Сплав розе температура плавления

image

Давным, давно, когда я был школьником и добывал радиодетали преимущественно из разных выброшенных на свалку плат, заметил я необычное явление в процессе распаивания очередной такой платы: некоторые пайки моментально отваливались от фольги, стоило в них ткнуть паяльником. Контактная площадка оставалась чистой от припоя, гладкой и серебристо облуженной, а капля припоя на выводе детали имела внизу такое же блестящее плоское основание.

Заметил и забыл до поры. А в позапрошлом году, принимая участие в научной экспедиции в Арктику, я неожиданно столкнулся с неожиданным выходом из строя прибора, с которым работал. Прибор был самодельным — делали его другие люди, но к счастью, снабдили меня схемой и всей документацией, взял я с собой на всякий случай и паяльник и необходимые приборы. Долго неисправность искать не пришлось: внутри корпуса валялся интегральный стабилизатор на 5 В в корпусе D-Pak, который просто отвалился от платы. У контактных площадок и «брюха» стабилизатора были такие же красивые блестящие поверхности.

Последний случай был со стареньким ноутбуком, у которого, по словам прежнего его хозяина, в каком-то подвале за тысячу рублей поменяли разъем питания после того, как старый перестал контачить. Со временем с контактом в этом разъеме снова возникли проблемы и я, обнаружив, что разъем просто плохо припаяли и он просто болтался в плате, взял и пропаял разъем, как следует. Но прошло время и неисправность вернулась.

Как вы догадались, причина у всех этих явлений одна и она упомянута в заголовке статьи и показана на КДПВ. Но откуда он взялся на платах и даже в ноутбуке?

В первых двух случаях виной всему чье-то рацпредложение, которое в какой-то момент стало чуть ли не общепринятым способом лужения печатных плат у радиолюбителей, и судя по всему, проникло и в производство. Кинул плату в смесь воды, глицерина и лимонной кислоты, нагретую до ста градусов, бросил туда немного гранул сплава Розе, разогнал расплавившийся сплав резиновым шпателем — вот и готовы красиво облуженные и легко паяющиеся дорожки. А ноутбук, как мы помним, побывал у неофициальных ремонтников, у которых есть один милый приемчик — как отпаять припаянное к массивным полигонам платы, да еще и бессвинцовым припоем, хилым паяльником. Для этого служит все тот же сплав Розе, который, сплавляясь с тугим бессвинцом, быстро его плавит и позволяет легко демонтировать разъем, не «угрев» на плате все вокруг и не отслоив медь от текстолита. И во всех трех случаях сплав Розе, смешавшись с припоем, резко понижал температуру его плавления, что приводило к неприятностям.

Казалось бы, немножко сплава Розе должно не очень сильно изменить свойства припоя. Но это не так. Почему — давайте вспомним, что сплав Розе — это тройная эвтектика в системе олово-свинец-висмут.

Сплав Розе. Пайка, лужение, состав, применение и температура плавления.

Поговорим об эвтектике

Давайте посмотрим на фазовую диаграмму двухкомпонентной системы с неограниченной растворимостью в жидком состоянии и незначительной растворимостью в твердом. По горизонтальной оси здесь отложен состав сплава, а по вертикальной — температура. А линии на ней представляют собой зависимости температур начала плавления (солидус — ADCB) и конца плавления (ликвидус — AEB). Еще есть две ветви, отделяющие области однородного твердого раствора от двухфазной области, но они нас сейчас не будут интересовать. В области между солидусом и ликвидусом мы имеем двухфазную систему из расплава и твердой фазы.

Точка E — особая, в ней солидус и ликвидус касаются друг друга: сплав такого состава наиболее легкоплавкий и плавится он сразу, подобно чистому металлу. Это и есть эвтектика. Хороший припой обычно представляет собой именно эвтектику и именно таким является ПОС-61 или ПОС-63.

А если состав сплава не соответствует эвтектике? Приходилось вам когда-нибудь паять припоем ПОС-40, который обычно продавался в советских хозмагах в виде толстого прутка? Под жалом паяльника он сначала превращается в своеобразную кашу, а потом только плавится окончательно. Затвердевает он в обратном порядке, сначала превратившись в кашу, а затем застыв окончательно.

А если мы возьмем олово и добавим в него всего лишь 5% свинца? Будет абсолютно то же самое, только между солидусом и ликвидусом «каша» будет практически твердая. Но непрочная, так как жидкая фаза будет заполнять тонкие прослойки между кристаллами.
И вот теперь обратите внимание, что линия солидуса горизонтальна. Это означает, что плавление любого сплава олова и свинца (в диапазоне составов 2,6-80,5% свинца) начнется при одинаковой температуре, независимо от его состава. При той же температуре закончится затвердевание, и кстати — состав этих последних капель расплава равен составу эвтектики.

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.

Розе для припоя

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.

Сарафанное радио тетушки Розы

В общем, мнения об удобности в применении сплава Розе, которые в огромном количестве можно прочитать на радиофорумах, сводятся к двум вариантам – одни используют его в своей практике лужения и пайки и естественно рекомендуют его, другие же попробовали, что-то не вышло, пришлось отказаться от применения и поэтому естественно не рекомендуют. Есть и те, кому просто интересно по какой-то причине попробовать – они задают вопросы. А так как сообщество радиолюбителей постоянно пополняется новичками (с распространением разного рода гаджетов – потребность в таких людях растет) – будет продолжаться и обмен мнениями. Удивительно, что все это общение строиться на обсуждении всего двух характеристик сплава Розе, как представителя группы оловянно-свинцовых легкоплавких сплавов – низкой температуры плавления и хрупкости в твердом состоянии. Тем более, что покупка сплава не составляет проблем. Выпускается он в виде гранул, прутков или слитков серебристого цвета и продается в любых магазинах вместе с радиодеталями.

image006

«Летают ракеты, да танки ездят»

Именно такой ответ последовал на вопрос о плохом приставании припоя ПОС к луженой в сплаве Розе дорожки на радиокоте. И это верно, учитывая, что электрические и электронные схемы сегодня входят в большинство так называемых «умных» устройств.

Кроме того, известно, что легкоплавкий сплав Розе применяется не только для лужения, но и как плавкий предохранитель в электрических сетях, системах пожарной сигнализации. Для выполнения прецизионного литься сплав Розе также подходит, хотя и уступает сплаву Вуда при выполнении микроотливок. Также как и сплав Вуда его применяют в химических лабораториях для создания низкотемпературной нагревательной бани.

Обзор сплава «ВУДА»

Например, сплав «ВУДА» 60598 (Россия) на 50 % состоит из висмута. Bi – это редкоземельный металл, окрашенный в серебристый цвет, с незначительным розовым оттенком. Атомный вес – 208,98. Температура плавления ниже, чем точка кипения воды.

В сплаве «Вуда» имеются также: свинец, олово, кадмий. Последний в соединении с висмутом снижает нижнюю границу плавления до 60–68 °С.

Кроме того, висмут при твердении увеличивается в объёме. Если он в составе сплава, то жидкая субстанция плотно примыкает к форме и точно повторяет её конфигурацию.

Свинец и олово – главные компоненты для припоя и лужения. Химическое соединение обеспечивает качественное покрытие с высоким уровнем защиты от окисления.

Физические свойства составляющих элементов в полной мере переданы сплаву. Потому для «Вуда» характерно следующее:

  • Самая низкая температура плавления среди легкоплавких составов;
  • Способность к высокоточному литью.

Состав «Вуда» подходит для создания моделей, заполнения металлографических шлифов, в датчиках пожаротушения, при изгибе тонкостенных труб.

Обзор сплава «Розе»

Сплав «Розе» 60599 (Россия) используют при пайке и лужении меди, латуни, бронзы, никеля. Материал предназначен для работы с цветными металлами, которые чувствительны к перегревам. Свойства сплава обусловлены составом. «Розе» включает следующие химические составляющие: висмут, свинец олово. Отсутствие кадмия повышает нижний пород плавления до 95 °С и нейтрализует токсичность.

Выделение кадмием ядовитых паров привело к ограничению его применения. В соответствии с техническим регламентом ЕС от 2016 года допустимое количество кадмия в электротехнике и электронике не может превышает 0,01% от веса детали.

Припой востребован радиолюбителями и мастерами различных отраслей народного хозяйства. «Розе» позволяет легко соединять мельчайшие термочувствительные детали, без прямого контакта с паяльником. Отличительные особенности сплава:

  • Лужение долго сохраняется на цветных металлах;
  • Расплавление осуществляют в кипящей дистиллированной воде с глицерином;
  • Материал не применяют со щелочными флюсами.

Щелочь ведёт к трещинообразованию и разрыву припоя. Для «Розе» используют флюсы на спирте, глицерине или канифолях. Например, спиртовой раствор ортофосфорной кислоты, ЛТИ-120, спирто-канифольный, спирто-ацетонный, глицерино-канифольный, ФИМ, Ф-43 и некоторые другие.

Представленные сплавы мало отличаются по составу. Отсутствие только одного химического составляющего (Cd) изменяет свойство, назначение и область применения материала.

Висмут (Bi), металл из Китая. Немного домашней алхимии, или как приготовить сплав Розе на кухне.

Итак, зачем мне это было нужно, покупать в далёкой стране 100 граммов висмута?
Что такое сплав Розе? Кто паяет, наверняка в курсе, но тем не менее…
Вкратце – легкоплавкий (температура плавления 94 градуса по Цельсию) припой, он же ПОСВ-50. Я его применяю, чтобы демонтировать какой – либо элемент (микросхема, разъём и т.п.) с минимальным нагревом.
Для этого сплавом Розе облуживаются места, где элемент припаян обычным, как правило, тугоплавким бессвинцовым припоем. При этом припои смешиваются, температура плавления становится ниже, элемент можно выпаять, не перегревая при этом плату и близлежащие элементы.
Казалось бы, в чём проблема, пошёл в профильный магазин и купил. У нас магазин есть, но сплава Розе там нет, там много чего нет =). Выкручивался, покупая несколько раз по 100 грамм на Ebay. Продавцы были из России и Украины. Последняя покупка не пришла, да и ценник на товар был довольно высокий, 100гр обходились около 15$.
Зная состав сплава – олово и свинец по 25% и 50% висмута, решил попробовать приготовить нужное сам. Олово со свинцом имеем в виде припоя ПОС-60 (60% олова / 40% свинца). Есть в хозяйстве и свинец. А недостающий висмут, внезапно, нашёлся на Aliexpress.
Купил, подождал, получил на почте. В конверте – запаянные в герметичный пакетик пара слитков металла с выраженной кристаллической структурой.

Внешне похож на фото из интернета, вживую висмут вижу в первый раз.

Сразу приступил к «алхимии». Пробный замес состоял из 5гр. ПОС-60 (это 3гр. олова и 2гр. свинца) + 1гр. свинца + 6гр. висмута.
Весов тогда не имел, сделал простейшие рычажные из линейки, подвесил 2 пластиковых стаканчика. В качестве гирек подошла вода из шприца, мы ведь помним, что 1см3 = 1гр.
Почувствовал себя школьником на лабораторной работе, будто 30+ лет с плеч свалилось, да… )
Понятно, точность так себе. Весы лучше. Уже купил.
Тигля, разумеется, тоже не имею. В дело пошла старая столовая ложка, да простит меня жена.
Ингредиенты превратил в сплав на газовой плите, после остывания покусал бокорезами на маленькие кусочки. Так это выглядит сейчас.

Шутки шутками, но в результате я получил то, что ожидал. Сплав по свойствам ничем не отличается от того, которым пользовался ранее. Сделал тест водой – если бросить кусочек в крутой кипяток, мой «домашний» Розе расплавляется.
Пользуюсь им уже около полугода, никаких проблем.
Вот такая домашняя «алхимия», бонусом то, что можно ненадолго впасть в детство вспомнить школьные годы.
Надеюсь, информация будет полезной тем, кому нужен Розе, но нет в местных магазинах.
Благодарю за внимание!

Планирую купить +77 Добавить в избранное Обзор понравился +230 +344

  • 17 февраля 2019, 14:16
  • автор: jaxxa
  • просмотры: 22216

Сплав Розе

Сплав Розе

Сплав Розе является соединением из легкоплавких металлов, в нем содержится порядка 50% висмута, 32% свинца и 18% олова, что обуславливает его главные свойства и характеристики. Сказывается данное обстоятельство и на том, в каких сферах его применение будет отличаться повышенной результативностью. В сравнении со сплавом Вуда, сплаву Розе характерна меньшая токсичность, за счет отсутствия в составе кадмия.
Использовать данный специальный припой следует для пайки контактов, являющихся чувствительными к перегреву, сплавов меди с алюминием и просто медных сплавов в полупроводниковой технике, пайки электрических предохранителей из алюминия. Лужение и пайка меди, бронзы, никеля, латуни, медных сплавов, ювелирных изделий и посеребренных деталей также возможна при использовании сплава Розе.
Производится сплав в виде прутков, гранул и слитков различной формы и размера. Все это упрощает подбор оптимального экземпляра для каждого конкретного случая. Плавиться сплав Розе начинает уже при 94 градусах Цельсия, а застывает при 96. Он по характеристикам схож со сплавом Вуда, легко плавиться даже в кипящей воде, и выдерживает хранение на протяжении трех лет в плотно упакованной таре.

Обращаем внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях информационные материалы и цены, размещенные на сайте, не являются публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 Гражданского кодекса РФ.

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.

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.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий