Особенности пайки и технические характеристики припоя ПОС-61

Точную дату появления оловянно-свинцового припоя вряд ли кто-то назовет. Однако соединение, обозначаемое «ПОС», известно еще со средних веков. Оно обладает оптимальными качествами для того, чтобы соединять многие металлы.

Его легко расплавить, а свинец и олово, входящие в состав, добывались несколько тысяч лет назад. В настоящее время припой ПОС – самый распространенный вид расходного материала, применяемый в каждодневной практике.

Основные данные

Популярность припоев из олова и свинца объясняется несколькими обстоятельствами.

Главная особенность сплавов – способность при определенном соотношении компонентов образовывать состав с эвтектическими свойствами. Это межметаллическая система, температура плавления которой меньше, чем ожидаемые значения.

Можно себе представить радость первооткрывателей, которые обнаружили, что оловянно-свинцовый сплав для превращения в жидкое состояние можно нагревать до меньшей температуры.

Интересно, что эвтектическая смесь может служить растворителем, в котором распределяется при добавлении определенное дополнительное количество какого-либо металла.

Так были разработаны разнообразные марки припоев ПОС. В их технических характеристиках указаны пропорции, значения физических констант.

Визуально заметно, что при преобладании в оловянно-свинцовом сплаве олова припой имеет сильно выраженный металлический блеск. Если в сплаве больше свинца, поверхность имеет сероватый цвет с синим оттенком.

Характеристики отдельных марок

Все представители категории относятся к легкоплавким припоям. Оловянно-свинцовые сплавы при любом соотношении исходных металлов плавятся при температуре до 450 °С. Характеристики припоев ПОС регламентированы ГОСТом.

Производители поставляют припойную продукцию:

  • в литых чушках;
  • в виде проволочных изделий;
  • лентообразной фольги;
  • трубчатой продукции с флюсами внутри;
  • порошков или пастообразной массы.

В целом существует однозначная закономерность. Чем меньше массовая доля олова в оловянно-свинцовом припое, тем больше его температура плавления и меньше прочностные показатели.

Больше половины олова

В сплаве, содержащем 90 % олова, остальную часть массы составляет свинец. Припой ПОС-90 имеет температуру плавления 220 ℃.

Применяется для пайки изделий, которые впоследствии будут подвергаться гальванической обработке золотом или серебром.

Оловянно-свинцовый припой с 61 % олова имеет более доступную температуру плавления, равную 191 °С. ПОС-61 используется для изготовления тонких контактов деталей из медных и стальных сплавов в различных измерительных приборах. Места нанесения сплава не должны подвергаться сильному нагреванию.

Припой модно применять для пайки проводов, имеющих толщину до 0,08 мм, в обмотке. Он может подвергаться действию токов высокой частоты.

Припой используют во всех ситуациях, требующих большой прочности и надежности соединения радиоэлементов, компонентов микросхем. Им можно паять провода, защищенные оболочкой из поливинилхлорида.

Оловянно-свинцовый припой, содержащий равные доли двух металлов, обозначается как ПОС-50. Он плавится при температуре 222 ℃. Применим во всех ситуациях, где может использоваться ПОС-61.

Отличие сводится к тому, что данный припой имеет более высокую температуру плавления. Если контакт может нагреваться это качество будет полезным.

Меньше половины олова

Швы, для которых велика вероятность нагрева до еще более высоких температур, следует паять посредством припоя ПОС-40. Температура плавления оловянно-свинцового сплава, содержащего от 39 % до 41 % олова, составляет 238 °С.

Обращаем внимание на то, что представленные показатели характерны для окончательного плавления сплава. Начинается процесс при несколько более низких температурах.

Сплав предназначен для работы с проводами, деталями из разных металлов. Образующийся шов имеет меньший запас прочности, чем соединения, полученные сплавами с большей массовой долей олова. Припой используют для получения соединений, не подвергающихся большой механической нагрузке.

Еще большую температуру окончательного расплавления имеет сплав ПОС-30. Она равна 256 ℃.

Этот оловянно-свинцовый припой используется для пайки швов, не подлежащих нагрузке, из медных и стальных материалов.

Припой ПОС-18 окончательно расплавляется при 277 ℃. Образующийся шов имеет небольшую механическую устойчивость.

Представленный оловянно-свинцовый сплав можно применять для лужения, пайки ненагружаемых медных деталей, изделий из оцинкованного железа.

Оловянно-свинцовый сплав, содержащий всего 10 % олова, имеет максимальную в этом ряду температуру плавления, равную 299 ℃, и минимальную прочность.

ПОС-10 может использоваться для пайки, лужения контактов на поверхности приборов реле. ГОСТ позволяет применять состав для обработки контрольных точек в топках паровозов. В настоящее время паровозы остались уже только в музеях, иногда их приходится ремонтировать, реставрировать.

Припои с маркировкой ПОС – бессурьмянистые расходные материалы.

Группа специальных сплавов

При добавлении в состав металлических композиций в небольших количествах сурьмы значительно увеличивается прочность шовных соединений.

Материал обозначается маркировкой «ПОСсу», имеет температуры плавления от 189 ℃ (у состава со следовым содержанием сурьмы) до 270 ℃ (у припоя с содержанием сурьмы, достигающим 4 %, в некоторых даже 6 %).

Материалы первой подгруппы с концентрацией добавки, измеряющейся в сотых долях процента – это малосурьмянистые марки.

Такие припои применяются в авиа- и автомобилестроении, при производстве холодильного оборудования, пищевой посуды, подлежащей последующему лужению.

Таблица 1. Малосурьмянистые припои:

Марка

Содержание, %

Область применения

Sn

Sb

Pb

ПОССу 61-0,5

59-61

0,05-0,5

Остальное

Пайка деталей, чувствительных к перегревам

ПОССу 50-0,5

49-51

0,05-0,5

Остальное

Авиационные радиаторы

ПОССу 40-0,5

39-41

0,05-0,5

Остальное

Оцинкованные детали холодильников, радиаторные трубки, обмотки электрических машин

ПОССу 35-0,5

34-36

0,05-0,5

Остальное

Кабельные оболочки электротехнических изделий, тонколистовая упаковка

ПОССу 30-0,5

29-31

0,05-0,5

Остальное

Радиаторы

ПОССу 25-0,5

24-26

0,05-0,5

Остальное

Радиаторы

ПОССу 18-0,5

17-18

0,05-0,5

Остальное

Трубки теплообменников, электролампы

Металлические оловянно-свинцовые композиции с концентрацией сурьмы от 1,5 % до 6 % называются сурьмянистыми. Они рекомендованы к применению в электролампах, трубчатых радиаторах, белой жести.

Прибавка сурьмы удешевляет оловянно-свинцовый материал, но спаивание происходит сложнее. Незначительное изменение оловянно-свинцового композита заметно уменьшает смачивающие способности расплава. Работать с этим расходным материалом могут только профессионалы.

Таблица 2. Сурьмянистые припои

Марка

Содержание, %

Область применения

Sn

Sb

Pb

ПОССу 95-5

Остальное

4.0-5.0

Не более

Трубопроводы, работающие при повышенных температурах, изделия электропромышленности

ПОССу 40-2

39-41

1.5-2.0

Остальное

Холодильные устройства, тонколистовая упаковка

ПОССу 30-2

29-31

1.5-2.0

Остальное

Холодильники, электроламповое производство, абразивная упаковка

ПОССу 25-2

24-26

1.5-2.0

Остальное

Изделия автомобилестроения

ПОССу 18-2

17-18

1.5-2.0

Остальное

ПОССу 15-2

14-15

1.5-2.0

Остальное

ПОССу 10-2

9-10

1.5-2.0

Остальное

ПОССу 8-3

7-8

2-3

Остальное

Электроламповое производство

ПОССу 5-1

4-5

0.5-1.0

Остальное

Трубчатые радиаторы, детали, работающие при повышенных температурах

ПОССу 4-6

3-4

5-6

Остальное

Шпатлевка кузовов автомобилей, пайка белой жести

ПОССу 4-4

3-4

3-4

Остальное

Изделия автомобилестроения

Низкотемпературная группа

Заметно понижает температуру плавления оловянно-свинцовых припоев добавка кадмия. Например, сплав ПОСК-50-18, содержащий от 49 % до 51 % олова, от 17 % до 19 % кадмия имеет температуру плавления 145 ℃.

Это удобное в работе качество, вдвойне приятное тем, что образующиеся швы имеют большую механическую прочность. Оловянно-свинцовые припои с кадмием применяют при работе с металлизированной и керамической продукцией.

Вопрос о применении расходного материала решается с учетом конкретной производственной ситуации.

Именные сплавы

К оловянно-свинцовым композициям условно можно отнести сплавы, носящие имена ученых-разработчиков. Низкую температуру плавления, всего 94 ℃ имеет эвтектический сплав Розе.

В его составе содержится 50 % висмута. Остальную часть массы приблизительно в равных долях занимают олово и свинец. Материал используется для работы с медью, изготовления элементов автоматики с фиксированной эксплуатационной температурой.

Еще меньшую температуру плавления имеет оловянно-свинцовый припой Вуда. Она равна 68,5 ℃. Материал содержит 50 % висмута, 25 % свинца, а остальную массовую часть поровну составляют олово и кадмий. Применяют при изготовлении датчиков противопожарной сигнализации, прецизионной техники.

Сплав Д, Арсе содержит около 10 % олова, остальные 90 % составляют висмут и свинец в равных долях. Материал имеет температуру плавления 79 ℃. Применяется для спаивания легкоплавких металлов.

Припой ПОС 61 – самый популярный присадочный материал, изготовленный на основе оловянно-свинцовой смеси. Низкая температура плавления делает его востребованным при ремонте электронных схем, печатных плат и других устройств, плохо переносящих значительные перепады температур.

Кроме того, состав хорошо зарекомендовал себя в качестве средства для заделки трещин и отверстий в различных металлических изделиях.

Описание

Припой оловянно-свинцовый ПОС 61 идеально подходит для использования в бытовых условиях. Этому способствует низкая легкоплавкость состава, за счет высокого содержания олова. Его температура плавления не превышает 200 градусов Цельсия.

Благодаря высокой текучести расплавленного состава, припой заполняет все щели и полости, обеспечивая высокие качественные характеристики соединения. Примененный состав относится к категории универсальных. С его помощью можно паять изделия из следующих металлов:

  • сталь;
  • медь;
  • латунь;
  • бронза;

На отечественном рынке имеется аналог данного припоя – ПОС 60. Массовая доля олова в его составе всего на один процент меньше.

Зарубежный аналог – Sn63Pb37, в составе которого содержится 63 % олова и 37 % свинца. Технические характеристики и сфера применения материала практически не отличается от ПОС 61.

Характеристики материала

Рассмотрим основные технические характеристики припоя ПОС 61:

  • плотность – 8,5 г/см3;
  • ударная вязкость – 3,9 кг/см2;
  • предел механической прочности при растяжении – 43 МПа;
  • относительное удлинение – 45 %;

Химический состав

Основными химическими элементами припоя являются:

  1. Олово. При идеальных условиях изготовления, содержание олова в составе – 61 % от общей массы. Согласного требованиям нормативных документов, его массовая доля должна быть не менее 59 %.
  2. Свинец. Его процентное содержание – 38-39 %, в зависимости от наличия вспомогательных добавок. Например, в припое ПОСсу 61-05, помимо олова и свинца, содержится лишь 0,5 % сурьмы.

Кроме сурьмы, в состав могут входить следующие химические элементы, повышающие качество соединения:

  • железо;
  • висмут;
  • никель;
  • сера;
  • цинк;
  • алюминий.

Температурные параметры

Температура пайки ПОС 61 составляет 240 Сº. При этом состав начинает плавится при температуре 184 Сº, а полный переход в жидкое агрегатное состояние происходит при 194 Сº (± 2 Сº, в зависимости от содержания вспомогательных химических элементов).

Из всех свинцово-оловянных припоев, ПОС-61 – самый низкоплавкий.

Расшифровка

Расшифровка аббревиатуры:

  • ПОС – припой оловянно-свинцовый;
  • 61 – массовая доля олова в составе.

Разновидности

Независимо от формы выпуска, состав материала и соотношение основных компонентов остается неизменным. Наиболее распространенными разновидностями являются:

  1. Проволока. Ее диаметр находится в пределах от 1 до 7 мм, в зависимости от области применения. Величина шага составляет 0,5 мм. Поставка осуществляется в компактных бухтах или катушках, которые разматывают в процессе эксплуатации. Данная форма выпуска является самой востребованной.
  2. Припой с канифолью ПОС 61 выпускают в виде тонких трубок с наполнителем, закрученных спиралью. Сосновая канифоль играет роль флюса при паяльных работах. Ее преимущество – нейтральный состав, который не требует удаления после завершения рабочего цикла, в отличие от флюсов на кислотной основе. Прочие виды припоев ПОС 61 выпускают без канифоли.
  3. Лента. Отличительная особенность – возможность быстрого ремонта кабельно-проводниковых материалов. Ленточный припой характеризуется низким содержанием сурьмы.
  4. Прутки. Их длина не превышает 40 см. Максимальный диаметр – 8 мм. Данная форма выпуска идеально подходит для лужения температурного стержня паяльника. Некоторые мастера предпочитают изготавливать прутки самостоятельно, отливая их в специальные формы.

Для крупных производственных предприятий ПОС 61 поставляют в виде массивных слитков, массой до 25 кг. Это снижает себестоимость расходных материалов и паяльных работ.

Применение в быту и на производстве

Помимо уникальных технических характеристик в высоких эксплуатационных качеств,

припой ПОС 61 обладает еще одним достоинством – доступной ценой

. Эти факторы послужили причиной распространения данного материала, которому нашлось множество применений, как в быту, так и в промышленности.

Среди радиолюбителей припой давно зарекомендовал себя надежным помощником. Низкая температура плавления позволяет исключить вероятность перегрева радиокомпонентов и элементов микросхем, что является решающим фактором при выборе подходящего расходного материала.

На различных предприятиях ПОС 61 используют для пайки скруток медных проводов. В состав припоя сходит медь, что благотворно влияет на интенсивность растворения проводов.

При запаивании трещин металлических сосудов, в качестве рабочего инструмента используют газовую горелку. Расплавленный состав легко проникает во все щели, надежно герметизируя отверстия.

Низкая температура плавления накладывает свой отпечаток на фронт работ. Припой нельзя использовать для ремонта изделий, эксплуатация которых связана с высокотемпературными воздействиями. Это приведет к быстрому износу соединения.

Обозначение в нормативных документах

В процессе изготовления припоя производственные предприятия обязаны руководствоваться требованиями межгосударственного стандарта 21931-76. В нем содержатся указания по сортаменту продукции, а также правила приемки и методы испытания готовой продукции.

Популярные фирмы

Наиболее популярными производителями, зарекомендовавшими себя поставщиками качественных расходных материалов для пайки, являются:

  • Завод Металлических Соединений;
  • Технологические линии;
  • Киевцветмет;
  • Завод металлов и сплавов;
  • Укр-спецсплав.

Заключение

Припой ПОС 61 является наиболее востребованным материалом для ремонта различных изделий, требовательных к температурному режиму. Высокие качественные характеристики послужили причиной его распространения, как в быту, так и промышленности.

Радиолюбитель Носов Владимир Геннадьевич. Опыт – 20 лет: «Для пайки микросхем пользуюсь только припоем ПОС 61. Он отлично плавится бытовым паяльником мощность 60 Вт, обеспечивая качественное и долговечное соединение».