Сообщение на тему сплав вуда
Обновлено: 02.07.2024
Сплав Вуда - легкоплавкий материал, рецепт приготовления которого был изобретен в середине XIX века врачом Б. Вудом. Чаще всего применяется в качестве припоя для термочувствительных деталей электротехнической отрасли.
Свойства и химический состав
Основной отличительной чертой сплава является удивительно низкая температура его плавления - всего около 65С. Напомним, что вода, как известно, закипает только при 100С, из чего следует, что данный металл можно растворить в кипятке. Впрочем, делать это в домашних условиях не рекомендуется по причине крайне канцерогенного химического состава:
- Висмут (Bi) - 50%.
- Олово (Sn) - 12,5%.
- Кадмий (Cd) - 12,5%.
- Свинец (Pb) - 25%.
Данные металлы по отдельности характеризуются низким порогом плавкости в диапазоне 200 - 300 градусов по Цельсию. Однако, если олово и висмут (подробнее о котором можно узнать в этой статье ) не представляют особой опасности в бытовых условиях, то свинец и кадмий - тяжелые металлы, которые обладают токсическими свойствами. Оба вещества способны выделять в атмосферу ядовитые канцерогены, которые накапливаются как в почве, так и в организме животных и человека, вызывая тяжелые поражения выделительной, нервной, костной систем.
Применение
Сплав Вуда широко применим в промышленных масштабах. Его использование существенно сокращает энергозатраты оборудования. Повышенная текучесть позволяет производить с его помощью пайку медных, латунных, бронзовых изделий, лужение электротехнических плат гарантируя прочность, качество соединительного шва и однородность получаемого покрытия.
Сплав подходит и для прецизионного литья - изготовления мелких высокоточных деталей методом отливки. Само собой разумеется, для таких деталей необходимо подбирать безопасный температурный режим эксплуатации.
Фабрикат часто используется в качестве конструктивного элемента предохранительных противопожарных клапанов, открывающихся при повышении температуры в помещении.
Категория оловянно-свинцовых припоев, к которой относится данное вещество, достаточно обширна , что позволяет подобрать материал под любые задачи.
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
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.
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.
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.
А где сплав Вуда купить?
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.
Изделие каплеобразной формы. Во всех плоскостях не превышающая 10мм.
Химический состав
Сплав Вуда входит в группу особо легкоплавких сплавов, состав и свойства которых оговариваются техническими требованиями ТУ 6-09-4064-87. Состав представляет собой литейную эвтектическую смесь четырёх химических элементов: висмута (50%); свинца (25%); олова (12,5%); кадмия (12,5%).
У разных производителей соотношение вышеуказанных компонентов может изменяться в незначительных пределах. В качестве металлургических примесей в состав сплава входит также незначительное количество серы, меди и висмута, не изменяющее его основные потребительские показатели.
Присутствия кадмия делает сплав Вуда весьма токсичным, поэтому работы с расплавом необходимо производить только при эффективно действующей приточно-вытяжной вентиляции.
| Состав и температура плавления | ||||
|---|---|---|---|---|
| Основные элементы | Температура плавления (°С) | |||
| Sn | Pb | Bi | Cd | |
| 12,5 | 25 | 50 | 12,5 | 60-68,5 |
Технические характеристики
Большинство физико-механических свойств сплава Вуда весьма схожи с аналогичными показателями для сплав Розе, что объясняется наличием тех же химических элементов в составе. Так, температура плавления и предел временного сопротивления двух сплавов совпадают, а показатель относительного удлинения немного ниже. Обращает внимание высокая плотность материала, из-за чего в зоне пайки возможно повышение суммарного веса готового соединения.
Области применения
Рассматриваемый легкоплавкий сплав используется:
• При обустройстве нагревательных ванн, используемых для повышения температуры антифрикционных металлов или припоев;
• При работах по пайке и лужению в качестве припоя с низкой температурой плавления;
• В качестве огнеупорно-расплавляемого клапанного элемента в системах пожаротушения промышленных и общественных зданий;
• В гальванотехнических операциях для укрепления связи некоторых металлов с неметаллическими покрытиями;
• В медицине для взрывобезопасного уплотнения баллонов с газами:
• Как наполнитель при изгибе тонкостенных труб, которые изготовлены из мало пластичных металлов. Для этого трубку заполняют расплавленным сплавом Вуда. После того, как наполнитель затвердевает, трубка сгибается, при этом разрыв трубки предотвращается внутренним противодавлением сплава. После завершения деформирования сплав Вуда удаляется нагреванием, а часто - и простым кипячением в воде.
Другие применения включают изготовление отверстий и блоков нестандартной формы (например, вырезы для электронного луча) при медицинской радиационной обработке, а также при изготовлении металлических вкладок из дерева.
Заказ и доставка
На нашем сайте вы можете заказать сплав Вуда с доставкой по всей России. Готовый продукт отгружается в офисе компании или отправляется транспортной компанией.
18056
Во время пайки периодически возникают сложные ситуации, когда нужно приблизиться к максимальному проявлению одного из параметров. При работе с тонкими деталями, к примеру, во время ремонта мобильных телефонов и других микросхем, не требуется высокая прочность, а нужна как можно более низкая температура плавления. Естественно, что прочность была бы не лишней, но подобные соединения создаются при помощи твердоплавких металлов и их сплавов, так что их затруднительно применять в такой сфере. Припой сплав Вуда создан как раз для таких целей, чтобы при низкой температуре плавления иметь высокую плотность. Это не единственная область, в которой применяется данный материал.
Внешний вид сплава Вуда
Его можно еще встретить в прецизионном литье и при ремонте труб из тонких листов металла. Из него изготавливаются стержни для последующего выплавления различных форм. С его помощью производятся различные тела методом гальванопластики. Помимо этого, он часто используется в лабораториях химической направленности. В технической сфере сплав Вуда применяется для лужения дорожек, которые служат для проведения тока в печатных платах.
Лужение микросхема сплавом Вуда
Для обыкновенной пайки, где нужна прочность, температурная стойкость и другие механические параметры, его лучше не применять, но для своей сферы он стал уникальным изделием, которое прочно занимает свою нишу. Сплав Вуда производится по ТУ 6 09 4064 87.
Поставляется Сплав Вуда в виде специальных гранул. Это может быть упаковка, в которой содержится 100 грамм, или другой вес, вещества. Такой вариант обусловлен удобством применения. Гранулы имеют серо-черный цвет. При прикосновении паяльника достаточно легко плавятся и прилипают к жалу. Они легки в хранении и не требуют особых условий транспортировки.
Преимущества сплава Вуда ![]()
- Одна из самых низких температур плавления, которая ниже ста градусов Цельсия, что позволяет применять для чувствительных к температуре деталей, а также использовать при этом инструменты малой мощности;
- Доступный сплав, который имеет широкое распространение;
- Является незаменимым для многих сфер;
- Обладает высокой плотностью.
Недостатки ![]()
- Не может выдерживать высокие температурные нагрузки, благодаря чему сфера его применения ограничивается даже в бытовых условиях;
- Во время эксплуатации оказывается очень чувствительным к механическим нагрузкам, так что даже от небольших ударов может треснуть.
Состав сплава Вуда ![]()
Уникальность данного материала состоит в его составе. Здесь нужно не только точное наличие тех или иных элементов, но и соотношение их содержания. Точный и наиболее эффективный состав сплава Вуда выглядит следующим образом:
Соотношение в составе, %
Технические характеристики сплава Вуда ![]()
Главным свойством материала является его легкоплавкость практически при любых условиях, а также достаточно хорошая пластичность. Он может взаимодействовать практически с любыми металлическими поверхностями. Наплавленный металл имеет достаточно высокую плотность, если сравнивать относительно других припоев с низкой температурой плавления. Точные характеристики материала выглядят следующим образом:
Особенности пайки ![]()
Сплав Вуда применяется в узкой технической области и при химических операциях. Но чаще всего используют в качестве припоя. Низкая температура предполагает, что нужно использовать слабые паяльники, чтобы не случилось никакого перегрева и состав сохранял вязкость в расплавленном состоянии, так как именно это состояние является лучшим для спаивания.
При работе с мелкими деталями следует использовать тонкое плоское жало инструмента, чтобы не применять слишком большое количество расходного материала. Используя много припоя не обязательно получится хорошее соединение, так как тут больше важна точность. В ином случае может оказаться, что место спайки расплылось, а лишние капли попали на те части схемы, где они не должны быть. Затем нужно будет искать способ как убрать припой с платы. Таким образом, лучше сразу брать минимальные порции.
Несмотря на низкую температуру плавления, сплав Вуда желательно использовать с флюсами, которые подходят для всех легкоплавких материалов. Это сделает качество соединения лучше и уберет даже минимальный риск возникновения проблем при спаивании. Но иногда и сам материал используется для лужения, когда проводится работа с высокотемпературными припоями. Благодаря ему, улучшается схватывание других материалов, а мощный паяльник быстро превратит сплав в жидкое состояние.
Движения должны быть максимально четкими и быстрыми, так как во время использования материал начинает быстро застывать. После нанесения на поверхность, не стоит подвергать жестким проверкам, так как имеется высокий риск повредить застывший припой, даже если соединение сделано качественно. Сплав Вуда оказывается достаточно хрупок, так что вполне достаточно проводить визуальный контроль качества и не подвергать наплавленный металл большим опасностям.
Читайте также: