Олово плюс свинец что будет

Олово плюс свинец что будет

Олово и свинец

Металлы не очень удобны для опытов: эксперименты с ними требуют, как правило, сложного оборудования. Но некоторые опыты можно поставить и в домашней лаборатории.

Начнем с олова. В хозяйственных магазинах бывают иногда палочки металлического олова для пайки. С таким маленьким слитком можно проделать эксперимент: взять оловянную палочку двумя руками и согнуть — раздастся отчетливый хруст.

У металлического олова такая кристаллическая структура, что при изгибе кристаллики металла как бы трутся друг о друга, возникает хрустящий звук. Кстати, по этому признаку можно отличить чистое олово от оловянных сплавов — палочка из сплава при сгибании никаких звуков не издает.

А сейчас попробуем добыть олово из пустых консервных банок, из тех самых, которые лучше не выбрасывать, а сдавать в утиль. Большинство банок изнутри луженые, т. е. они покрыты слоем олова, который защищает железо от окисления, а пищевые продукты — от порчи. Это олово можно извлечь и использовать повторно.

Прежде всего пустую банку надо как следует очистить. Обычного мытья недостаточно, поэтому налейте в банку концентрированный раствор стиральной соды и поставьте ее на полчаса на огонь, чтобы моющий раствор прокипел как следует. Слейте раствор и промойте банку два-три раза водой. Теперь можно считать ее чистой.

Нам понадобятся две-три батарейки для карманного фонаря, соединенные последовательно; можно, как говорилось выше, взять выпрямитель с трансформатором или аккумулятор на 9-12 В. Каким бы ни был источник тока, к положительному его полюсу присоедините консервную банку (внимательно следите, чтобы был хороший контакт — можно пробить в верхней части банки небольшое отверстие и вдеть в него провод). Отрицательный полюс соедините с каким-либо куском железа, например, с большим очищенным до блеска гвоздем. Опустите железный электрод в банку так, чтобы он не касался дна и стенок. Как его подвесить — придумайте сами, это нехитрая штука. Налейте в банку раствор щелочи — едкого натра (обращаться крайне осторожно!) или стиральной соды; первый вариант лучше, но требует предельной аккуратности в работе.

Так как раствор щелочи еще не раз будет нужен для опытов, расскажем здесь, как его приготовить. Добавьте стиральную соду Na2CO3 к раствору гашеной извести Са(ОН)2 и прокипятите смесь. В результате реакции образуется едкий натр NaOH и карбонат кальция, т. е. мел, практически нерастворимый в воде. Значит, в растворе, который после охлаждения надо профильтровать, останется только щелочь.

Но вернемся к опыту с консервной банкой.

Вскоре на железном электроде начнут выделяться пузырьки газа, а олово с консервной банки станет понемногу переходить в. раствор. Ну а если надо получить не раствор, содержащий олово, а сам металл? Что ж, и это возможно. Выньте из раствора железный электрод и замените его угольным. Тут вам вновь поможет старая, отслужившая свое батарейка, в цинковом стаканчике которой есть угольный стержень. Извлеките его и соедините проводом с отрицательным полюсом вашего источника тока. На стержне при электролизе будет оседать губчатое олово, причем если напряжение подобрано правильно, то произойдет это довольно быстро. Правда, может случиться так, что олова с одной банки окажется маловато. Тогда возьмите еще одну банку, аккуратно нарежьте ее на кусочки специальными ножницами ‘для металла и положите внутрь той байки, в которую налит электролит. Будьте внимательны: обрезки не должны касаться угольного стержня!

Собранное на электроде олово можно переплавить. Отключите ток, достаньте угольный стержень с губчатым оловом, положите его в фарфоровую чашку или в чистую металлическую банку и подержите на огне. Вскоре олово сплавится в плотный слиток. Не дотрагивайтесь до него и до банки, пока они не остынут!

Часть губчатого олова можно не переплавлять, а оставить для других опытов. Если растворить его в соляной кислоте — небольшими кусочками и при умеренном нагревании, — то получится раствор хлорида олова. Приготовьте такой раствор концентрацией примерно 7% и добавьте, помешивая, раствор щелочи чуть большей концентрации, около 10%, Сначала выпадет белый осадок, но вскоре он растворится в избытке щелочи. Вы получили раствор станнита натрия — тот самый, который образовался у вас вначале, когда вы начали растворять олово из банки, Но если так, то первую часть опыта — перевод металла из банки в раствор — можно уже не повторять, а приступить сразу ко второй его части, когда на Электроде оседает металл. Это сэкономит вам немало времени, если вы захотите получить побольше олова из консервных банок.

Свинец плавится еще легче, чем олово. В маленький тигель или в металлическую банку из-под гуталина поместите несколько дробинок и нагрейте на пламени. Когда свинец расплавится, осторожно снимите банку с огня, взяв ее за бортик большим надежным пинцетом или плоскогубцами. Расплав свинца вылейте в гипсовую или металлическую форму либо просто в песчаную лунку — так вы получите самодельное свинцовое литье. Если же и дальше прокаливать расплавленный свинец на воздухе, то через несколько часов на поверхности металла образуется красный налет — смешанный оксид свинца; под названием «свинцовый сурик» его часто использовали прежде для приготовления красок.

Читайте также:  Олово как полезное ископаемое

Свинец, как и многие другие металлы, взаимодействует с кислотами, вытесняя из них водород. Но попробуйте положить свинец в концентрированную соляную кислоту — он в ней не растворится, Возьмите, другую, заведомо более слабую кислоту — уксусную. В ней свинец хоть и медленно, но растворяется!

Этот парадокс объясняется тем, что при взаимодействии с соляной кислотой образуется плохо растворимый хлорид свинца РbСl2. Покрывая поверхность металла, он мешает дальнейшему его взаимодействию с кислотой. А вот ацетат свинца Рb(СН3СОО)2, который получается при реакции с уксусной кислотой, растворяется хорошо и не препятствует взаимодействию кислоты и металла.

Источник

Технические параметры олова и свинца и их сплавов

Сплав олова и свинца обладает особыми параметрами, позволяющими применять его в различных отраслях промышленного производства. Технические характеристики и физические свойства каждого металла определяют их использование для длительного хранения продуктов, пайки и обработки поверхности деталей с целью увеличения срока эксплуатации.

Физические свойства свинца

Археологические артефакты свидетельствуют о том, что этот химический элемент был известен человеку более 6000 лет назад. Его открытие связано с присутствием металла в рудах, содержащих серебро. При их выплавке материал выбрасывался в отходы, но со временем из него начали делать различные изделия: фигурки, водопроводные трубы. В настоящее время свинец применяется:

  • для производства аккумуляторов;
  • в кабельной промышленности — для создания защитной бесшовной оболочки;
  • для изготовления красок и припоев;
  • при строительстве защитных сооружений — для источников радиационного загрязнения (саркофагов);
  • для производства сплавов на его основе (баббитов);
  • для изготовления типографских составов;
  • в медицине.

Главным потребителем свинца является автомобильная промышленность, где широко применяются баббиты. Производство свинцовых стартерных аккумуляторов постоянно растет, в разработки вносятся усовершенствования.

В химической промышленности материал используют для покрытия стальных изделий: аппаратов, резервуаров, трубопроводов. Так как железо и свинец между собой не соединяются, то на изделия предварительно наносят тонкий слой расплавленного олова. Такой процесс обработки называется лужением.

В производстве применяется не только чистый свинец, но и его соединения. Например, оксид свинца используется при изготовлении стекла. Незначительная добавка соединения в материал при плавке стекла позволяет придать хрустальным изделиям прозрачность естественного минерала — горного хрусталя.

Технические параметры олова

Данный химический элемент известен более 3500 лет и изначально предназначался для изготовления столовых предметов. Современное потребление олова связано с консервной промышленностью.

Патент на способ хранения продуктов в жестяных банках принадлежит повару из Франции. С 1810 года человечество получило возможность долговременного хранения пищевых продуктов.

Олово является основным компонентом припоев, применяемых для пайки и лужения теплообменных аппаратов, радиаторов автомобильных двигателей, лужения медицинской и пищевой аппаратуры.

Материал используется для производства оловянной бронзы, обладающей отличными механическими, литейными, антикоррозионными свойствами. Такие сплавы применяются в деталях, предназначенных для эксплуатации в особых условиях и и при особой нагрузке.

Сплавом, обладающим низким коэффициентом трения, является баббит. Он содержит 83% олова, сурьму и медь. Его применяют в производстве подшипников. Благодаря устойчивому соединению сурьмы и меди сплав имеет высокую твердость.

Механизм работы подшипника и компоненты состава исключают возникновение механических повреждений на поверхности детали.

Олово обладает специфическими физическими свойствами:

  1. Его деформация сопровождается звуком, образованным в результате сдвига под воздействием силы.
  2. При температурах -39 °C и + 161°C олово превращается в порошок.

Истории известны случаи таких преобразований. Пуговицы, сделанные из чистого материала, на морозе теряли свою форму, а «оловянная чума» разрушала слитки металла.

Главные различия металлов и их сплавов

Еще в древности эти материалы различали только по цвету и называли белым и черным оловом. Между ними существуют различия, которые можно легко установить без дополнительных анализов.

Масса свинца выше в 1,5 раза, чем у олова. Зато олово имеет высшую твердость и трещит при деформации. Свинец легко окисляется с образованием пленки серого цвета.

Какие компоненты содержит сплав олова со свинцом, определить сложнее. Приблизительный показатель можно получить при фиксировании температуры и характера плавления соединения.

Подшипниковые материалы, содержащие олово и свинец, сплав металлов с никелем, теллуром, кальцием, обладают высокой устойчивостью к износу.

Припои на основе этих металлов различаются температурой плавления. Мягкие, с температурой плавления до +300 °C, содержат висмут и кадмий. Твердые (тугоплавкие) припои, переходящие в жидкое состояние при +500 °C, в своем составе имеют серебро, цинк, медь.

Для пайки сплавов с высоким содержанием олова, в которых отсутствует свинец, рекомендуется использование реактивов, разбавленной азотной кислоты. При травлении состава основа чернеет, а места с низким содержанием металла остаются светлыми, что позволяет улучшить качество пайки деталей.

Расплавленный чистый свинец не скользит по поверхности, не смачивая ее, но сплав с оловом позволяет получить качественное покрытие. Рабочая температура ванн устанавливается в зависимости от долевого содержания сплавляющего металла.

В случае необходимости уменьшения масляного зазора подшипников и улучшения условий работы деталей применяют поверхностное покрытие сплавами олова или свинца.

Для покрытия поверхности без содержания углеродов в качестве полуды применяют сплав, содержащий 90% свинца, 5% олова и 5% сурьмы. Состав сплава влияет на текучесть материала, которая варьируется в зависимости от соотношения компонентов.

Источник

Какие бывают оловянно-свинцовые припои

Что такое припой знает каждый, кто хоть единожды пытался соединить металлические детали с помощью пайки. Но о том, что припои бывают разные и самый популярный из них известен под маркировкой «ПОС», известно далеко не всем.

Рассмотрим, какие бывают припои для пайки меди, алюминия и других металлов, на сайте svarkapajka.ru

ПОС — легкоплавкий оловянно-свинцовый припой. Сплав из олова и свинца образует эвтектическую смесь, отличающуюся более низкой температурой плавления, нежели каждый металл по отдельности. Именно это качество позволяет сплаву соединять различные металлы.

Читайте также:  Полные электронные формулы олова

В настоящее время существует множество разных марок ПОС: бессурьмянистые, малосурьмянистые, сурьмянистые, сплавы с кадмием, медью или висмутом. Разное соотношение компонентов в сплавах обусловливает их различные характерные особенности.

Разнообразие марок

Припойная продукция выпускается в различных формах, это могут быть литые чушки, проволока, порошок, паста, ленты из фольги или трубки с флюсом внутри. Все припои ПОС производятся в соответствии с ГОСТом и имеют различные характеристики в зависимости от процентного соотношения компонентов.

Цифры в маркировке припойных смесей говорят о количестве в их составе олова. Поскольку температура плавления и прочность припоя напрямую зависят именно от него. Так, например, ПОС-90 состоит из 9 частей олова и 1 части свинца.

Плавится состав при 220°C и используется для пайки металлических деталей перед гальванизацией золотом или серебром. А ПОС-40, где оловянная составляющая представлена 40%, плавится при температуре 222°C.

Чаще всего специалисты применяют припой с маркировкой 61. Его популярность обусловлена более низкой температурой плавления (около 190 градусов) и достаточной прочностью.

Сплавы с сурьмой

Маркировка «ПОСсу» говорит о том, что в оловянно-свинцовую композицию введено небольшое количество сурьмы. Чем больше её в сплаве, тем выше температура его плавления. Добавление сурьмы делает припой дешевле, но паять таким сплавом труднее, поэтому обычно с этим расходным материалом работают только профессионалы.

Сотые доли процента сурьмы имеют малосурьмянистые марки, они начинают плавиться при 189 градусах и используются при производстве холодильников, авиа- и автоприборов, посуды для приготовления еды.

Сурьмянистые припои для пайки содержат 1,5 — 6,0 % сурьмы. Их применяют в трубчатых радиаторах, электрических лампах, а так же для пайки белой жести.

Маркировка ПОСК

Большую прочность шва при низкой температуре плавления (145°C) могут обеспечить припои с маркировкой ПОСК.

В составе такого сплава присутствует кадмий. Обычно ПОСК используют в работе с металлизированными и керамическими изделиями.

Именные припои

В числе оловянно-свинцовых припоев можно встретить композиции, названные в честь учёных, их разработавших. Так, эвтектический сплав Розе состоит из 50% висмута и равных частей олова и свинца и плавится при 94°C. Такой припой используют для пайки медных деталей и при изготовлении изделий с постоянной эксплуатационной температурой.

Припой Вуда имеет температуру плавления 68,5 градусов Цельсия. В его составе половину занимает висмут, четверть — свинец, остаток — в равных долях олово и кадмий. Используется припой Вуда в изготовлении прецизионных (высокоточных) инструментов и чувствительных датчиков.

Для паяния легкоплавких металлов используют сплав Д’Арсе, расплавляющийся при 79 градусах и содержащий всего 1 часть олова, остальные 9 состоят из равного количества свинца и висмута.

Источник

Разновидности Припоев Оловянно-Свинцовых (ПОС)

Наиболее известными из припоев являются ПОС 10, ПОС 40, ПОС 61 и ПОС 90 (бессурьмянистые припои). А ПОС содержащие сурьму имеют наименование ПОССУ. Содержание сурьмы увеличивает прочность припоя на несколько процентов.

Если разговор идет про плавление соеденения олова и свинца, необходимо знать определения солидуса и ликвидуса. Если нагреть любую смесь из двух и более металлов, то сначала произойдёт плавление (преобразование из твердой в жидкое состояние) самых легкоплавных частиц. Это температурная точка, называемая солидусом сплава.

При дальнейшем нагреве начинают плавиться более тугоплавкие металлы в сплаве. После того как они расплавятся, наступает точка ликвидуса. После чего припой ПОС считается полностью расплавленым.

Между точками солидуса и ликвидуса находится состояние повышенной пластичности припоя. При этой температуре припой можно деформировать и тянуть, не теряя целостность.

Существуют припои, у которых точка солидуса и ликвидуса совпадает, они называются эвтектические сплавы. Этот показатель говорит о том, что припой высокого качества, такой припой очень удобен при пайке.

О составе ПОС

В ПОС-40 — 40 % олова, а в ПОС-61 — около 61 % олова. Все остальное – это свинец и дополнительные примеси. По внешнему виду можно определить, какой перед вами припой. Матовый и темный припой содержит больше свинца. Светлый и блестящий — больше олова. Лучше всего это можно увидеть в сравнении.

Прочность припоя зависит на ряду с легированием сплава от паяемого металла. Для пайки цинка или меди в ПОС добавляют немного цинка или меди соответственно. Что снижает химическую эрозию металла и повышает поверхностную прочность соединения.

Легирование ПОС

Эксплуатационные характеристики припоя можно улучшить с помощью легирования следующими веществами:

  • Пластичность, стойкость к термоциклированию становится лучше за счет добавок серебра, индия, лития, марганца, висмута.
  • Устойчивость к коррозии припоя улучшает никель и медь.
  • Увеличению жаропрочности способствует кобальт, кремний, цирконий, гафний, ванадий, вольфрам, ниобий.
  • Припой становиться прочнее если добавить бор, железо, никель, кобальт, цинк, кремний.
  • Добавка серебра, меди, цинка, кадмия, сурьмы и алюминия улучшает адгезию припоя.

Характеристики ПОС и ПОССу

Характеристики припоев оловянно-свинцовой группы, показаны в таблице параметров. Здесь можно увидеть такие характеристики, как удельное электросопротивление, температуру плавления, временное сопротивление разрыву, плотность, ударную вязкость и твердость по Бринеллю, теплопроводность, относительное удлинение существующих разновидностей ПОС и ПОССУ.

Из таблицы видно самый легкоплавкий припой (кадмиевый ПОСК 50-18) с температурой плавления 145 °C, и самым прочный припой для пайки (ПОССу 4-6) с временным сопротивлением разрыву 6,5 кгс/мм 2 .

Характеристики ПОС 10

ПОС 10 имеет следующий химический состав: 9-10 % олова, около 89 % свинца, 0,2 % висмута, 0,1 % сурьмы и остальные примеси в незначительных количествах. ПОС-10 используется для лужения и пайки контактных поверхностей электроники. Например, им заливают контрольные пробки в корпусах радиоэлектроники и паяют реле.

Температура пайки ПОС 10 — 299 °С. Точка солидуса — 268 °С.

Читайте также:  Олово месторождения южной америки

Плюсы ПОС 10

  • высокая температура плавления полезна при пайке корпусов аппаратуры.

Минусы ПОС 10

  • высокое удельное сопротивление — 0,2 Ом•мм 2 /м;
  • высокое содержание свинца, опасного для здоровья;
  • низкая прочность и сопротивление разрыву около 3,2 кгс/мм 2 .

Характеристики ПОС 30

ПОС 30 — это промежуточное звено между ПОС 10 и ПОС 40. ПОС 30 состоит из: 30 % олова и 69,5 % свинца. Остальное легирование и примеси. ПОС 30 можно не колеблясь заменить на ПОС 40. Температура плавления (ликвидус) равна 238 °С, а температура пластичности (солидус) равна 183 °С. ПОС 30 обычно применяется для пайки и лужения радиаторов и листового цинка.

Плюсы ПОС 30

  • хорошая адгезия;
  • высокая прочность.

Минусы ПОС 30

  • высокое содержание свинца;
  • чаще выпускается в прутках.

Характеристики ПОС-40

ПОС 40 состоит на 39-41 % из олова, на 59 % из свинца. Остальные примеси в том же соотношении, как и у ПОС-10. ПОС-40 обычно применяется для пайки и лужения корпусов радиоаппаратуры из оцинкованного железа с оцинкованными швами.

Температура пайки припоя ПОС-40 238 °С, а солидус — 183 °С.

Плюсы ПОС 40

  • более устойчив к термоцикличности, чем ПОС-61;
  • хорошее соотношение пластичности и температуры плавления.

Минусы ПОС 40

  • завышенная температура ликвидуса;
  • высокое содержание свинца, что вредно для здоровья.

ПОС 61 (ПОС 60)

Существуют припои, произведенные по международным стандартам, например, припой Sn60Pb40, содержащий олова 60 % и свинца 40 %. Температура плавления припой 60/40 равна 191 °С.

Еще один пример припой ПОС-62. Его температура плавления c равна 184 °С, ее можно найти в зарубежном каталоге припоев (например, Kester).

Характеристики ПОС 61

ПОС-61 обычно используют для пайки и лужения электронных компонентов и печатных плат точных приборов с высокогерметичными швами, для которых не допускается перегрев.

Состав ПОС-61:

  • Олово 59 — 61 %;
  • Сурьма — не более 0,1 %;
  • Медь — не более 0,05 %;
  • Висмут — не более 0,02 %;
  • Мышьяк — не более 0,02 %;
  • Железо — не более 0,02 %;
  • Никель — не более 0,02 %;
  • Сера — не более 0,02 %;
  • Цинк — не более 0,002 %;
  • Алюминий — не более 0,002 %;
  • Свинец — остальное — около 38,7 — 40,7 %.

Температура пайки припоя ПОС-61 составляет 220 °С. Солидус — 183 °С.

Технические характеристики ПОС 61 (по ГОСТ 21931-76):

  • Плотность определяет вес припоя ПОС-61 и равна 8,5 г/см 3 ;
  • Удельное электрическое сопротивление равно 0,139 Ом•мм 2 /м;
  • Теплопроводность равна 0,12 ккал/см•с•град;
  • Временное сопротивление разрыву составляет 4,3 кгс/мм 2 ;
  • Относительное удлинение равно 46 %.

Плюсы ПОС 61

  • хорошая адгезия к поверхности металлов;
  • универсальный припой для пайки и большинства радиомонтажных работ;
  • наилучшее соотношение температуры плавления и прочности;
  • доступность и распространенность;
  • часто выпускается в виде проволоки (ПОС 61 Т2А);
  • низкая стоимость.

Минусы ПОС 61

  • универсальность снижает характеристики в частных случаях, например при пайке цинка;
  • температура плавления подходит не для всех устройств;
  • пары припоя (свинца в нем) вредны для здоровья.

Характеристики ПОС-63

ПОС 63 в соответствии с ГОСТ и OCT 4Г 0.033.200 является сплавом, состоящим на 63 % из олова и на 37 % из свинца. Это некая модернизация припоя ПОС-61, подогнанная под международный стандарт J-STD 006В. Множество качественных китайских припоев аналогично маркируются Sn63Pb37. Это эвтектические сплавы с температурой плавления 183 °С.

ПОС-63 применяется в основном для пайки и лужения выводов микросхем и корпусированных радиокомпонентов, печатных плат, проводов и кабелей. Из современных припоев является самым распространенным. Характеристики припоя ПОС 63 очень схожи с ПОС-61.

Плюсы ПОС 63

  • совпадение точек солидуса и ликвидуса;
  • самый распространенный припой ПОС серии;
  • сравнительно низкая температура плавления;
  • низкая стоимость;
  • поставляется в виде проволоки с заполнением флюсом.

Минусы ПОС 63

  • часто подделывают, особенно в китае;
  • содержит свинец, что увеличивает стоимость утилизации электронной техники согласно современных норм безопасности.

Характеристики ПОССу-61-0,5

ПОССу-61-0,5 обозначает тип сурьмянистого припоя с содержанием олова 61 %, сурьмы до 0,5 % и свинца около 38 %. Применяется для пайки и лужения печатных плат и оцинкованных радиодеталей при повышенных требованиях по температуре эксплуатации. Температура плавления равна 189 градусов.
Плюсы ПОССу-61-0,5

  • повышенна адгезия к поверхности металла за счет содержания сурьмы;
  • характеристики идентичны ПОС-61.

Минусы ПОССу-61-0,5

  • трудно найти в продаже;
  • повышенная стоимость.

Характеристики ПОС-90

ПОС-90 на 90 % состоит из олова и на 10 % из свинца. Также в нем около 0,1 % сурьмы и 0,05 % меди. Чаще всего применяется для пайки и лужения внутренних швов медицинской аппаратуры и пищевой посуды. Температура плавления ПОС 90 равна 220 градусов.

Плюсы ПОС 90

  • низкое содержание свинца;
  • редко подделывают;
  • низкое сопротивление;
  • высокая прочность.

Минусы ПОС 90

  • высокая стоимость (выше, чем ПОС-61);
  • низкая пластичность.

Припой для ценителей качественного звука

Такой припой хорошо знают любители Hi-End электроники. Это припой для пайки аудиотехники, произведенный в 30 — 50-хх годах прошлого века. Эти припои имеют высокую чистоту компонентов, что положительно сказывается на звуке наивысшего качества. Чтобы услышать эффект от такого припоя, нужны как высококачественный источник звука, излучатель звука, так и прекрасный слух. Специалисты «отслушивают» припой и составляют свои сплавы для лучшей звукопередачи.
Самым известным для меломанов является припой фирмы Kester. Его продают по 10 долларов за метр. С каждым годом его становится все меньше. По составу он близок к ПОС-90. Припой Kester состоит из 85,9 % олова, 8,5 % свинца, 3,28 % серебра, 0,34 % меди, 0,79 % натрия, 0,55 % магния и 0,27 % ртути.

Есть также припой, содержащий 50 % олова и 50 % свинца Sn50Pb50.

Источник