Припой ПОС 30

Припой ПОС 30 — оловянно-свинцовый бессурьмянистый припой, содержащий около 30 % олова и 70 % свинца. Относится к группе мягких низкотемпературных припоев с температурой ликвидуса 256 °С. Марка регламентирована ГОСТ 21930-76 (химический состав, чушки) и ГОСТ 21931-76 (полуфабрикаты: проволока, пруток, лента, трубка, порошок). ПОС 30 применяется для пайки и лужения деталей из меди, латуни, стали, оцинкованного железа и белой жести в машиностроении, электротехнике и приборостроении.

Химический состав припоя ПОС 30 по ГОСТ 21930-76

Маркировка расшифровывается следующим образом: «П» — припой, «О» — олово, «С» — свинец, «30» — номинальная массовая доля олова в процентах. ПОС 30 относится к бессурьмянистым припоям — сурьма присутствует только как допустимая примесь, а не как легирующая добавка.

Согласно таблице химического состава ГОСТ 21930-76, содержание основных компонентов и предельно допустимых примесей в припое ПОС 30 составляет:

По требованию потребителя массовая доля мышьяка в ПОС 30 может быть ограничена до 0,01 % (примечание 1 к таблице ГОСТ 21930-76). Олово в сплаве повышает прочность и жёсткость паяного соединения, тогда как свинец обеспечивает пластичность и снижает температуру плавления. Малое количество примесей в пределах нормы не оказывает существенного влияния на эксплуатационные свойства припоя.

Температура плавления оловянно-свинцового припоя ПОС 30

Сплав олова и свинца не является чистым металлом, поэтому плавление происходит не при одной фиксированной температуре, а в определённом интервале. Этот интервал ограничен двумя характерными точками, определяемыми по фазовой диаграмме системы Sn–Pb.

Солидус — температура, при которой припой начинает переходить из твёрдого состояния в пастообразное. При 183 °С в сплаве появляется жидкая фаза за счёт плавления эвтектической составляющей. Эта точка совпадает с эвтектической температурой системы Sn–Pb и одинакова для всех оловянно-свинцовых припоев от ПОС 10 до ПОС 61.

Ликвидус — температура, при которой весь объём припоя полностью переходит в жидкое состояние. У ПОС 30 она составляет 256 °С, что выше, чем у ПОС 40 (238 °С) и значительно выше, чем у ПОС 61 (190 °С). Это связано с меньшим содержанием олова: чем дальше состав сплава от эвтектической точки (61,9 % Sn), тем шире интервал кристаллизации и выше ликвидус.

Широкий интервал кристаллизации (73 °С) означает, что при остывании припой длительное время находится в пастообразном (кашицеобразном) состоянии. Это предъявляет повышенные требования к неподвижности паяемых деталей во время затвердевания шва: любое смещение в этом интервале приведёт к нарушению структуры соединения.

Физико-механические свойства припоя ПОС 30

Справочные данные о физических и механических свойствах оловянно-свинцовых припоев приведены в Приложении 1 (справочное) ГОСТ 21930-76. Ниже даны характеристики ПОС 30 при нормальных условиях (20 °С):

ПОС 30 — мягкий припой с невысокой прочностью на разрыв, но хорошей пластичностью. Относительное удлинение 50 % указывает на высокую деформируемость паяного шва, что важно для соединений, испытывающих термоциклические нагрузки. По механическим характеристикам ПОС 30 занимает промежуточное положение между ПОС 40 и ПОС 10: уступает ПОС 40 по прочности, но превосходит ПОС 10.

Область применения припоя ПОС 30

Согласно Приложению 2 (рекомендуемое) ГОСТ 21930-76, ПОС 30 предназначен для лужения и пайки в следующих областях:

Пайка деталей из меди и её сплавов

ПОС 30 обеспечивает надёжное смачивание медных поверхностей. Расплав припоя хорошо растекается по чистой меди и латуни, заполняя зазоры между соединяемыми деталями. Используется для пайки медных труб, электрических контактов, теплообменных элементов. При пайке меди рекомендуется применение канифольного или другого неагрессивного флюса.

Пайка деталей из оцинкованного железа и белой жести

ПОС 30 подходит для создания герметичных швов на изделиях из оцинкованной стали. Цинковое покрытие хорошо смачивается оловянно-свинцовым сплавом, что обеспечивает прочное и плотное соединение. Этот вид пайки применяется при монтаже вентиляционных коробов, водосточных систем, кожухов оборудования.

Лужение и пайка в электротехнике

В электротехнической промышленности ПОС 30 применяется для лужения контактных поверхностей, пайки проводов, бандажной проволоки электромоторов. Паяные соединения обеспечивают надёжный электрический контакт с приемлемым переходным сопротивлением. Для пайки ответственных электронных компонентов, чувствительных к перегреву, более предпочтителен ПОС 61 с его меньшим интервалом кристаллизации.

Общее машиностроение

В машиностроении ПОС 30 используется для лужения и пайки деталей неответственного назначения, гибких шлангов, крепёжных элементов, радиаторных сборок. Применяется как при ручной, так и при механизированной пайке. По сравнению с ПОС 40 и ПОС 61, данный припой экономически выгоднее за счёт меньшего содержания олова.

Формы поставки припоя ПОС 30 по ГОСТ 21931-76

Полуфабрикаты из оловянно-свинцовых припоев производятся в соответствии с ГОСТ 21931-76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия». ПОС 30 поставляется в следующих формах:

Чушка припойная ПОС 30

Литые слитки прямоугольной формы массой до 24 кг. На лицевой поверхности каждой чушки выбивается обозначение марки и номер плавки. Условное обозначение: Припой Ч ПОС 30 ГОСТ 21930-76. Чушки — основная форма поставки для предприятий, самостоятельно изготавливающих полуфабрикаты нужной конфигурации.

Пруток припойный ПОС 30

Прутки производятся в нескольких вариантах сечения:

Стандартная длина прутка — 400–500 мм. Упаковка — пачки массой до 10–15 кг. Условное обозначение прутка круглого сечения диаметром 8 мм: Припой ПтКР 8,0 ПОС 30 ГОСТ 21931-76.

Проволока припойная ПОС 30

Проволока круглого сечения диаметром от 0,5 до 7,0 мм. Поставляется в бухтах или на катушках. Длина отрезка проволоки — не менее 20 м (требование ГОСТ 21931-76, п. 1.7). Условное обозначение проволоки диаметром 2 мм: Припой Прв КР2 ПОС 30 ГОСТ 21931-76. Проволока — наиболее востребованная форма для ручной пайки паяльником.

Трубка припойная с канифольным наполнителем

Трубка из припоя ПОС 30 с внутренним заполнением сосновой канифолью. Наружный диаметр — от 1,0 до 5,0 мм. Канифоль выполняет роль флюса: при нагреве она расплавляется раньше припоя, очищает поверхность от оксидов и обеспечивает смачивание. Условное обозначение трубки диаметром 3 мм: Припой Т 3 ПОС 30 ГОСТ 21931-76.

Лента припойная ПОС 30

Лента толщиной от 0,8 до 5,0 мм и шириной от 8,0 до 50 мм. Длина отрезка ленты — не менее 10 м. Применяется при механизированной пайке, а также для лужения поверхностей большой площади.

Порошок припойный ПОС 30

Порошкообразный припой с нормируемым гранулометрическим составом (ГОСТ 21931-76, п. 1.8). Порошок используется в составе паяльных паст — смесей припоя с флюсом и связующим веществом. Паяльные пасты применяются при групповой пайке методом оплавления в печи.

Условные обозначения марки ПОС 30

Примеры условных обозначений припоя ПОС 30 в различных формах поставки приведены в таблице:

Сравнение ПОС 30 с другими оловянно-свинцовыми припоями

Для правильного выбора марки припоя при проектировании паяных соединений полезно сопоставить основные параметры ПОС 30 с ближайшими аналогами по составу — ПОС 40 и ПОС 10.

Из таблицы видно, что ПОС 30 по своим температурным характеристикам занимает промежуточное положение между ПОС 40 и ПОС 10. Существенное отличие от ПОС 10 — наличие эвтектической составляющей (солидус 183 °С), обеспечивающей начало плавления при относительно невысокой температуре. По прочности ПОС 30 незначительно уступает ПОС 40, но при этом дешевле из-за меньшего расхода олова.

Технологические особенности пайки припоем ПОС 30

Выбор флюса для ПОС 30

Для пайки припоем ПОС 30 применяются стандартные флюсы для мягких оловянно-свинцовых припоев. Выбор флюса определяется материалом паяемых деталей:

Для пайки меди, латуни и бронзы достаточно нейтральных флюсов на основе канифоли (спирто-канифольные растворы). Для пайки стали, оцинкованного железа и никелированных поверхностей применяют активные флюсы на основе хлорида цинка (паяльная кислота) или аналогичные. После пайки активным флюсом обязательна тщательная промывка изделия для удаления остатков коррозионно-активных веществ.

Рабочая температура паяльного инструмента

Поскольку температура ликвидуса ПОС 30 составляет 256 °С, жало паяльника или температура в зоне пайки должна быть выше этого значения — ориентировочно 280–320 °С. Это обеспечивает полное расплавление припоя и достаточную жидкотекучесть для заполнения зазоров. Чрезмерный перегрев нежелателен, так как ускоряет окисление поверхности расплава и увеличивает испарение свинца.

Широкий интервал кристаллизации — практические следствия

Интервал кристаллизации ПОС 30 (73 °С) — самый широкий среди бессурьмянистых припоев группы ПОС. В диапазоне температур от 256 °С до 183 °С припой находится в двухфазном (пастообразном) состоянии. Это имеет два практических следствия:

Во-первых, соединяемые детали должны оставаться неподвижными в течение всего времени затвердевания, иначе паяный шов будет иметь рыхлую крупнозернистую структуру с пониженной прочностью. Во-вторых, пастообразное состояние удобно при лужении — припой можно наносить и растирать по поверхности, формируя равномерное покрытие.

Требования безопасности при работе с ПОС 30

Свинец, составляющий основную массу припоя ПОС 30 (около 70 %), относится к веществам I класса опасности. При нагреве оловянно-свинцовых припоев до рабочей температуры происходит выделение паров свинца и его оксидов в воздух рабочей зоны. Длительное воздействие свинца на организм приводит к поражению нервной системы, кроветворных органов и почек.

Основные меры безопасности при работе с ПОС 30 включают: обеспечение местной вытяжной вентиляции на рабочих местах пайки; использование средств индивидуальной защиты органов дыхания (респираторы); соблюдение правил личной гигиены — мытьё рук перед приёмом пищи, запрет на хранение продуктов на рабочем месте; проведение периодического контроля содержания свинца в воздухе рабочей зоны. Предельно допустимая концентрация свинца в воздухе рабочей зоны — 0,01 мг/м³.

Хранение и маркировка чушек ПОС 30

Хранение оловянно-свинцовых припоев осуществляется в крытых складских помещениях, защищённых от атмосферных осадков. На каждой чушке выбиты: товарный знак изготовителя, обозначение марки припоя (цифрами «30»), номер плавки. Чушки транспортируются без упаковки в виде транспортных пакетов, обвязанных стальной упаковочной лентой по ГОСТ 3560, или в контейнерах по ГОСТ 18477. Масса одного пакета — не более 1250 кг.

Проволока и трубка поставляются на катушках или в бухтах. Прутки упаковываются в бумажные пачки. Каждая единица упаковки сопровождается документом о качестве с указанием марки припоя, номера плавки и результатов анализа химического состава.