Легкоплавкі сплави
Легкопла́вкі спла́ви (легкопла́вкі сто́пи) — це, зазвичай, евтектичні сплави, що мають низьку температуру плавлення, яка не перевищує температуру плавлення чистого олова (близько 232 °С). У склад легкоплавких сплавів можуть входити свинець, вісмут, олово, кадмій, талій, ртуть, індій, галій та інколи цинк.
Загальні характеристики[ред. | ред. код]
Склад таких сплавів підбирають зазвичай таким чином, щоб забезпечити утворення багатофазної багатокомпонентної евтектики, що складалася б з двох, трьох і більше фаз.
Температуру плавлення нижчу за 100 °С мають також сплави з додаванням ртуті, що називають амальгамами і є сплавами системи Sn — Pb — Bi — Hg. Чиста ртуть і сплави системи Tl — Hg мають температуру плавлення нижчу за 0 °С. Найлегкоплавкіший з відомих сплавів — сплав з 8,56% Tl і 91,44% Hg — плавиться при температурі −61 °С, яку розглядають як нижню межу температури плавлення легкоплавких сплавів.
Сплави лужних металів також здатні до утворення легкоплавких евтектик і можуть бути віднесені до групи легкоплавких сплавів. Так сплави системи натрій-калій-цезій мають рекордно низьку температуру плавлення аж до −78 °C. Однак, використання цих сплавів утруднене через їхню високу хімічну активність.
Види і склади легкоплавких сплавів[ред. | ред. код]
Легкоплавкі сплави, що використовуються у світовій промисловості:
| Склад сплаву |
Tпл, °C |
Густина г/см³ |
Область викори- стання |
Примітки | Інші дані |
|---|---|---|---|---|---|
| вісмут 76,5%, талій 23,5% | 198 | Т, П | Кислототривкий | Евтектичний сплав | |
| олово 89%, цинк 11% | 198 | Т, П | |||
| вісмут 47,5%, талій 52,5% | 188 | Т | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 44,2%, свинець 9,8%, талій 48% | 186 | Т | Евтектичний сплав | ||
| олово 59…61%, свинець решта | сол.183/лікв.190 | 8,5 | Т, П | Евтектичний сплав, ПОС 61[1] | |
| олово 64%, свинець 36% | 181 | Т, П | |||
| натрій 70%, ртуть 30% | 181 | Т | Хім. акт, Токсичний | ||
| кадмій 32%, олово 68% | 177 (178) | Т, П | Токсичний | Евтектичний сплав | |
| свинець 32%, олово 68% | 177 | Т, П | |||
| вісмут 12,8%, свинець 49%, олово 38,2% | 172 | Т, П | |||
| калій 80%, талій 20% | 165 | Т | Хім. акт | ||
| вісмут 13,3%, свинець 46%, олово 40,1% | 165 | Т, П | |||
| вісмут 10,5%, свинець 42%, олово 47,5% | 160 | Т, П | |||
| вісмут 13,7%, свинець 44,8%, олово 41,5% | 160 | Т, П | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 16%, свинець 36%, олово 48% | 155 | Т, П | |||
| вісмут 18,1%, свинець 36,2%, олово 45,7% | 151 | Т, П | |||
| вісмут 25%, свинець 50%, олово 25% | 149 | Т, П | |||
| вісмут 62,5%, кадмій 37,5% | 149 | Т, П | Токсичний | ||
| вісмут 19%, свинець 38%, олово 43% | 148 | Т, П | |||
| вісмут 50%, свинець 50% | 145 | Т, П | |||
| вісмут 60%, кадмій 40% | 144 | Т, П | Токсичний | Евтектичний сплав | |
| свинець 42%, олово 37% | 143 | Т, П | |||
| олово 49…51%, кадмій 17…19%, свинець решта | сол.142/лікв.145 | 8,8 | Т, П | Токсичний | ПОСК 50-18[1] |
| вісмут 57%, талій 43% | 139 | Т | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 57%, олово 43% | 138 | Т, П | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 58%, олово 42% | 136,5 | Т, П | |||
| ртуть 70%, калій 30% | 135 | Т | Хім. акт, Токсичний | ||
| калій 90%, талій 10% | 133 | Т | Хім. акт | ||
| вісмут 28,5%, свинець 43%, олово 28,5% | 132 | Т, П | |||
| алюміній 75%, цинк 25% | 131 | Т, П | |||
| вісмут 56%, олово 40%, цинк 4% | 130 | Т, П | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 43%, свинець 43%, олово 13% | 128 | Т, П | |||
| вісмут 27,2%, свинець 44,5%, олово 33,3% | 127 | Т, П | |||
| вісмут 56,5%, олово 43,5% | 125 | Т, П | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 56%, свинець 44% | 125 | Т, П | |||
| олово 52%, індій 48% | 125 | П | ПОИн 52[2] | ||
| вісмут 55,5%, свинець 44,5% | 124 | Т, П | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 33,4%, свинець 33,3%, олово 33,3% | сол.120/лікв.130 | 9,5 | Т, П | ПОСВ 33[3] | |
| вісмут 36,5%, свинець 36,5%, олово 27% | 117 | Т, П | |||
| вісмут 40%, свинець 40%, олово 20% | 113 | Т, П | Вісмутовий припій[4] | ||
| вісмут 42,1%, свинець 42,1%, олово 15,8% | 108 | Т, П | |||
| вісмут 48%, свинець 28,5%, олово 14,5%, ртуть 9% | 105 | Т | |||
| вісмут 53%, олово 26%, кадмій 21% | 103 | Т, П | Токсичний | ||
| вісмут 54,4%, свинець 25,8%, олово 19,8% | 101 | Т, П | |||
| вісмут 50%, свинець 28%, олово 22% | 100 | Т, П | Сплав Розе[4] | ||
| вісмут 50%, свинець 40%, олово 10% | 100 | Т, П | |||
| вісмут 40%, свинець 20%, олово 40% | 100 | Т, П, М | |||
| вісмут 47%, свинець 35,3%, олово 17,7% | 98 | Т, П, М | |||
| вісмут 50%, свинець 31,2%, олово 18,8% | 96...97 | Т, П, М | Сплав Ньютона | ||
| вісмут 52,5%, свинець 32%, олово 12,5% | 96 | Т, П, М | |||
| вісмут 52%, свинець 32%, олово 16% | 96 | Т, П, М | |||
| вісмут 50%, олово 25%, кадмій 25% | 95 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 49,9%, свинець 43,4%, кадмій 6,7% | 95 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 50±0,5%, свинець 32±0,5%, олово 18±0,5% | сол. 93/лікв. 96 | Т, П, М | Сплав Розе чистий[5] | ||
| вісмут 50%, свинець 25%, олово 25% | сол. 90/лікв. 94 | Т, П, М | Сплав Розе, ПОСВ-50 | ||
| вісмут 50%, свинець 30%, олово 20% | 92 (91,6) | 9,6 | Т, П, М | Сплав Ліхтенберга[4] | |
| вісмут 52%, кадмій 8%, свинець 40% | 91,5 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 51,6%, кадмій 8,1%, свинець 40,3% | 91 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 55,2%, свинець 33,3%, талій 11,5% | 91 | Т | Евтектичний сплав | ||
| натрій 50%, ртуть 50% | 90 | Т | Хім. акт, токсичний | ||
| натрій 90%, ртуть 10% | 90 | Т | Хім. акт, токсичний | ||
| вісмут 53,2%, кадмій 7,1%, свинець 39,7% | 89,5 | Т, П, М | Токсичний | ||
| натрій 96,7%, золото 3,3% | 80 | Т | Хім.акт. | Евтектичний сплав | |
| натрий 80%, ртуть 20% | 80 | Т | Хім.акт, Токсичний | ||
| вісмут 35,3%, кадмій 9,5%, свинець 35,1%, олово 20,1% | 80 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 58%, індій 17%, олово 25% | 79 | Т, П, М | Евтектичний сплав. | ||
| натрій 90%, калій 10% | 77 | Т | Хім.акт | ||
| вісмут 50%, свинець 34,5%, олово 9,3%, кадмій 6,2% | 77 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 27,5%, кадмій 34,5%, свинець 27,5%, олово 10,5% | 75 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 33,7%, індій 65,3% | 72 | Т, П, М | Евтектичний сплав | ||
| вісмут 38,4%, свинець 30,8%, олово 15,4%, кадмій 15,4% | 71 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 49,5%, свинець 27,27%, олово 13,13%, кадмій 10,1% | 70 | Т, П, М | Токсичний | Евтектичний сплав | |
| вісмут 50%, свинець 26,3%, олово 13,3%, кадмій 10% | 70 | Т, П, М | Токсичний | ||
| натрій 70%, ртуть 30% | 70 | Т | Хім.акт, Токсичний | ||
| вісмут 48,8%, свинець 24,3%, олово 13,8%, кадмій 13,1% | 68,5 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 52,2%, свинець 26%, олово 14,8%, кадмій 7% | 68,5 | Т, П, М | Токсичний | ||
| вісмут 50,1%, свинець 22,6%, олово 13,3%, кадмій 10% | 68 | Т, П, М | Токсичний | Сплав Ліповиця[4] | |
| вісмут 50%, свинець 25%, олово 12,5%, кадмій 12,5% | 68 | Т, П, М | Токсичний | Сплав Вуда[4] | |
| вісмут 50,4%, свинець 25,1%, олово 14,3%, кадмій 10,2% | 67,5 | Т, П, М | Токсичний | Сплав Вуда | |
| вісмут 50,1%, свинець 24,9%, олово 14,2%, кадмій 10,8% | 65,5 | Т, П, М | Токсичний | Сплав Вуда | |
| натрій 99%, талій 1% | 64 | Т | Хім.акт | Евтектичний сплав | |
| індій 51%, вісмут 32,5%, олово 16,5% Sn | 62 | М, Д | сплав Філдса | ||
| вісмут 50,0%, олово 12,5%, свинець 25%, кадмій 12,5% | 60,5 | Т, П, М, Ж | Токсичний | ||
| вісмут 53,5%, олово 19%, свинець 17%, ртуть 10,5% | 60 | Т | Токсичний | ||
| натрій 60%, ртуть 40% | 60 | Т | Хім. акт. Токсичний | ||
| натрій 80%, калій 20% | 58 | Т | Хім. акт. | ||
| вісмут 49,4%, індій 21%, свинець 18%, олово 11,6% | 57 | Т, П, М, Ж | Евтектичний сплав | ||
| ртуть 70%, натрій 30% | 55 | Т | Токсичний, реаг. з водою. | ||
| вісмут 42%, свинець 32%, ртуть 20%, кадмій 6% | 50 | Т | Токсичний | ||
| вісмут 36%, ртуть 30%, свинець 28%, кадмій 6% | 48 | Т | Токсичний | ||
| вісмут 47,7%, індій 19,1%, олово 8,3%, кадмій 5,3%, свинець 22,6% |
47 | Т, П, М, Ж | Токсичний | Евтектичний сплав | |
| вісмут 50%, олово 21,1%, кадмій 14,3%, свинець 20,5% | 45 | Т, П, М, Ж | Токсичний | Сплав Гутрі | |
| натрій 50%, ртуть 50% | 45 | Т | Хім. акт. | ||
| вісмут 40,2%, кадмій 8,1%, індій 17,8%, свинець 22,2%, олово 10,7%, талій 1% |
41,5 | Т, П, М, Ж | Токсичний | ||
| натрій 70%, калій 30% | 41 | Т | Хім.акт. | ||
| натрій 60%, калій 40% | 26 | Т | Хім. акт. | ||
| галій 95%, цинк 5% | 25 | 5,95 | Т | ||
| натрій 85,2%, ртуть 14,8% | 21,4 | Т | Хім.акт. | ||
| галій 92%, олово 8% | 20 | Т | |||
| натрій 56%, калій 44% | 19 | Т | Хім. акт. | ||
| калій 90%, натрій 10% | 17,5 | Т | Хім. акт. | ||
| галій 82%, олово 12%, цинк 6% | 17 | 6,13 | Т | ||
| галій 76%, індій 24% | 16 | 6,235 | Т | ||
| галій 67%, індій 29%, цинк 4% | 13 | 6,355 | Т | ||
| калій 50%, натрій 50% | 11 | Т | Хім. акт. | ||
| галій 67%, індій 20,5%, олово 12,5% | 10,6 | Т | |||
| калій 60%, натрій 40% | 5 | Т | Хім. акт. | ||
| галій 62%, індій 25%, олово 13% | 4,85 | 6,44 | Т | ||
| галій 61%, індій 25%, олово 13%, цинк 1% | 3 | 6,4 | Т | Російський сплав | |
| калій 70%, натрій 30% | −3,5 | Т, Л | Хім. акт. | ||
| рубідій 91,8%, натрій 8,2% | −4,5 | 1,485 | Т | Хім. акт. | |
| калій 80%, натрій 20% | −10 | 0,878 | Т, Л | Хім. акт. | |
| калій 78%, натрій 22% | −11,4 | Т, Л | Хім. акт. | ||
| калій 77,3%, натрій 22,7% | −12,5 | 0,882 | Т, Л, І | Хім. акт. | |
| цезій 93%, натрій 7% | −28 | 1,765 | Т, І | Хім. акт. | |
| цезій 94,5%, натрій 5,5% | −30 | 1,778 | Т, І | Хім. акт. | |
| ртуть 97,2%, натрій 2,8% | −48,2 | 13,16 | Т | Реаг. з водою. | |
| ртуть 91,44%, талій 8,56% | −61 | 13,45 | Т | Найлегкоплавкіша амальгама | |
| натрій 12%, калій 47%, цезій 41% | −78 | 1,28 | Т, І | Реаг. з водою. | Радянський сплав |
Примітка: Декілька різних Tпл для одного і того ж сплаву — результат різночитань джерел даних, а через косу риску вказані температури солідус і ліквідус.
Позначення:
- Т — теплоносій
- П — припій
- М — модельний ливарний сплав
- Ж — для датчиків пожежної сигналізації
- Л — лабораторний для абсолютування розчинників
- Д — у друкарській справі
- І — робоче тіло іонних ракетних двигунів
Області використання легкоплавких сплавів[ред. | ред. код]
У всіх областях застосування легкоплавких сплавів головною витребуваною властивістю є задана низька температура плавлення. Ця властивість, зокрема, використовується при паянні мікросхем, які можуть вийти з ладу через перегрівання якщо паяти звичайними припоями. Крім того, ці сплави повинні мати певну густину, границю міцності, хімічну інертність, вакуумну щільність, теплопровідність тощо. Основними галузями застосування легкоплавких сплавів є:
- Виробництво і застосування рідиннометалевих теплоносіїв в енергетиці і машинобудуванні.
- Виготовлення моделей, що виплавляються у ливарній справі.
- Системи раннього оповіщення займань (датчики температури, клапани пожежогасіння та ін).
- Термометрія (робоче тіло для термометрів різних типів).
- Вакуумна техніка (защільнення, паяні шви тощо).
- Мікроелектроніка (припої, покриття, датчики температури, плавкі запобіжники тощо).
- Медицина (фіксація кісток при переломах, протезування тощо)
- Використання розплаву як мастила у вузлах тертя.
Див. також[ред. | ред. код]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ а б ГОСТ 21930-76 Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия.
- ↑ ТУ 48-0220-40-90 Сплавы и припои на основе олова, свинца и индия для полупроводниковой техники. Технические условия.
- ↑ ТУ 92-922-1-99-84 Особолегкоплавкий припой марки ПОСВ 33.
- ↑ а б в г д Коган, 1980.
- ↑ ТУ 6-09-4065-88 Сплав Розе чистый. Технические условия.
Джерела[ред. | ред. код]
- Коган В. А. Справочник по металлам и сплавам для полиграфистов. — М. : Книга, 1980. — 208 с.
- Физические величины. Справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М. : Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Рабинович В. А., Хавин В. Я. Краткий химический справочник. — Л. : Химия, 1991. — 432 с.
- Перельман В. И. Краткий справочник химика. — М. : Госхимиздат, 1963. — 624 с.
- Справочник по пайке / Под ред. И. Е. Петрухина. — изд 3-е, перераб. и доп. — М., 2003. — 480 с.
Посилання[ред. | ред. код]
- Легкоплавкі і м'які припої [Архівовано 25 вересня 2013 у Wayback Machine.] (рос.)
- Таблиці спеціальних сплавів і припоїв [Архівовано 14 грудня 2011 у Wayback Machine.](англ.)
- Сплав металів, у рідкому стані при кімнатній температурі [Архівовано 17 грудня 2013 у Wayback Machine.](англ.)
- Хімічний склад і температура плавлення деяких легкоплавких сплавів [Архівовано 25 вересня 2013 у Wayback Machine.] (рос.)
- Припої. Які бувають припої і які у них властивості? [Архівовано 23 вересня 2013 у Wayback Machine.] (рос.)