Свинцовые сплавы

Свинец легко сплавляется со многими металлами, образуя сплавы с новыми свойствами, необходимыми для промышленного производства. Различают два основных вида сплавов – это высоколегированные и низколегированные. В первом случае, сплавы из свинца содержат большое количество добавок, которые усиливают антифрикционные свойства материала и делают его более твердым и прочным. Низколегированные сплавы, напротив, содержат лишь незначительное количество примесей, зачастую из олова, кадмия, сурьмы или меди. Такие добавки повышают стойкость сплава к коррозии, а также усиливают его прочность и текучесть. Наиболее распространенные свинцовые сплавы, это:

· Пьютер. Сплав на основе свинца (10-15%) и олова (85-90%). Этот сплав имеет низкую стоимость и легко поддается обработке. Свинцовый сплав на основе олова широко используется при производстве силовых и низковольтных кабелей, домашней утвари, а также в художественном литье. Температура плавления около 170—230 °C — в зависимости от процентного содержания компонентов.

· Припой. Свинцовый сплав на основе сурьмы (33%) и свинца (67%). Получил широкое распространение в электротехнике, при производстве кабелей, аккумуляторов, а также типографского шрифта.

Припои принято делить на две группы — мягкие и твёрдые. К мягким относятся припои с температурой плавления до 300 °C, к твёрдым — выше 300 °C. Кроме того, припои существенно различаются по механической прочности. Мягкие припои имеют предел прочности при растяжении 16—100 МПа, а твёрдые — 100—500МПа.

Мягкими припоями являются оловянно-свинцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС-10) до 90% (ПОС-90), остальное свинец. Проводимость этих припоев составляет 9—15% чистой меди. Большое количество оловянно-свинцовых припоев содержит небольшой процент сурьмы (такие припои обозначаются ПОССу).

Наиболее распространёнными твёрдыми припоями является медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр) с различными добавками.

Появление гибридной технологии для создания электронных плат обусловило появление нового типа припоев: так называемых паяльных паст, пригодных как для обычной, так и трафаретной пайки элементов гибридных схем. Паяльные пасты представляют собою сложную дисперсию, в которой дисперсной фазой являются микро- и наноразмерные частицы припоя и, возможно, твёрдых компонентов флюса, а дисперсной средой являются жидкие компоненты флюса и летучие растворители.

· Баббиты. Многокомпонентные сплавы, основу которых составляет свинец (80%), сурьма (15%) и олово (5%). Баббит является антифрикционным сплавом, который используется при производстве подшипников. Сплав на основе свинца, олова и сурьмы обеспечивает более высокую вязкость и рабочую температуру, а также низкий коэффициент трения, что позволяет изготавливать подшипники для дизельных двигателей и железнодорожного транспорта.

Существуют также свинцовые сплавы с ртутью, кадмием и висмутом, а также другими элементами, обеспечивающими широкое применение свинца в автомобильном, промышленном и строительном производстве.

Основные легирующие элементы -Sn, Sb, Cu, Bi, Hg. Характеризуются низкой температурой плавления (48-320 °С), невысокими прочностью и твердостью, высокой пластичностью. коррозионной стойкостью в разбавленных. растворах кислот, в среде H₂S, SO₂, SO₃ или С1₂ (при температурах 100°С); имеют хорошие литейные свойства, хорошо смачивают обычное и оцинкованное Fe, Ni, сплавы Fe и Си. Мн. металлы образуют с Рb эвтектику. некоторые металлы (гл. обр. щелочные и щелочно-земельные)- устойчивые интерметаллич. соединения-плюмбиды (напр., Na₂Pb, Mg₂Pb, La₂Pb), тяжелые металлы-легкоплавкие эвтектики (напр., Pb-Bi, Pb-Cd, Pb-Sn); твердые растворы с легирующими металлами образуются редко.

Получают свинца сплавы сплавлением исходных металлов или их лигатур (при введении тугоплавких легирующих элементов), а также восстановлением расплава СаС1₂ лигатурой Pb-Na. свинца сплавы изготовляют в виде чушек, пластин, прутков, трубок, проволоки и ленты. Большинство свинца сплавы хорошо обрабатывается давлением(прокаткой, ковкой, прессованием) и резанием. Подразделяются на обрабатываемые и не обрабатываемые давлением.

К обрабатываемым давлением относят низколегированные свинца сплавы, содержащие один из элементов-Sn (до 2%), Sb (до 0,5%), Cd (до 0,25%) или Си и Fe (до 0,06% каждого). Используют такие свинца сплавы для изготовления оболочек элект-рич., телефонных и др. кабелей; в последние годы их заменяют более дешевыми А1 и

Не обрабатываемые давлением свинца сплавы по назначению делят на антифрикционные (баббиты), типографские, припои и легкоплавкие.

Баббиты-свинца сплавы, легированные Sn, Sb, Cu, Ca, Na и др. элементами (от 15-17% и менее). По температуре плавления (240-320 °С), твердости (НВ 22-32), коэффициент трения со смазкой (а 0,004-0,007) они близки к оловянным баббитам (см. Олова сплавы), уступая им в ~1,5 раза по теплопроводности и в ~1,5-2 раза по сопротивлению износу. Структура баббитов содержит твердую (соед. SnSb, Cu₆Sn₅, Pb₃Ca и др.) и мягкую (твердый раствор на основе Рb) составляющие. Первая обеспечивает низкий коэффициент трения, вторая-хорошую обрабатываемость в местах трения. Такие сплавы-антифрикционные материалы, применяются в машиностроении в узлах трения малой и средней погруженности, на городском и железнодорожном транспорте, заменяя дорогие и дефицитные оловянные баббиты.

Типографские свинца сплавы, известные более 500.дет, содержат до 20-23% Sb, 5-7% Sn, 1-4,5 As и 1% Си. Отличаются высокой жидкотекучестью и малой усадкой при кристаллизации, твердостью (НВ 17-28), постоянным составом после многократной переплавки; устойчивы против коррозии в контакте с красками и смывающими растворами. Применяют их для отливки шрифтов ручного и машинного набора, пробельного материала, линеек и стереотипов.

Припои на основе свинца сплавы содержат Sn, Cd, Bi, Ag, In и Р (от 1,3-1,7 до 49-51%), имеют низкие температурыплавления (от 90-142 °С с Sn, Cd, Bi и до 220-310 °С с Sn, Ag, In и P). Применяют при низкотемпературной пайке Fe, сталей, Ni, Си и ее сплавов. Места спайки с Си и сплавами Cu-Zn имеют низкую коррозионную стойкость во влажной атмосфере и при наличии конденсата используются только с лакокрасочными защитными покрытиями; места спайки с припоями, содержащими In и Р, в защите от коррозии не нуждаются. Отдельные припои, содержащие Ag, Sn, Cu и Ni, применяют для пайки изделий криогенной техники.

Легкоплавкие свинца сплавы (т. пл. 48-96 °С) содержат Bi, Sn, Cd и Hg; по составу отвечают тройным и более сложным эвтектикам. Напр., сплав Вуда (25% Рb, по 12,5% Sn и Cd, остальное-Bi) с т. пл. 69 °С близок по составу к четверной эвтектике (Pb₃Bi + Bi + Cd + Sn). Используются в электротехнике, системах пожарной сигнализации (плавкие предохранители) и медицине.

Недостатки многих свинца сплавы-наличие в составе дорогих и дефицитных элементов (As, Sb, Sn и др.) и токсичность паров.

Дата добавления: 2015-07-08