Припой ПОСу 9

Припой ПОСу 9 (ТУ 48-0220-40-90) — оловянно-сурьмянистый бессвинцовый припой для низкотемпературной (мягкой) пайки. Относится к расплавляемым легкоплавким флюсуемым припоям. Условное обозначение по ГОСТ 19248-90: B Sn91Sb 237–248.

Цифра «9» в обозначении марки соответствует среднему содержанию сурьмы (~9 %). Отсутствие свинца принципиально отличает ПОСу 9 от оловянно-свинцово-сурьмянистых припоев серии ПОССу и определяет его применение там, где свинецсодержащие сплавы недопустимы.

Химический состав припоя ПОСу 9

Состав регламентирован ТУ 48-0220-40-90.

Элемент	Содержание, %
Олово (Sn) — основа	90–92
Сурьма (Sb)	8–10
Свинец (Pb), не более	0,05
Медь (Cu), не более	0,015
Железо (Fe), не более	0,015

Сурьма в количестве 8–10 % выполняет роль упрочнителя: она входит в твёрдый раствор в матрице олова и образует интерметаллид SnSb, который затрудняет движение дислокаций. В результате паяный шов значительно превосходит чистое олово по твёрдости, прочности и, что особенно важно, по сопротивлению ползучести при повышенных температурах. Содержание свинца ограничено примесным уровнем (≤0,05 %), что позволяет классифицировать ПОСу 9 как бессвинцовый сплав.

Физические и механические свойства ПОСу 9

Характеристика	Значение
Плотность, г/см³	7,3
Температура солидуса, °С	237
Температура ликвидуса, °С	248
Интервал кристаллизации, °С	11
Относительное удлинение, %	22,6
Относительное сужение, %	48
Твёрдость по Бринеллю, НВ	18
Максимальная рабочая температура изделия, °С	до 180–200

Механические данные — по ТУ 48-0220-40-90. Рабочая температура изделия (до 180–200 °С) принята с учётом запаса прочности относительно солидуса: при этой температуре сплав сохраняет целостность шва и не теряет несущей способности.

Температурный режим пайки: интервал кристаллизации и требования к оборудованию

Интервал кристаллизации ПОСу 9 составляет 11 °С (солидус 237 °С, ликвидус 248 °С). Это узкий диапазон: между началом и полным затвердеванием шва — менее 15 °С разницы. Для сравнения, у распространённых свинецсодержащих припоев ПОССу с высоким содержанием свинца интервал может превышать 40–50 °С, что оставляет широкое технологическое окно.

Практические следствия для производства:

• Температура паяльной ванны должна превышать ликвидус (248 °С) на 30–50 °С. Минимальная рабочая температура припоя в ванне — около 280–300 °С, что даёт достаточную жидкотекучесть без риска перегрева основного металла.
• Точность регулировки. Паяльное оборудование должно иметь высокочувствительный термоконтроль с погрешностью не более ±3–5 °С. Перегрев выше ~320–330 °С ускоряет окисление расплава и ухудшает качество шва.
• Запрет на движение соединения в период кристаллизации (237–248 °С). Любое смещение деталей в этом диапазоне приводит к образованию дефектных «холодных» паяных швов с трещинами и повышенной пористостью.
• Глубина рабочей зоны при волновой пайке должна быть минимальной — это снижает теплоёмкость процесса и улучшает контроль температурного профиля.

Квалификация оператора при ручной пайке ПОСу 9 должна быть выше, чем при работе с широкоинтервальными припоями: время между «слипанием» деталей и окончательным схватыванием шва значительно меньше.

Применение припоя ПОСу 9

Пайка трубопроводов с повышенной рабочей температурой

Основная область применения — трубопроводы, по которым транспортируются жидкости или газы с температурой до 180–200 °С. Это типично для систем горячего водоснабжения, технологических линий с подогревом, а также для паяных соединений в холодильном оборудовании (хладагенты, компрессорные трубки). Высокое содержание сурьмы обеспечивает паяному шву прочность, сохраняющуюся при длительных термических нагрузках, — за счёт повышенного сопротивления ползучести по сравнению с малосурьмянистыми и бессурьмянистыми оловянными припоями.

Электропромышленность: пайка силовых узлов

В электропромышленности ПОСу 9 применяется для пайки плат и узлов, на которых установлены компоненты с повышенным тепловыделением: силовые транзисторы, дроссели, трансформаторы. Рабочая температура таких компонентов нередко достигает 100–150 °С, и обычные эвтектические свинецсодержащие припои (солидус ~183 °С у ПОС 61) могут терять прочность шва. Солидус ПОСу 9 (237 °С) обеспечивает необходимый запас.

Важно учитывать: из-за узкого интервала кристаллизации и более высокой рабочей температуры ПОСу 9 сложнее применять в автоматизированной волновой пайке плат с SMD-компонентами, чувствительными к тепловому удару. Для таких задач следует оценить тепловой профиль и при необходимости использовать более плавный нагрев.

Пайка в пищевой промышленности

Отсутствие свинца в составе (Pb ≤ 0,05 %) делает ПОСу 9 пригодным для пайки изделий, контактирующих с пищевыми продуктами: ёмкостей, технологических трубопроводов, теплообменников пищевого производства. Необходимо убедиться, что применяемые флюсы также соответствуют санитарным требованиям к пищевому контакту.

Паяемые материалы и выбор флюса

Припой ПОСу 9 обеспечивает надёжную пайку следующих материалов: медь и медные сплавы (латунь, бронза), сталь и луженая жесть, цинк и оцинкованная сталь, свинец. Пайка деталей с цинковым покрытием требует тщательного выбора флюса — активного или слабоактивного, способного удалить оксид цинка, — а также контроля температуры, чтобы избежать растворения цинкового слоя в расплаве.

Для работы с ПОСу 9 применяются:

• Активные флюсы (на основе органических кислот или неорганических солей) — для стали, оцинкованных поверхностей и сложнофлюсуемых металлов. После пайки требуют полного удаления с поверхности, иначе вызывают коррозию шва.
• Нейтральные (некоррозионные) флюсы на основе канифоли или синтетических смол — для меди, латуни, лужёных поверхностей. Остатки флюса коррозионно безопасны.
• Флюс-гели — удобны при ручной пайке: точно дозируются, не растекаются, обеспечивают локальную защиту зоны пайки.

Подбор флюса в каждом конкретном случае определяется материалом паяемых деталей, способом пайки и требованиями к чистоте шва. Подробнее о флюсах для мягкой пайки — на странице флюсы паяльные и сварочные.

Экология рабочего места

Отсутствие свинца в ПОСу 9 устраняет главный токсикологический риск свинецсодержащих припоев: при нагреве сплав не выделяет аэрозолей свинца. Тем не менее испарения олова и сурьмы при пайке требуют обеспечения вентиляции рабочего места в соответствии с санитарными нормами. Сурьма и её соединения токсичны, и при работе с расплавом необходимо исключать его перегрев выше рабочей температуры, при котором интенсивность испарения возрастает.

Формы поставки припоя ПОСу 9

Поставляется в следующих формах:

• Чушки — основная форма для крупных партий и переплавки в производственных ваннах лужения и пайки;
• Прутки — для ручной и механизированной пайки, удобны при работе с крупными соединениями;
• Проволока — различных диаметров для ручной пайки и автоматических паяльных установок;
• Трубки с канифолью — для ручной пайки без отдельного флюса;
• Лента — для специальных технологических процессов.

Формы и геометрические параметры полуфабрикатов (проволока, прутки, лента) — по ГОСТ 21931-76. Состав и приёмка — по ТУ 48-0220-40-90. Поставка от любого количества.

Смотрите также: припой ПОСу 95-5 — более распространённый оловянно-сурьмянистый бессвинцовый припой с содержанием сурьмы 4–5 % и более узким интервалом кристаллизации.