Сплав бронзы цинка свинца олова

Олово, свинец, цинк и их сплавы

Олово — блестящий белый металл, обла­дающий низкой температурой плавления (231°С) и высокой пластичностью. Применяется в соста­ве припоев, медных сплавов (бронза) и анти­фрикционных сплавов (баббит).

Свинец — металл голубовато-серого цвета, обладает низкой температурой плавления (327°С) и высокой пластичностью. Входит в со­став медных сплавов (латунь, бронза), анти­фрикционных сплавов (баббит) и припоев.

Цинк — серовато-белый металл с высоки­ми литейными и антикоррозионными свойства­ми, температура плавления 419°С. Входит в со­став медных сплавов (латунь) и твердых при­поев.

Применение цинка. Цинк имеет хорошую кор­розионную стойкость в атмосферных условиях и в пресной воде. Поэтому цинк служит для хоро­шей антикоррозионной защиты кровельного же­леза и изделий из него.

Чистый цинк (марок ЦВ0, ЦВ1) применяют в полиграфической и автомобильной промыш­ленности; цинк марки ЦВ00 — в электротехнике для изготовления источников постоянного тока.

Для получения фасонных отливок применяют сплавы ЦАМ с алюминием (4%), медью (0,5—3,5%) и магнием (0,1%). Из сплавов ЦАМ бла­годаря их легкоплавкости и жидкотекучести литьем под давлением получают отливки, не требующие дополнительной обработки поверхно­сти. Деформируемые цинковые сплавы ЦАМ9-1,5, содержащие алюминий (9—11%), медь (1—2%), магний (0,05%), применяют для полу­чения биметаллической антифрикционной ленты со сталью и алюминием.

Припои. Припой — это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве связки (про­межуточного металла) между соединяемыми де­талями. Припои имеют более низкую температу­ру плавления, чем соединяемые металлы. Незна­чительный нагрев соединяемых металлов, а вследствие этого отсутствие изменения структу­ры металла, являются основным преимуществом пайки в сравнении со сваркой.

По температуре расплавления припои подразделяют на легкоплавкие (145—450°С), среднеплавкие (450—1100°С) и высокоплавкие (1100—1850°С). К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмяни­стые и сурьмянистые (ПОССу) и другие припои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905—985°С), а многокомпонентные на осно­ве железа — к высокоплавким (1190—1480°С).

Оловянно-свинцовые и оловянные припои

Марка Основные компо­ненты, % (свинец — остальное) Температура плавления, °С Назначение
олово другие элементы солидус ликви­дус
ПОС-90 Пайка и лу­жение пи­щевой посу­ды и меди­цинской аппаратуры
ПОС-61 Пайка и лу­жение электро- и радиоаппа­ратуры, пе­чатных схем
ПОС-40 Пайка дета­лей из оцин­кованного железа
ПОС-61М Медь 2 Пайка тон­кой медной проволоки и фольги
ПОССу-50-0,5 Сурьма до 0,5 Пайка авиа­ционных радиаторов
ПОССу-30-0,5 То же Пайка лис­тового цин­ка, радиа­торов
ПОССу-40-2 Сурьма 1,5…2,0 Пайка хо­лодильных установок
ПОССу-18-2 То же Пайка в ав­томобиль­ной промы­шленности
ПОССу-4-6 Сурьма 5…6 Пайка и лу­жение в ав­томобильной промыш­ленности
П250А Цинк 20 Пайка дета­лей из алю­миниевых сплавов

Оловянно-свинцовые припои широ­ко применяют во всех отраслях промышленно­сти. Для снижения охрупчивания олова при низ­ких температурах в состав припоев вводят сурь­му. Оловянно-свиниовые припои имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и коррозионную стой­кость. Их применяют при пайке радиотехниче­ской и электронной аппаратуры.

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов. Для повышения прочности паяных соединений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. Добавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают коррозионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя.

Марка Основные компо­ненты, % (цинк — остальное) Температура плавления, °С Назначение
медь другие элементы солидус ликви­дус
ПМЦ-36 Пайка латуней и бронз с со­держанием не более 68% меди
ПМЦ-48 Пайка латуней и бронз с со­держанием более 68 % меди
ПМЦ-54 Л63 Л68 — — — Пайка стали, жести, медных сплавов
ЛЖМц-57-1,5-0,75 ЛНМц-50-2 Марга­нец, же­лезо по 1 Никель, марганец по 2 Пайка инструментов
МцН-48-10 Никель 10 Пайка чугуна

При пайке сложных изделий со швами на вертикальной стенке применяют пастообразные и порошковые припои. Легкоплавкие па­стообразные припои состоят обычно из трех частей: порошкообразного припоя, флюса и загустителя. Так, пасту состава: припой Пор ПОССу-30-2 (70%), вазелин (20%), бензойная кислота (1,2%), аммоний хлористый (1,2%) и эмульгатор ОП-7 (0,6%) — применяют для пай­ки стальных, медных и никелевых изделий.

Тугоплавкие, порошкообразные припои применяют для пайки твердосплавных пластин при производстве режущего инструмен­та. Состав припоя: ферромарганец (40%), фер­росилиций (10%), чугунная стружка (20%), медная стружка (5%), толченое стекло (15%) — плавится при температуре 1190—1300°С.

Требования к сплавам. Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механиз­мов. Трение происходит в подшипниках сколь­жения между валом и вкладышем подшипника. Поэтому для вкладыша подшипника подбирают такой материал, который предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает коэффициент трения. Исходя из этих требова­ний, антифрикционный материал представляет собой сочетания достаточно прочной и пластич­ной основы, в которой имеются оперные (твер­дые) включения. При трении пластичная основа частично изнашивается, а вал опирается на твер­дые включения. В этом случае трение происхо­дит не по всей поверхности подшипника, а смаз­ка удерживается в изнашивающихся местах пла­стичной основы.

Читайте также:  Коротко что такое олово

Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами (см. табл.). Антифрикционные свойст­ва сплавов проявляются при трении в подшипни­ках скольжения. Это в первую очередь, низкий коэффициент трения, хорошая прирабатываемость к сопрягаемой детали, высокая теплопро­водность, способность удерживать смазку и др. Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые спла­вы, чугун и металлокерамические материалы.

Антифрикционные сплавы хорошо прирабаты­ваются в парах трения благодаря мягкой основе — олову, свинцу или алюминию. Более твер­дые металлы (цинк, медь, сурьма), вкрапленные в мягкую основу, способны выдерживать боль­шие нагрузки. После приработки и частичной деформации мягкой основы в ней образуются уг­лубления, способные удерживать смазку, необхо­димую для нормальной работы пары.

Материал Марка Условия применения Назначение
Давление, Мпа Окружная скорость, м/с
Баббит Б88 БС6 Подшипники быстро­ходных дизелей Подшипники авто­тракторных двигате­лей
Бронза БрОЦС5-5-5 Подшипники элект­родвигателей центро­бежных насосов
Латунь ЛМцЖ52-4-1 Подшипники роль­гангов, конвейеров, редукторов
Чугун АЧС-1 АЧС-5 АЧВ-1 АЧК-1 АЧС-3 АЧК-2 1,2 1,0 2,0 0,75 1,0 Для работы с закаленным или нормализованным С термически необработанным валом (в стадии поставки)
Металлокерамика Бронзо-графит Железо-графит 12-18 0,8-1,2 0,6-1,0 0,1 4,0 0,1 4,0 Подшипники конвейеров сельскохозяйственных и других машин; подшипники, работающие в мес­тах труднодоступных для подачи смазки

Сплавы. Баббиты — антифрикционные ма­териалы на основе олова или свинца. Их приме­няют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окруж­ных скоростях и при переменных и ударных на­грузках. По химическому составу баббиты клас­сифицируют на три группы: оловянные (Б83, Б88), оловянно-свинцовые (БС6, Б16) и свинцо­вые (БК2, БКА). Последние не имеют в своем составе олова.

Лучшими антифрикционными свойствами об­ладают оловянные баббиты. Микроструктура оловянносурьмяномедного баббита Б83 состоит нз мягкой основы, представляющей со­бой твердый раствор на базе олова. Твердыми частицами являются кубические включения SnSb и игольчатые кристаллы включений Cu3Sn.

Баббиты на основе свинца имеют несколько худшие антифрикционные свойства, чем оловян­ные, но они дешевле и менее дефицитны. Свин­цовые баббиты применяют в подшипниках, рабо­тающих в легких условиях. В марках баббитов цифра показывает содержание олова. Например, баббит БС6 содержит по 6% олова и сурьмы, остальное — свинец.

Для оловянных и оловянно-фосфористых бронз характерны высокие анти­фрикционные свойства: низкий коэффициент тре­ния, небольшой износ, высокая теплопровод­ность, что позволяет подшипникам, изготовлен­ным из этих материалов, работать при высоких окружных скоростях и нагрузках.

Алюминиевые бронзы, используемые в качестве подшипниковых сплавов, отличаются большой износостойкостью, но могут вызвать по­вышенный износ вала. Их применяют вместо оловянных и свинцовых баббитов и свинцовых бронз.

Свинцовые бронзы в качестве под­шипниковых сплавов могут работать в условиях ударной нагрузки.

Латуни по антифрикционным свойствам уступают бронзам. Их используют для подшип­ников, работающих при малых скоростях и уме­ренных нагрузках.

Из-за дефицитности олова и свинца применя­ют сплавы на менее дефицитной основе, напри­мер алюминиевые сплавы. Алюминие­вые сплавы обладают хорошими антифрикцион­ными свойствами, высокой теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в масляных средах и достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Их применяют в виде тонкого слоя, нанесенного на стальное ос­нование, т. е. в виде биметаллического материа­ла. В зависимости от химического состава раз­личают две группы сплавов.

Сплавы алюминия с сурьмой, медью и дру­гими элементами, которые образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой основе. Наиболь­шее распространение получил сплав АСМ, со­держащий сурьму (до 6,5%) и магний (0,3—0,7%). Этот сплав хорошо работает при высо­ких нагрузках и больших скоростях в условиях жидкостного трения. Сплав АСМ широко приме­няют для изготовления вкладышей подшипников коленчатого вала двигателей тракторов и авто­мобилей.

Сплавы алюминия с оловом и медью, на­пример АО20-1 (20% олова и до 1,2% меди) и А09-2 (9% олова и 2% меди). Они хорошо ра­ботают в условиях сухого и полужидкого трения и по антифрикционным свойствам близки к баб­битам. Их используют для производства под­шипников в автомобилестроении, транспортном и общем машиностроении.

Для работы в подшипниковых узлах трения применяют специальные антифрикционные чугуны. Изготовляют три типа антифрикцион­ного чугуна: серый, высокопрочный с шаровид­ным графитом и ковкий (см. табл. 16). Антифрик­ционный чугун идет на изготовление червячных зубчатых колес, направляющих для ползунов и т. п. деталей машин, работающих в условиях трения.

Металлокерамические сплавы по­лучают прессованием и спеканием порошков бронзы или железа с графитом (1—4%). Пори­стость сплава 15—30%. После спекания спла­вы пропитывают минеральными маслами, смаз­ками или маслографитовой эмульсией. Сплавы хорошо прирабатываются к валу, а наличие смазки в порах способствует снижению износа подшипника.

Источник

Обзор сплавов олова

В статье приведен обзор сплавов на основе олова. Рассмотрены припои, бронзы, баббиты и пьютеры. Описываются их марки, свойства, применение

Олово — это металл, для которого характерны устойчивость к образованию коррозии и экологичность (нетоксичность). Благодаря этим качествам его широко используют в пищевой и электронной промышленности. Довольно часто олово выступает составляющим элементом металлосплавов. Оловянные сплавы по сфере применения классифицируются на подшипниковые, легкоплавкие и припои. На основе олова производятся баббиты, бронза, припои и пьютеры. Каждый из них имеет свой специфический химический состав, свойства и сферу применения.

Читайте также:  Олово история его открытия

Баббиты

Баббиты производятся на базе олова (или свинца). Их применяют как напыленный или залитый слой. На сегодняшний день существует несколько вариаций химического состава баббитовых сплавов. Наиболее применяемыми считаются следующие:

  • 90% олова и 10% меди — баббиты на основе олова с добавлением меди;
  • 89% олова, 7% сурьмы и 4 % меди — оловянный сплав с добавлением сурьмы и меди;
  • 80% свинца, 15% сурьмы и 5% олова. — баббиты на основе свинца с добавлением сурьмы и олова.

Легирующими присадками могут выступать в этих сплавах различные металлы.

Баббиты плавятся при температуре от 300 градусов Цельсия. Как уже было отмечено выше, в основе этих материалов лежит олово. Маркируются они как Б88, Б83, Б83С. Данные сплавы применяются в целях повышения вязкости и, напротив, снижения коэффициента трения. Если сравнить эти показатели у оловянного и свинцового баббита, то первый отличается большой стойкостью к появлению коррозии, теплопроводностью и прочностью к различного рода воздействиям.

Сплавы на основе свинца имеют высокие температуры применения (даже выше, чем у оловянных баббитов). Они используются при изготовлении подшипников для двигателей дизельного типа. Также свинцовые баббиты применяют в производстве прокатных станов.

Рисунок 1. Подшипник скольжения

Для всех баббитов характерен такой значительный минус, как малое сопротивление усталости. Незначительная степень прочности этих лигатур позволяет применять их лишь в производстве подшипников, которые, напротив, отличаются износостойким и надежным корпусом, выполненным из стали или бронзы. Долговечность подшипников напрямую зависит от толщины слоя баббитового сплава, залитого на вкладыш из стали. И, соответственно, чем тоньше баббитовый слой, тем меньше срок эксплуатации подшипника.

Рисунок 2. Оловянные баббиты

Бронзы

Другим распространенным видом оловянных сплавов является бронза – оловянно-медный сплав. В принципе, под бронзой подразумевают также и медные сплавы в сочетании с другими элементами. В составе любого типа бронзы содержатся незначительные пропорции различных добавок (цинка, свинца, фосфора и других элементов).

Известную всем бронзу человечество начало изготавливать еще в эпоху Бронзового века. Ее применяли достаточно долгий период времени. Осталась она востребованной и при Железном веке. Она плавится при 930—1140 °C. А плотность бронзы равна 7800-8700 кг/м 3 .

Если изначально в мире была востребована мышьяковая бронза, то с развитием гужевого транспорта и внешней экономики в ряде стран мира начали применять оловянную бронзу. Особенно актуально было использование данного сплава в стремительно развивающейся сфере крупной промышленности. Правда, в последние десятилетия ее начали вытеснять неоловянные сорта бронзы (алюминиевые, медные и др.). Считается, что они превосходят оловянный сплав по своим свойствам.

Что из себя представляет оловянная бронза? Это медно-оловянный сплав, в котором меди содержится в большем количестве, нежели олова. Положительными свойствами данного сплава можно назвать такие его качества, как:

  • Твердость;
  • Прочность;
  • Легкоплавкость.

Оловянная бронза обладает данными свойствами в большей степени, нежели чистая медь. Данный сплав устойчив к затачиванию и другим видам обработки. Это говорит о том, что он относится к литейным металлам. Усадка у бронзы сравнительно низкая. Она составляет всего 1% (к примеру, у латуни и чугуна она равна 1,5%, у стали – превышает 2%). Это позволяет применять оловянные бронзы для изготовления отливок.

Их плюсами являются такие качества, как устойчивость к образованию коррозии и отличные антифрикционные свойства. Это объясняет использование данных сплавов в химической промышленности. В частности, их применяют для изготовления литой арматуры. Не менее популярны оловянные бронзы и в других промышленных отраслях.

Легирующими компонентами в данных сплавах выступают такие элементы, как:

  • Цинк;
  • Никель;
  • Фосфор;
  • Свинец;
  • Мышьяк.

И другие металлы. Содержание цинка в бронзах не превышает 10%. Такое незначительное содержание данного компонента никак не влияет на качества этих сплавов. При этом его использование помогает снизить расходы на изготовление оловянных бронз и повышает их устойчивость к коррозии. Добавление в качестве легирующих компонентов свинца и фосфора положительно сказывается на антифрикционные свойства данных сплавов. К тому же так оловянные бронзы легче поддаются резке и давлению.

Их маркировка представлена следующим образом:

  • Бр ОФ 6,5-0,15;
  • Бр.ОЦ 4-3;
  • Бр.ОЦ10-2;
  • Бр.ОФ 10-1;
  • Бр.ОНС 11-4-3.

Сегодня эти сплавы широко применяются в транспортной промышленности.

Устойчивость оловянных бронз к ржавчине и механическим повреждениям позволяет использовать их в производстве деталей машин. Производимые элементы относятся к расходным материалам, поскольку необходима их регулярная замена.

Бронза отличается долговечностью. Она устойчива к атмосферным осадкам и механическим воздействиям. Изделия, выполняющие декоративную функцию в театрах и дворцах, также производятся из бронз.

Читайте также:  Пайка чугунного блока цилиндров оловом

Рисунок 3. Изделия из бронзы для нефтегазового оборудования

Пьютер

Пьютером называется сплав олова с такими элементами периодической системы, как медь, сурьма и висмут. Иногда олово смешивают со свинцом. Сплав маркируется символами JJ. Пьютер плавится уже при 170-230 градусах. Следует отметить внешнюю эстетичность данных сплавов. Их легко полировать. Пьютеры необходимы при изготовлении декоративной посуды. Также сплавы используются в производстве различных украшений. Одним из существенных минусов изделий, изготавливаемых с применением пьютеров, является их низкая устойчивость перед так называемой оловянной чумой. Еще один не менее значимый недостаток данных сплавов – их токсичность. В некоторых странах (к примеру, в Англии) их запретили к использованию. Однако пьютер все же содержится в изделиях, относящихся к антиквариату.

Припои

Припои – это тоже лигатуры/сплавы.Они бывают легкоплавкими и твердыми. К первой группе относятся оловянно-свинцовые сплавы. В них также включают и другие элементы. Однако, как правило, их содержание в припоях бывает незначительно. Легирующие элементы обычно добавляют в данные сплавы для улучшения показателей тех или иных свойств (антикоррозийной защите, прочности и т.д.).

Легкоплавкие припои используются для монтажа и сборки радиоаппаратуры и различной электроники. Хотя они не такие прочные, как твердые сплавы, однако для данных целей они наиболее приемлемы. Их температура плавления составляет 300-450 градусов Цельсия (иногда меньше).

На сегодняшний день более популярной и востребованной считается припой марки ПОС. В маркировочных таблицах можно заметить несколько ПОС с различными номерами, следующими за данной аббревиатурой. Эти цифры являются показателями объема олова в них. К примеру, в припоях марки ПОС-40 количество олова составляет 40% от общего объема. Кстати, те сплавы, в которых содержится много олова, отличаются ярким металлическим блеском. Особенно значительно содержание данного элемента в марках ПОС-61 и ПОС–90. Те же сплавы, в составе которых преобладает свинец (а не олово), имеют матовую поверхность темно-серого цвета. Еще одна их отличительная особенность – хорошая пластичность. Те припои, в которых больше олова, жестки и прочны. Их невозможно легко и быстро погнуть.

Оловянно-свинцовые припои находят применение в самых разных отраслях промышленности. Так,

  • ПОС-90 используют при восстановлении пищевой посуды и медицинских приборов и устройств. Низкое содержание известного своей токсичностью свинца (10%) позволяет применять данные сплавы для вышеназванных целей;
  • ПОС-40 используется в процессе запаивания электроприборов и различных деталей из оцинкованного железа. Он подходит для ремонта радиаторов отопления и труб из латуни и меди;
  • ПОС-30. Часто используется в производстве кабелей и обработки листового цинка. Его полное плавление происходит при температуре в 220-265 градусов Цельсия;
  • ПОС-61. Аналогичен с ПОС-60. Практически один и тот же сплав. Применяется для запаивания печатных плат радиоприборов. Довольно часто используется при сборке электронного оборудования. Он начинает плавиться при 183 градусах Цельсия и выше. При 190 градусах припой расплавляется полностью.

Сплавы ПОС-40 и ПОС-90 также, как и ПОС-30, полностью расплавляются при 220-265 градусах Цельсия. Однако такую температуру «выдерживают» далеко не все электро- и радиоприборы. Поэтому оптимальным вариантом ля применения являются припои ПОС-61.

Поскольку припои выпускаются в тюбиках, то их состав можно прочитать на самих упаковках. Там бывает четко обозначено процентное соотношение олова и других элементов в данном сплаве.

Существует еще один сорт оловянных припоев. Речь идет о марке ПОССу. Этот сплав содержит в себе олово, свинец и сурьму. Его используют в производстве автотранспорта и холодильников, а также в целях запаивания обмоток машин электрического типа, электроники и кабелей. Содержание сурьмы в таких припоях варьируется от 0,5 % до 2%. ПОССу плавится при 189 градусах Цельсия.

И, пожалуй, наиболее «оловянным» можно назвать припой марки ПОССу 95-5. Олова и свинца в данном сплаве соответственно 95 к 5 процентам. Он плавится при 234-240 градусах.

Существуют также низкотемпературные припои. Это те сплавы, которые вследствие своей низкой температуры плавления можно без опасений использовать при запайке чувствительных к высоким температурам деталей приборов. Один из таких припоев – ПОСК-50-18. Он расплавляется при 142-145 градусах Цельсия. В данном сплаве олово составляет половину от всего содержимого припоя. В ПОСК–50-18 также бывает добавлен кадмий, который увеличивает его антикоррозийную устойчивость. Однако этот же легирующий компонент повышает токсичность данного сплава.

Таким образом, олово способно сочетаться в сплавах с другими металлами. Полученные металлопродукты отличаются высокой устойчивостью к появлению коррозии и внешней эстетичностью (яркий металлический блеск). В те или иные оловянные сплавы нередко добавляют легирующие компоненты для улучшения их свойств. Благодаря большому разнообразию соединений такого рода олово нашло применение в ряде отраслей промышленности.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Источник