:

Luty cynowo-ołowiowe POS i POSS można kupić w dowolnych ilościach u producenta - TINKOM LLC.

W TINKOM LLC możesz kup luty cynowo-ołowiowe:

Luty niezawierające antymonu

Luty o niskiej zawartości antymonu

Luty antymonowe

Cena za luty cynowo-ołowiowe

Ceny lutów cynowo-ołowiowych różne oznaczenia zależą od wielkości zamawianej partii.

Hurtowe zakupy lutów cynowo-ołowiowych Są dużo tańsze niż w sprzedaży detalicznej.

W magazynie TINKOM LLC zawsze znajduje się pewna ilość luty cynowo-ołowiowe które możesz kupić w naszych minimalnych liniach w najlepszej cenie.

Do zakup lutów cynowo-ołowiowych Pod numery kontaktowe można dzwonić w godzinach pracy lub składać zamówienie na stronie internetowej.

Dzisiaj możemy kup luty cynowo-ołowiowe w postaci trzpieni, prętów, drutów.

Na hurtowe zakupy lutów cynowo-ołowiowych udzielane są preferencyjne rabaty.