Припой ПОССу 18-2

Припой ПОССу 18-2 — сурьмянистый оловянно-свинцовый сплав, разработанный преимущественно для нужд автомобилестроения. Маркировка расшифровывается следующим образом: ПОС — припой оловянно-свинцовый, Су — с добавкой сурьмы, 18 — массовая доля олова (%), 2 — массовая доля сурьмы (%). Основу сплава составляет свинец (остальное). Химический состав регламентирован ГОСТ 21930-76 (чушки) и ГОСТ 21931-76 (изделия — проволока, пруток, лента, трубка, порошок).

Сплав относится к группе сурьмянистых припоев (содержание Sb от 1 до 5 %). Не следует путать его с малосурьмянистой маркой ПОССу 18-0,5, в которой доля сурьмы составляет всего 0,05–0,5 %. Присутствие 1,5–2,0 % сурьмы повышает прочность и твёрдость паяного шва, но несколько снижает пластичность и смачивающую способность по сравнению с бессурьмянистыми аналогами.

Химический состав припоя ПОССу 18-2

Химический состав определён таблицей ГОСТ 21930-76. Основные компоненты и допустимые примеси приведены ниже.

* Примечание 2 к таблице ГОСТ 21930-76: в сурьмянистых припоях марок ПОССу 40-2, ПОССу 30-2 и ПОССу 18-2, применяемых в автомобилестроении, допускается массовая доля меди до 0,1 % и мышьяка до 0,05 %.

Влияние компонентов на свойства сплава

Олово обеспечивает смачиваемость паяемых поверхностей и растекаемость расплава. При содержании 17–18 % олова припой сохраняет удовлетворительную текучесть, хотя она ниже, чем у марок с более высоким содержанием Sn (например, ПОССу 30-2).

Свинец составляет основу сплава и определяет его высокую плотность (свыше 10 г/см³), а также обусловливает широкий интервал кристаллизации. Благодаря преобладанию свинца паяный шов устойчив к температурным нагрузкам в диапазоне эксплуатации автомобильных узлов.

Сурьма (1,5–2,0 %) повышает прочность на разрыв и твёрдость по сравнению с бессурьмянистыми марками. Однако при содержании сурьмы свыше 1 % снижается пластичность и ударная вязкость, а также ухудшается смачивающая способность припоя.

Физико-механические свойства сплава ПОССу 18-2

Данные приведены по справочному Приложению 1 к ГОСТ 21930-76 и подтверждены перекрёстной проверкой по нескольким независимым справочным изданиям.

Интервал кристаллизации и его значение

Интервал кристаллизации 84 °С (от 186 до 270 °С) является широким. Это означает, что в процессе остывания припой длительное время находится в кашеобразном (двухфазном) состоянии — когда часть сплава уже затвердела, а часть остаётся жидкой. На практике это имеет двоякое значение:

С одной стороны, широкий интервал позволяет формировать шов при температурах значительно ниже точки ликвидуса, что удобно при ручной пайке крупногабаритных деталей в автомобилестроении. Мастер может работать с пластичной массой, выравнивая и уплотняя шов.

С другой стороны, паяемые детали нельзя перемещать, пока температура не опустилась ниже 186 °С, иначе возникают микротрещины в кристаллизующемся шве, снижающие прочность соединения.

Область применения сурьмянистого припоя ПОССу 18-2

Согласно Приложению 2 (рекомендуемому) к ГОСТ 21930-76, основная область преимущественного применения припоя ПОССу 18-2 — пайка в автомобилестроении. Аналогичное назначение имеют близкие марки ПОССу 15-2 и ПОССу 10-2.

Припой используется для пайки соединений из меди, латуни, стали и других металлов в узлах, которые не несут значительных механических нагрузок, но подвергаются воздействию повышенных температур при эксплуатации. Типичные применения:

— пайка элементов радиаторов охлаждения двигателей и теплообменников;
— соединение медных и стальных трубопроводов автомобильных систем;
— герметизация швов в ёмкостях и корпусных деталях;
— лужение металлических поверхностей перед последующей пайкой или в целях антикоррозионной защиты.

Пониженное содержание олова (17–18 %) делает этот припой экономически выгодным для операций, где расход материала велик, а требования к электрическим характеристикам шва невысоки.

Формы поставки припоя ПОССу 18-2

Формы выпуска оловянно-свинцовых припоев определяются двумя стандартами: ГОСТ 21930-76 (чушки) и ГОСТ 21931-76 (изделия). Ниже перечислены основные виды продукции.

Чушки литые

Чушки — основная товарная форма для оптовых поставок. Форма и размеры чушек приведены в Приложении 3 к ГОСТ 21930-76 и предназначены для последующей переплавки потребителем. Чушки транспортируются пакетами, скреплёнными стальной лентой (ГОСТ 3560). На каждой чушке выбивается обозначение марки и номер плавки. Условное обозначение: Припой Ч ПОССу 18-2 ГОСТ 21930-76.

Пруток

Прутки выпускаются круглого, квадратного и трёхгранного сечения. Круглые прутки имеют диаметр от 8 до 15 мм, длина обычно составляет 400 мм. Прутки упаковываются в пачки и обёртываются бумагой (ГОСТ 10396 или ГОСТ 2228). Пример условного обозначения: Припой Пт КР 8,0 ПОССу 18-2 ГОСТ 21931-76.

Проволока

Проволока поставляется в мотках или на катушках. Диаметр проволоки составляет от 1,0 мм и выше. Длина отрезка в мотке — не менее 20 м (по ГОСТ 21931-76, п. 1.7). Проволока малого диаметра удобна для ручной пайки мелких деталей и дозированной подачи припоя.

Трубка с флюсовым наполнителем

Согласно ГОСТ 21931-76, припой может выпускаться в виде трубки с наполнителем из канифоли (ГОСТ 19113). Трубчатый припой упрощает процесс пайки, так как не требует отдельного нанесения флюса. Длина отрезка трубки в мотке — не менее 20 м.

Порошок

Порошковая форма применяется в специализированных технологиях — при изготовлении паяльных паст, а также для нанесения покрытий. Гранулометрический состав порошка должен соответствовать таблице 6 ГОСТ 21931-76. Порошок упаковывается в металлические банки.

Сравнение с близкими марками оловянно-свинцовых припоев

Для правильного выбора припоя полезно сравнить ПОССу 18-2 с ближайшими аналогами из того же семейства. Обе марки — ПОССу 18-0,5 и ПОССу 30-2 — имеют схожую область применения, но различаются по составу и свойствам.

Из таблицы видно, что при одинаковом содержании олова марка ПОССу 18-2 отличается от ПОССу 18-0,5 более высоким содержанием сурьмы, что обеспечивает лучшую стойкость к ползучести, но более низкую пластичность. Марка ПОССу 30-2 содержит больше олова, что улучшает смачиваемость и снижает температуру ликвидуса, однако стоит дороже.

Технологические рекомендации при пайке

Температурный режим

Рабочая температура пайки должна превышать температуру ликвидуса на 30–50 °С, то есть составлять ориентировочно 300–320 °С. При этих условиях припой обладает достаточной текучестью для заполнения зазоров и формирования качественного шва. Перегрев выше 350 °С нежелателен, поскольку приводит к окислению расплава и ухудшению смачиваемости.

Подготовка паяемых поверхностей

Перед пайкой поверхности необходимо очистить от окислов, жировых загрязнений, лакокрасочных покрытий и следов коррозии. Механическая зачистка выполняется абразивным инструментом или металлическими щётками. Зазор между деталями рекомендуется выдерживать в пределах 0,1–0,3 мм для обеспечения капиллярного затекания расплава.

Выбор флюса

Для пайки припоем ПОССу 18-2 применяются флюсы на основе хлористого цинка, канифольные флюсы (для меди и латуни) или кислотные составы (для стали). Остатки активных (кислотных) флюсов необходимо удалять после пайки, так как они вызывают коррозию. При использовании трубчатого припоя с канифольным наполнителем дополнительный флюс, как правило, не требуется.

Особенности работы с широким интервалом кристаллизации

Широкий интервал кристаллизации (84 °С) предъявляет особые требования к фиксации деталей в процессе остывания. Любое перемещение соединяемых элементов в температурном диапазоне от 270 до 186 °С приводит к разрушению формирующейся кристаллической структуры и образованию микротрещин. Рекомендуется использовать приспособления для жёсткой фиксации деталей на время полной кристаллизации шва.

Требования безопасности при работе с оловянно-свинцовым припоем

Свинец и его соединения относятся к веществам первого класса опасности (ГОСТ 12.1.005). При плавлении и пайке свинецсодержащими припоями в воздух рабочей зоны выделяются пары и аэрозоли свинца, сурьмы и мышьяка. Основные меры безопасности:

— рабочее место должно быть оборудовано местной вытяжной вентиляцией;
— при отсутствии достаточной вентиляции необходимо использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания;
— работающие с расплавленными припоями должны защищать лицо наголовными щитками;
— в санитарно-бытовых помещениях должны быть созданы условия для соблюдения работающими правил личной гигиены (группа производственных процессов IIIа);
— недопустимо принимать пищу и хранить продукты питания на рабочих местах;
— после окончания работы необходимо тщательно мыть руки.

Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005.

Условия хранения и транспортирования

Хранение припоя осуществляется в закрытых складских помещениях. Недопустимо смешивание продукции различных марок и партий. Чушки транспортируются без упаковки — пакетами, скреплёнными стальной лентой по ГОСТ 3560, или в контейнерах (ГОСТ 18477). Масса пакета — не более 1250 кг (допускается до 1500 кг при наличии соответствующих погрузочных средств). Изделия (проволока, пруток, лента) обёртываются бумагой и перевязываются обвязочными материалами. Порошок поставляется в металлических банках.

Каждая партия чушек сопровождается документом о качестве с указанием марки припоя, результатов химического анализа, номера партии и массы нетто.

Нормативная документация

Производство и поставка припоя ПОССу 18-2 регламентируются следующими стандартами:

— ГОСТ 21930-76 «Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия» — устанавливает химический состав, требования к чушкам, правила приёмки и методы испытаний;
— ГОСТ 21931-76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия» — распространяется на проволоку, прутки, ленты, трубки и порошок;
— ГОСТ 1429.0–1429.15 — методы химического анализа оловянно-свинцовых припоев;
— ГОСТ 24231-80 «Цветные металлы и сплавы. Общие требования к отбору и подготовке проб для химического анализа».

Поставка осуществляется партиями одной марки и одной плавки. Приёмка включает визуальный осмотр и контроль химического состава по отбору от каждой пятидесятой чушки (но не менее пяти). При получении неудовлетворительных результатов проводят повторные испытания на удвоенной выборке.

Ассортимент оловянных сплавов и изделий, поставляемых в различных формах, представлен на соответствующей странице каталога.