Припой ПОССу 95-5

Припой марки ПОСу 95-5 — бессвинцовый оловянно-сурьмянистый сплав, предназначенный для пайки и лужения в электропромышленности, пищевой отрасли и при монтаже трубопроводов, работающих при повышенных температурах. Благодаря отсутствию свинца в составе сплав относится к экологически безопасным материалам и находит всё более широкое применение на производствах, где предъявляются жёсткие требования к санитарным условиям труда.

Нормативная база и обозначение марки ПОСу 95-5

Химический состав припоя в чушках регламентирован ГОСТ 21930-76, а требования к изделиям (проволоке, пруткам, ленте, трубке с флюсом, порошку) — ГОСТ 21931-76. Оба стандарта действуют в актуальной редакции с изменениями № 1–4.

Согласно ГОСТ 21930-76 официальное обозначение марки — ПОСу 95-5, где «П» — припой, «О» — олово, «Су» — сурьма. Цифры указывают на номинальное содержание олова (95 %) и сурьмы (5 %). Буква «С» (свинец), присутствующая в названиях марок ПОССу, в данном обозначении отсутствует, поскольку свинец в сплаве является лишь примесью (не более 0,07 %). Тем не менее в коммерческом обороте часто встречается написание «ПОССу 95-5» — это не отдельная марка, а альтернативное написание того же сплава.

По классификации ГОСТ 21930-76 марка ПОСу 95-5 входит в группу сурьмянистых припоев наряду с ПОССу 40-2, ПОССу 30-2, ПОССу 8-3 и другими. От малосурьмянистых (ПОССу 40-0,5, ПОССу 30-0,5 и др.) она отличается более высоким содержанием сурьмы, а от бессурьмянистых (ПОС 61, ПОС 40 и др.) — практически полным отсутствием свинца. Полный перечень оловянно-свинцовых припоев охватывает более двадцати марок, каждая из которых оптимизирована под определённые условия эксплуатации.

Химический состав оловянно-сурьмянистого припоя

Основу сплава составляет олово с добавлением сурьмы. Содержание остальных элементов ограничено пределами, установленными ГОСТ 21930-76. Ниже приведён состав припоя ПОСу 95-5 в соответствии со стандартом.

Содержание основных компонентов и примесей по ГОСТ 21930-76

Основные компоненты		Примеси, не более, %
Sn (олово)	Sb (сурьма)	Pb	Cu	Bi	As	Fe	Ni	S	Zn	Al
Основа	4–5	0,07	0,05	0,1	0,04	0,02	0,02	0,02	0,002	0,002

Содержание примесей Fe, S, Ni, Zn и Al обеспечивается технологией получения и отдельно не контролируется при приёмке. Суммарное количество всех примесей в припое ПОСу 95-5 не превышает 1 % массы сплава.

Влияние сурьмы на свойства сплава

Сурьма в количестве 4–5 % повышает твёрдость и прочность паяного соединения по сравнению с чистым оловом. Этот легирующий элемент увеличивает сопротивление ползучести при повышенных температурах, что критически важно при эксплуатации паяных соединений в трубопроводах с горячими средами. Вместе с тем избыточное содержание сурьмы (свыше 5 %) снижало бы пластичность и ухудшало смачиваемость — именно поэтому стандарт ограничивает её содержание диапазоном 4–5 %.

Физико-механические характеристики припоя ПОСу 95-5

Марка ПОСу 95-5 относится к категории мягких припоев — её температура плавления не превышает 300 °С. Это позволяет вести пайку стандартным паяльным оборудованием. Ниже приведены основные физико-механические свойства сплава.

Температура плавления и интервал кристаллизации

Температура начала плавления (солидус) составляет 234 °С, температура полного расплавления (ликвидус) — 240 °С. Интервал кристаллизации — всего 6 °С. Узкий интервал кристаллизации является технологическим преимуществом: он снижает вероятность образования рыхлых структур в паяном шве при кристаллизации. Однако это же свойство требует более точного контроля температуры при пайке по сравнению со свинецсодержащими аналогами, у которых интервал кристаллизации достигает 50–60 °С.

Таблица основных свойств

Параметр	Значение
Температура солидуса	234 °С
Температура ликвидуса	240 °С
Плотность	7,3 г/см³
Удельное электрическое сопротивление	0,145 Ом·мм²/м
Теплопроводность	0,11 ккал/(см·с·°С)
Временное сопротивление разрыву (σв)	4,0 кгс/мм² (≈39 МПа)
Относительное удлинение (δ)	46 %
Ударная вязкость	5,5 кгс·м/см²
Твёрдость по Бринеллю	18 HB

Плотность 7,3 г/см³ — наименьшая среди всех припоев оловянно-свинцовой группы. Для сравнения: плотность ПОССу 5-1 составляет 11,2 г/см³. Это объясняется высокой долей лёгкого олова (плотность чистого Sn — 7,3 г/см³) и отсутствием тяжёлого свинца (плотность Pb — 11,3 г/см³).

Твёрдость 18 HB — одна из самых высоких в группе оловянно-свинцовых припоев. Повышенная твёрдость обеспечивается сурьмой и делает паяные соединения более устойчивыми к механическим нагрузкам.

Относительное удлинение 46 % свидетельствует о хорошей пластичности сплава — припой допускает значительную деформацию до разрушения, что важно при работе соединений в условиях вибрации и термических циклов.

Формы поставки припоя ПОСу 95-5

В соответствии с ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76 припой ПОСу 95-5 поставляется в следующих формах.

Чушки

Чушки — основная товарная форма для промышленных потребителей. Форма и масса чушек регламентированы ГОСТ 21930-76. На каждой чушке выбивается товарный знак предприятия, обозначение марки (цифрами 95-5) и номер плавки. Каждая партия сопровождается документом о качестве с результатами химического анализа.

Проволока

Круглая проволока поставляется в мотках. Диаметры и предельные отклонения — по таблице 1 ГОСТ 21931-76. Длина отрезка проволоки в мотке — не менее 20 м. Проволока наиболее востребована при ручной и механизированной пайке на производстве.

Прутки

Прутки выпускаются круглого, квадратного и трёхгранного сечения. Длина прутков — 400±20 мм (ГОСТ 21931-76). Прутки удобны для дозированной подачи припоя при пайке паяльником крупных деталей.

Лента, трубка с флюсом и порошок

Лента поставляется в мотках длиной не менее 10 м. Трубка представляет собой полую проволоку, заполненную флюсом (канифолью) — она удобна для пайки без дополнительного нанесения флюса. Порошок применяется для нанесения покрытий и в специальных технологиях пайки.

Область применения оловянно-сурьмянистого припоя ПОСу 95-5

Сочетание высокой температуры солидуса (234 °С), отсутствия свинца и хорошей механической прочности определяет основные сферы использования данной марки.

Пайка трубопроводов при повышенных температурах

Стандарт прямо указывает эту область как основную. Припой ПОСу 95-5 применяется для соединения трубопроводов, по которым транспортируются рабочие среды с температурой до 180–200 °С. Высокая температура солидуса обеспечивает сохранение целостности паяных швов в этих условиях. Типичные материалы трубопроводов для пайки этим припоем — медь, латунь, бронза.

Электропромышленность и электроника

Второе основное направление по ГОСТ — пайка в электропромышленности. Припой используется при монтаже силовых электронных плат с компонентами повышенной мощности, при пайке электроламп и контактных соединений. Отсутствие свинца делает его пригодным для производств, где требуется соответствие экологическим нормам (аналог требований RoHS).

Пищевая промышленность

Благодаря тому, что содержание свинца не превышает 0,07 %, припой ПОСу 95-5 допускается к применению при пайке тонколистовой упаковки и оборудования, контактирующего с пищевыми средами. Именно бессвинцовый состав является ключевым фактором для данной области.

Абразивная пайка и лужение

Припой ПОСу 95-5 применяется для абразивной пайки — процесса, при котором плёнка оксидов на поверхности паяемого металла разрушается механическим воздействием непосредственно под слоем расплавленного припоя. Кроме того, сплав подходит для лужения — нанесения защитного оловянного покрытия на медные и латунные детали.

Технология пайки припоем ПОСу 95-5

Пайка выполняется паяльником или методом погружения деталей в расплавленный припой. Выбор способа зависит от размеров деталей, серийности производства и требований к качеству соединений.

Особенности температурного режима

Интервал кристаллизации припоя ПОСу 95-5 составляет всего 6 °С (от 234 до 240 °С) — это значительно меньше, чем у большинства свинецсодержащих припоев. Узкий интервал кристаллизации предъявляет повышенные требования к точности поддержания температуры паяльного оборудования. Рабочая температура жала паяльника при пайке этим припоем обычно устанавливается в диапазоне 280–320 °С, чтобы обеспечить надёжное расплавление и хорошее смачивание.

Паяльное оборудование рекомендуется оснащать терморегулятором с высокочувствительным датчиком. При волновой или селективной пайке глубина рабочей зоны должна быть минимально допустимой для исключения перегрева компонентов.

Выбор флюса для пайки

В качестве флюса для припоя ПОСу 95-5 применяется канифоль или спиртовой раствор канифоли. Для соединений, работающих при повышенных температурах, рекомендуются активированные флюсы с температурой активации выше 200 °С. При использовании трубки с канифольным наполнителем дополнительного нанесения флюса не требуется.

Перед пайкой поверхности паяемых деталей необходимо очистить от оксидных плёнок и загрязнений механическим способом (зачистка, шабрение) или химическим травлением. Качество очистки напрямую влияет на смачиваемость и прочность паяного соединения.

Безопасность при работе с припоем ПОСу 95-5

Припой ПОСу 95-5 относится к малотоксичным материалам благодаря практически полному отсутствию свинца в составе. Тем не менее при пайке необходимо соблюдать общие требования охраны труда, установленные ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76.

При работе с расплавленным припоем выделяются аэрозоли, содержащие оксиды олова и сурьмы. Основные меры безопасности:

• Рабочие места должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией.
• При обслуживании ванн лужения и пайки, а также при работе с порошком необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания (респираторы).
• Для защиты от ожогов при работе с расплавом следует использовать наголовные щитки (по ГОСТ 12.4.023) и защитную одежду.
• Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны — по ГОСТ 12.1.005.

Хранение и транспортировка оловянно-сурьмянистого припоя

Условия хранения припоя ПОСу 95-5 определены ГОСТ 21930-76. Чушки хранятся в крытых складских помещениях, защищённых от атмосферных осадков. Каждая партия сопровождается документом о качестве, содержащим наименование предприятия, марку припоя, результаты химического анализа, номер партии и массу нетто.

При хранении оловянных и оловянно-сурьмянистых сплавов следует избегать длительного воздействия отрицательных температур (ниже –30 °С), поскольку чистое олово подвержено аллотропному превращению (так называемая «оловянная чума»). В припое ПОСу 95-5 наличие 4–5 % сурьмы существенно замедляет этот процесс, однако при длительном хранении на морозе рекомендуется контролировать состояние поверхности изделий.

Сравнение ПОСу 95-5 с другими марками припоев

Для обоснованного выбора припоя полезно сравнить ПОСу 95-5 с ближайшими по составу и назначению марками.

Параметр	ПОСу 95-5	ПОС 90	ПОС 61
Содержание Sn, %	~95	89–91	60–62
Содержание Pb, %	≤0,07	Остальное	Остальное
Солидус / ликвидус, °С	234 / 240	183 / 220	183 / 190
Плотность, г/см³	7,3	7,6	8,5
Наличие свинца	Нет (примесь)	Да	Да

Главное отличие ПОСу 95-5 — отсутствие свинца и повышенная температура солидуса. Это делает марку пригодной для работы при более высоких температурах и в экологически чувствительных отраслях, но требует более мощного паяльного оборудования по сравнению с ПОС 61.

припой ПОССу 95-5 и др