Что такое сплав Розе и для чего он нужен

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.

Свойства и применение

Относительно припоя ПОС (который кстати тоже считается мягким в общей классификации припоев), сплав Розе в разы хрупче. Поэтому среди радиолюбителей и электронщиков он считается легкоплавким (хотя тот же ПОС тоже относится к легкоплавким, у твердоплавких температура выше +300 °C)

Розе хорошо подходит для выпаивания деталей, разъемов, шлейфов SMD микросхем и демонтажа защитных металлических экранов с плат мобильных телефонов.

Например, можно снять все металлические экраны с платы мобильного телефона при помощи пары гранул сплава Розе.

А еще при помощи него можно легко выпаивать большие разъемы на компьютерных материнских платах. С помощью оплетки для снятия припоя это будет очень долго и дорого (вы потратите почти всю оплетку на какой-нибудь PCI + перегреете контакты, если это донор). Оловоотсос тоже не вариант, так как современные платы практическим не имеют зазоров в отверстиях между контактом и деталью. Да и игла не поможет.

Можно использовать фен и нижний подогрев, но зачем лишний раз нагревать всю плату? Можно просто снизить температуру пайки сплавом Розе. Достаточно парой гранул сплава смешать с припоем контактов, и можно феном без перегрева аккуратно выпаять разъем с платы. Особенности сплава:

• Низкая температура плавления. Выпаивание разъемов и деталей без перегрева.
• Хрупкость. Паяные соединения получаются ненадежными. Из-за этого лучше им не паять, а только выпаивать компоненты платы.
• Токсичность. Паяльные работы только в проветриваемом помещении.

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.

Сплав Вуда: характеристики и состав

Америка. 1960 год. Дантист Барнабас Вуд работает над сплавом, который отличался бы низкой температурой плавления с одной стороны и высокой плотностью с другой. После серии экспериментов ему все-таки удалось достичь своей цели. Сплав Вуда, позднее получивший его имя, отвечал всем требованиям, которые к нему предъявлялись изначально. Далее он получил самое широкое применение, уходящее далеко за рамки стоматологии.

Общие сведения

Сплав Вуда представляет собой химическое соединение на основе висмута и обладает серо-черным цветом и металлическим блеском. Поставляется в виде гранул в специальных пакетах, общая масса которых не превышает 100 грамм.

Cостав Вуда регулируется отраслевым стандартом ТУ 6 09 4064-87. Согласно ТУ включает в себя следующие элементы:

• Олово – 12%.
• Кадмий – 12,5%.
• Свинец – 20%.
• Висмут – 50%.

Сразу стоит отметить, сто существует несколько разновидностей сплавов Вуда. Они включают в себя один и тот же тип элементов, но имеют их разное соотношение между собой.

Особенности и характеристики

Главной особенностью Вуда является его низкая температура плавления, которая составляет порядка 72 ºC. Данный параметр остается неизменным даже при смене условий окружающей среды, что особенно ценно в электротехнике.

Вторая особенность – это относительное высокое значение плотности. Оно равно 9720 кг\м3, что выше аналогичного показателя конструкционной стали примерно на 20%. Сплав Вуда имеет одну из самых высоких значения плотности по сравнению с другими видами припоев, температура плавления которых не превышает 100 ºC.

Вуда – материал, обладающий высоким значением пластичности. Относительное растяжение составляет 40%, а относительное сужение 60%.

Также отметим легкодоступность сплава для рядового потребителя. Купить Вуда сейчас не составляет труда. Большинство магазинов электротехники имеют его в наличии.

Но помимо плюсов, Вуда обладает рядом недостатков. Главным из них является невозможность выдерживать высокую температуру в течение продолжительного периода времени, что значительно сокращает область применения.

Второй минус – склонность к образованию трещин. Любое ударное воздействие на сплав способно привести к его разрушению. В связи с этим обращение с ним при эксплуатации должно быт крайне аккуратным.

Стоит также отметить повышенную токсичность материал в силу наличия кадмия в своем составе. По этой причине при работе с Вуда необходимо строгое соблюдение правил безопасности и наличие качественной вытяжной системы.

Применение

Сплав Вуда имеет множество вариантов использования в техническом производстве. Его можно встретить и в особо точном литье, и в гальванопластике. С помощью него проделывают лужение печатных плат и используют в качестве реактива в химической промышленности. Вуда служат материалом для выплавления всевозможных металлов в металлургии. Но среди всего этого разнообразия использования, до сих пор основным назначением сплава является его применение как припоя при пайке.

Особенность пайки сплавами Вуда заключается в использовании паяльников небольшой мощности. Так мы снижаем риск перегрева металла и не позволяем сплавам терять свои вязкостные свойства.

Для избежания перерасхода материала при пайке малогабаритных деталей следует применять паяльник с тонким и плоским жалом. Обильное количество припоя еще не гарантирует более высокого качества соединения. При пайке сплавом Вуда большее значение имеет точность движения при его нанесении.

Также при пайке необходимо применять флюс, хоть материал и обладает низкой температурой плавления. Это предотвратит попадание в сплав нежелательных элементов таких как кислород, водород и прочих газов, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, наличие флюса способствует лучшему качеству и схватыванию припоя.

После проведения пайки необходимо дать время чтобы сплав закристаллизовался. Но даже после этого не рекомендуется подвергать микросхему механическим нагрузкам по причине высокой хрупкости сплава. Для контроля качества пайки достаточно проведение визуального контроля.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

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.

Что такое сплав Вуда?

Это легкоплавкий материал, изготавливаемый из тяжёлых металлов. Он выпускается в виде стержней или гранул серебристого цвета, которые используются в различных сферах производства. Смесь не требует особых условий для хранения и транспортировки.

Состав

Технические характеристики и свойства материала зависят от его состава. Основные компоненты состава должны содержаться в определённом количестве:

• олово — 12,5%;
• висмут — 50%;
• кадмий — 12,5%;
• свинец — 20%.

Температура плавления изменяется в зависимости от содержания компонентов в составе. Изменения незначительные от 60 до 70 градусов.

По отдельности компоненты имеют высокую температуру плавления. Однако при изменении состава этот показатель снижается. Чтобы улучшить показатели пластичности, процентное содержание кадмия увеличивают до 20%.

Технические характеристики

Смесь уникальна своими характеристиками, которые зависят от компонентов, входящих в ее состав. Технические параметры:

1. Температура плавления — 60–70 градусов.
2. Плотность — 9720 кг/м2.
3. Высокий показатель пластичности.

Благодаря характеристикам и составу смесь взаимодействует с различными металлами. В сравнении с другими материалами, используемыми для пайки, эта смесь металлов обладает высоким показателем плотности.

Пайка низко температурным паяльником