Олово О1пч

Олово О1пч — марка технически чистого олова повышенной чистоты, выпускаемая по межгосударственному стандарту ГОСТ 860-75. Индекс «пч» указывает на пониженное содержание примесей, что делает этот металл пригодным для контакта с пищевыми продуктами, электроники и гальваники. Содержание основного элемента (Sn) в марке О1пч составляет не менее 99,915 %, а суммарная массовая доля примесей не превышает 0,085 %. Ниже рассмотрены химический состав, физические свойства, формы поставки и условия приёмки олова данной марки.

Химический состав олова О1пч по ГОСТ 860-75

Массовая доля олова в марке О1пч определяется расчётным путём — по разности между 100 % и суммой установленных массовых долей контролируемых примесей. ГОСТ 860-75 нормирует содержание восьми примесных элементов. Их предельные значения приведены в таблице.

Примечание. Сумма максимально допустимых значений отдельных примесей арифметически превышает 0,085 %, поскольку на практике все примеси одновременно не находятся на верхнем пределе. ГОСТ нормирует как каждый элемент в отдельности, так и их суммарное содержание.

По требованию потребителя массовая доля висмута может быть дополнительно ограничена. Повышенное содержание Bi увеличивает хрупкость металла и затрудняет пластическую деформацию, что критично при прокатке фольги и штамповке изделий.

Влияние примесей на свойства олова

Каждая из контролируемых примесей оказывает специфическое влияние на технологические и эксплуатационные характеристики олова. Понимание этих эффектов помогает технологу выбрать оптимальную марку для конкретного процесса.

Свинец (Pb) — наиболее критичная примесь с точки зрения пищевой безопасности. Свинец токсичен, поэтому для лужения тары под пищевые продукты используют олово с минимальным содержанием Pb. В марке О1пч свинца допускается не более 0,025 %, что вдвое ниже по сравнению с О2 (до 0,25 %). В гальванических процессах присутствие свинца ухудшает внешний вид покрытий — появляются тёмные пятна и неравномерность осаждения.

Висмут (Bi) — повышает хрупкость олова, снижая его способность к пластической деформации. Даже сотые доли процента висмута заметно влияют на обрабатываемость давлением. При содержании Bi свыше 0,01 % возрастает склонность к трещинообразованию при прокатке фольги. С другой стороны, примесь висмута замедляет переход β-Sn → α-Sn (оловянную чуму), что является положительным фактором при хранении.

Сурьма (Sb) — повышает твёрдость олова. В малых количествах (до 0,015 %) влияние незначительно, но в марках О3 и О4 повышенное содержание сурьмы делает металл более жёстким. Как и висмут, сурьма тормозит оловянную чуму. Для гальванического осаждения избыток Sb нежелателен — он нарушает структуру электролитического покрытия.

Медь (Cu) — образует с оловом интерметаллиды (Cu₆Sn₅, Cu₃Sn), которые повышают твёрдость. При содержании до 0,01 % это влияние практически неощутимо. В паяльных процессах избыток меди может привести к образованию хрупких фаз в зоне соединения.

Железо (Fe) — образует с оловом соединение FeSn₂, вкрапления которого ухудшают качество поверхности при горячем лужении. Для марки О1пч установлен самый жёсткий предел — 0,009 %.

Мышьяк (As) — токсичный элемент, содержание которого ограничивается прежде всего по санитарным требованиям. В технологическом отношении мышьяк повышает хрупкость оловянных покрытий.

Сера (S) — может вызывать питтинговую коррозию оловянного покрытия, особенно в кислых средах. По требованию потребителя содержание серы может быть дополнительно ограничено.

Физические свойства олова

Олово — пластичный металл серебристо-белого цвета. В обычных условиях устойчива β-модификация (белое олово) с тетрагональной кристаллической решёткой. При температуре ниже +13,2 °C термодинамически стабильна α-модификация (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза. Переход β → α сопровождается увеличением объёма примерно на 25 % и разрушением металла в порошок — это явление известно как «оловянная чума».

Характерная особенность олова — при изгибе прутка слышен так называемый «оловянный крик» — звук трения кристаллитов друг о друга. Этот признак используется для экспресс-идентификации металла.

Механические свойства олова О1пч

Олово — мягкий и пластичный металл. Предел прочности на разрыв литого олова составляет 19–21 МПа, относительное удлинение — 45–60 %. Для сравнения: у свинца предел прочности около 12–13 МПа, а у алюминия — около 70–80 МПа (в отожжённом состоянии). Олово легко режется ножом, поддаётся штамповке, вырубке и прокатке при комнатной температуре. Оловянную фольгу можно получить прокаткой до толщины порядка 5 мкм.

Модуль упругости олова составляет 55 ГПа при 0 °C и снижается до 48 ГПа при 100 °C — это значительно ниже, чем у большинства конструкционных металлов. Поэтому олово не применяется как самостоятельный конструкционный материал. Его ценность — в защитных, антикоррозионных и антифрикционных свойствах.

При температуре выше 170 °C олово становится хрупким, что связано с перестройкой кристаллической структуры. Это учитывают при выборе температурных режимов лужения и пайки.

Оловянная чума и условия хранения

Переход белого олова в серое при температурах ниже +13,2 °C протекает крайне медленно в чистом металле, однако резко ускоряется при −33 °C и в присутствии зародышей α-Sn. Наличие примесей (Bi, Sb, Pb) тормозит этот процесс. Тем не менее на практике оловянные изделия и слитки следует хранить при температуре выше +15 °C. При обнаружении пятен серого олова на поверхности чушки её направляют на переплавку.

Отличие олова О1пч от марок О1 и О2

ГОСТ 860-75 устанавливает шесть марок олова: ОВЧ 000, О1пч, О1, О2, О3 и О4. Принципиальная разница между ними — в допустимом содержании примесей.

Марка О1пч отличается от О1 прежде всего пониженным содержанием свинца (0,025 против 0,04 %) и висмута (0,01 против 0,015 %), что важно при использовании олова в пищевой промышленности. Марка О2 допускает значительно больше примесей и используется там, где предельная чистота не критична, — например, в производстве технических припоев.

Формы поставки олова О1пч

Олово марки О1пч поставляется в нескольких стандартных формах. Выбор зависит от технологического процесса потребителя.

Чушка оловянная

Чушка — основная форма поставки олова. Представляет собой слиток трапециевидного сечения массой 22–25 кг, отливаемый в изложницу. Форма и размеры чушек регламентированы ГОСТ 860-75 (чертежи 1 и 2). На каждой чушке должны быть отлиты или выбиты: марка олова и номер плавки. По согласованию допускается маркировка только верхних чушек пакета.

Пруток оловянный

Прутки круглого сечения диаметром 8 мм, длиной 400 ± 20 мм. Удобны для ручной и механизированной пайки, лужения, дозирования металла в тигельных ваннах.

Проволока оловянная

Оловянная проволока диаметром от 0,5 до 6 мм. Применяется в автоматизированных линиях пайки, для изготовления предохранителей и в радиоэлектронике.

Аноды оловянные

Плоские пластины прямоугольного сечения, предназначенные для электролитического оловянирования в гальванических ваннах. Аноды из марки О1пч обеспечивают равномерное растворение и чистоту покрытия. Подробнее об оловянных анодах — в соответствующем разделе каталога.

Блок оловянный

Крупный слиток массой существенно больше чушки. Размеры блока по ГОСТ 860-75: длина — не более 1500 мм, ширина — не более 1000 мм, высота — не более 500 мм. Используется при крупнотоннажном потреблении.

Приёмка и контроль качества

Порядок приёмки олова О1пч определён разделом 2 ГОСТ 860-75.

Формирование партии

Партией считается любое количество олова одной марки, оформленное одним документом о качестве. Документ о качестве должен содержать: наименование и товарный знак предприятия-изготовителя, наименование продукции, марку олова, результаты анализа, номер партии, количество мест в партии и обозначение стандарта.

Отбор проб для анализа

Для определения химического состава олова марок О1пч, О1, О2, О3 и О4 от каждой партии отбирают каждую 80-ю чушку и каждый 3-й блок, но не менее трёх штук. Контроль качества поверхности проводится на каждом блоке, каждом прутке и на верхних чушках пакета, при этом проверяют не менее 5 % от общего количества чушек. При несоответствии результатов анализа хотя бы по одному показателю проводят повторный анализ на удвоенной выборке от той же партии.

Методы определения химического состава

Определение химического состава выполняют по ГОСТ 15483.0-78 – ГОСТ 15483.11-78. Допускаются иные методы, не уступающие по точности указанным. На предприятии-изготовителе контроль состава проводится на пробе, отобранной от жидкого металла. Для спектральных методов в форму из нержавеющей стали отливают девять стержней диаметром 7–8 мм, длиной 75–80 мм, отбираемых в начале, середине и конце розлива.

Условное обозначение при заказе

Условное обозначение олова включает: наименование продукции, вид изделия (Ч — чушка, Б — блок, ПТ — пруток), марку и обозначение стандарта. Примеры:

Применение олова О1пч в промышленности

Области применения олова повышенной чистоты определяются его коррозионной стойкостью, нетоксичностью, пластичностью и низкой температурой плавления.

Лужение консервной жести

Основной потребитель олова О1пч — производство белой жести. Тонкий слой олова (толщиной порядка единиц микрометров) наносят на стальной лист методом горячего окунания или электролитическим способом. Покрытие защищает сталь от коррозии и обеспечивает безопасность контакта с пищевыми продуктами. Именно пониженное содержание свинца и мышьяка в марке О1пч делает её пригодной для пищевой тары.

Гальваническое оловянирование

В электролитических ваннах аноды из олова О1пч растворяются равномерно, обеспечивая стабильный состав электролита и качественное покрытие деталей. Оловянные покрытия применяют для защиты электрических контактов, деталей радиоэлектроники, крепежа и фурнитуры.

Пайка в электронике

Чистое олово используется при производстве бессвинцовых припоев и как самостоятельный паяльный материал. Низкая температура плавления (231,9 °C) снижает термическое воздействие на электронные компоненты. Олово О1пч применяется там, где требования к чистоте шва особенно жёсткие — в приборостроении, телекоммуникационном оборудовании, медицинской электронике.

Производство сплавов

Олово О1пч служит основой или компонентом ряда промышленных сплавов: оловянных бронз (БрОФ, БрОЦС), баббитов на оловянной основе (Б83, Б88), низкотемпературных сплавов. Чистота исходного олова напрямую влияет на свойства конечного сплава.

Лужение и защита металлоизделий

Помимо промышленного лужения жести, олово О1пч используется для ручного лужения медной и латунной посуды, ремонта ёмкостей, не работающих под давлением, покрытия деталей трубопроводов питьевого водоснабжения. Оловянное покрытие создаёт на поверхности стали или меди тонкую (1–5 мкм) плёнку, устойчивую к органическим кислотам и не влияющую на вкусовые качества продуктов.

Особенности работы с оловом О1пч

Подготовка поверхности перед лужением

Перед нанесением оловянного покрытия поверхность детали должна быть обезжирена и протравлена. Остатки окислов, масел или посторонних загрязнений приводят к непролуженным участкам и отслоению покрытия. При горячем лужении температура расплава поддерживается в диапазоне 260–300 °C. Перегрев выше 300 °C вызывает интенсивное окисление расплава и увеличивает расход металла на угар.

Плавка и литьё

Олово плавят в графитовых или стальных тиглях. Перед разливкой с поверхности расплава удаляют окисную плёнку (съём). Литьё проводят в предварительно разогретые изложницы. Благодаря низкой температуре плавления (231,9 °C) и хорошей жидкотекучести олово заполняет формы сложной конфигурации. При изготовлении анодов и прутков особое внимание уделяют устранению пористости — газовые включения снижают равномерность электролитического растворения.

Хранение оловянных изделий

Оловянные чушки, прутки и аноды хранят в закрытых вентилируемых помещениях или под навесами. Температура хранения — не ниже +15 °C (для предотвращения оловянной чумы). Контакт с влагой не вызывает коррозии, однако длительное воздействие конденсата в присутствии кислот (например, при хранении вблизи аккумуляторных) может привести к поверхностному потемнению. Олово не требует специальных мер защиты от атмосферной коррозии.

Упаковка, маркировка и транспортирование

Чушки олова формируются в пакеты. Масса брутто пакета — не более 1,0 т (по ГОСТ 860-75, п. 4.7). Допускается также отгрузка в контейнерах. Перевозка осуществляется в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов. Транспортная маркировка — по ГОСТ 14192 с указанием марки олова, даты изготовления и обозначения стандарта.

Требования к поверхности чушек и блоков

Поверхность чушек и блоков олова О1пч должна быть чистой. Не допускаются глубокие трещины, шлаковые и инородные включения. Наличие на поверхности усадочных раковин, складок и лёгкой рябизны браком не является — это нормальные следы кристаллизации. Проверке качества поверхности подвергают каждый блок, каждый пруток и не менее 5 % чушек от общего количества в партии.

Безопасность при работе с оловом

Олово относится к малотоксичным металлам (класс опасности 4 по ГОСТ 12.1.007). При обычных условиях хранения и применения, в том числе в расплаве при температуре до 600 °C, вредные примеси не выделяются в воздух рабочей зоны в объёмах, превышающих ПДК (по ГОСТ 12.1.005). Олово нетоксично при контакте с кожей и при случайном проглатывании малых количеств.

Однако длительное (в течение 15–20 лет) воздействие оловянной пыли оказывает фиброгенное действие на лёгкие и может вызвать профессиональное заболевание — станноз (вид пневмокониоза). Поэтому при работах, связанных с образованием оловянной пыли (шлифовка, полировка, дробление отходов), необходимы средства индивидуальной защиты органов дыхания и местная вытяжная вентиляция.

При плавке олова следует избегать перегрева расплава, так как при температурах выше 600 °C возможно выделение аэрозолей окиси олова. Работы с расплавом проводят в хорошо вентилируемых помещениях с контролем ПДК в рабочей зоне.

Хранение олова — в закрытых вентилируемых помещениях или под навесами при температуре выше +15 °C.

Коррозионная стойкость олова

При комнатной температуре олово практически не окисляется на воздухе — как сухом, так и влажном — благодаря тонкой плотной плёнке оксида SnO₂ на поверхности. Металл устойчив к воздействию пресной и морской воды, органических кислот (уксусной, лимонной, молочной), что обуславливает его применение в пищевой промышленности. Олово медленно растворяется в разбавленных минеральных кислотах (HCl, H₂SO₄) при комнатной температуре. В концентрированных щелочах при нагревании образуются станнаты с выделением водорода.

Поставки олова О1пч

Мы поставляем олово О1пч в чушках, прутках, проволоке, блоках и в виде оловянных анодов. Отгрузка — партиями по документу о качестве, содержащему результаты химического анализа. Форма поставки и объём согласовываются индивидуально.