Припой ПОС 10

Запрашивайте по e-mail.

Общие сведения о припое ПОС 10

Припой ПОС 10 — оловянно-свинцовый бессурьмянистый припой мягкого типа, относящийся к доэвтектическим сплавам системы Sn–Pb. Аббревиатура расшифровывается как «Припой Оловянно-Свинцовый», а число 10 указывает на массовую долю олова — 9–10 %. Остальное — свинец (около 90 %) и допустимые примеси.

Химический состав и сортамент изделий из ПОС 10 регламентируются двумя основными стандартами: ГОСТ 21930-76 (припои в чушках) и ГОСТ 21931-76 (припои в изделиях — проволока, прутки, ленты, трубки, порошок). Оба стандарта действующие, с учётом изменений № 1–4.

Среди оловянно-свинцовых сплавов ПОС 10 выделяется наименьшим содержанием олова в ряду бессурьмянистых марок (ПОС 90, ПОС 63, ПОС 61, ПОС 40, ПОС 30, ПОС 10). За счёт преобладания свинца сплав обладает высокой плотностью, повышенной температурой плавления и относительно низкой стоимостью по сравнению с высокооловянными марками.

Химический состав припоя ПОС 10

Согласно ГОСТ 21930-76, ПОС 10 относится к группе бессурьмянистых припоев. Это означает, что содержание сурьмы (Sb) ограничено до 0,1 %, в отличие от малосурьмянистых (до 0,5 %) и сурьмянистых (до 6 %) марок. Низкое содержание сурьмы важно при пайке деталей, чувствительных к охрупчиванию паяного шва.

Содержание примесей железа, серы, никеля, цинка и алюминия обеспечивается технологией производства. Суммарная доля всех примесей не превышает ~1 %, что делает ПОС 10 достаточно чистым сплавом с предсказуемыми свойствами.

Влияние основных компонентов на свойства сплава

Преобладание свинца (~90 %) определяет ключевые особенности ПОС 10: высокую плотность, повышенные температуры солидуса и ликвидуса, мягкость и пластичность. Олово (9–10 %) обеспечивает необходимую смачиваемость при пайке — без него чистый свинец практически не растекается по паяемым поверхностям. Висмут (до 0,2 %) допускается как неизбежная примесь; при повышенном содержании он может снижать пластичность паяного шва. Медь (до 0,05 %) в допустимых пределах не оказывает существенного влияния на качество соединения.

Физические и механические свойства ПОС 10

ПОС 10 относится к мягким припоям (температура ликвидуса ниже 450 °C). Однако внутри этой группы он занимает верхнюю границу по температуре плавления, что обусловлено преобладанием свинца в составе.

Температура плавления и интервал кристаллизации

Солидус ПОС 10 составляет 268 °C — это температура, при которой сплав начинает переходить из твёрдого состояния в двухфазное (твёрдое + жидкое). Ликвидус — 299 °C — температура полного расплавления. Разница в 31 °C — это интервал кристаллизации, в пределах которого сплав находится в кашеобразном (пастообразном) состоянии. Для сравнения: эвтектический сплав ПОС 61 плавится практически при одной температуре (183 °C), без такого широкого интервала.

Широкий интервал кристаллизации имеет практическое значение. С одной стороны, он позволяет производить подгонку и корректировку деталей в процессе застывания шва. С другой — требует неподвижной фиксации соединяемых элементов до полного затвердевания, иначе возможно образование дефектов в паяном шве (рыхлости, трещины).

Рекомендуемая температура пайки составляет около 350 °C, что на 50 °C выше ликвидуса. Такой перегрев обеспечивает достаточную текучесть расплава и полноценное смачивание паяемых поверхностей.

Плотность и механические характеристики

Плотность 10,8 г/см³ — одна из самых высоких среди припоев серии ПОС. Это обусловлено высокой долей свинца (плотность чистого свинца — 11,34 г/см³, олова — 7,31 г/см³). При расчёте расхода припоя на единицу паяных соединений необходимо учитывать эту плотность для корректного определения объёмных и массовых норм.

Временное сопротивление разрыву (σ_в) ПОС 10 составляет 3,2 кгс/мм², что соответствует ~31 МПа. Это наименьшее значение в ряду бессурьмянистых припоев ПОС (для сравнения: у ПОС 40 — около 3,8 кгс/мм², у ПОС 61 — около 4,1 кгс/мм²). Тем не менее для задач лужения и пайки контактных поверхностей этого достаточно, поскольку паяный шов в таких соединениях не несёт значительных механических нагрузок.

Относительное удлинение 44 % свидетельствует о высокой пластичности сплава. Паяное соединение способно деформироваться без разрушения, что полезно при эксплуатации в условиях вибрации и термоциклирования.

Электрические и теплофизические свойства

Удельное электрическое сопротивление ПОС 10 составляет 0,200 Ом·мм²/м, что выше, чем у высокооловянных припоев (у ПОС 61 — около 0,139 Ом·мм²/м). Это необходимо учитывать при пайке токоведущих контактов в электрических аппаратах: паяное соединение вносит дополнительное сопротивление в цепь, хотя при типичной толщине слоя припоя в десятые доли миллиметра это влияние незначительно.

Теплопроводность составляет 0,084 ккал/(см·с·°C). Она ниже, чем у высокооловянных марок, что связано с преобладанием свинца — более слабого проводника тепла по сравнению с оловом.

Область применения припоя ПОС 10

Согласно приложению 2 к ГОСТ 21930-76, припой ПОС 10 предназначен для:

• лужения и пайки контактных поверхностей электрических аппаратов, приборов и реле;
• заливки и лужения контрольных пробок паровых котлов (топок).

Пайка контактных поверхностей электрической аппаратуры

Основная область применения ПОС 10 — лужение и пайка контактных поверхностей электрических аппаратов. Здесь сплав выполняет двойную функцию: обеспечивает надёжный электрический контакт и защищает медные, латунные или бронзовые токоведущие поверхности от окисления. Лужёная поверхность сохраняет стабильное переходное сопротивление на протяжении всего срока эксплуатации.

При пайке реле и контакторов ПОС 10 используется для присоединения выводов катушек, лужения контактных пластин и заливки соединительных элементов. Повышенная температура плавления в данном случае — преимущество: готовое паяное соединение не размягчается при нагреве аппарата в процессе эксплуатации.

Контрольные пробки паровых котлов

Исторически одно из ключевых применений ПОС 10 — заливка контрольных (легкоплавких) пробок в топках паровых котлов. Такие пробки выполняют функцию предохранителя: при аварийном снижении уровня воды стенка топки перегревается, припой в пробке расплавляется, и пар, выходящий через образовавшееся отверстие, сигнализирует о нештатной ситуации. Температура солидуса ПОС 10 (268 °C) подобрана так, чтобы пробка сработала раньше, чем стенка котла достигнет критической температуры.

Паяемые материалы

ПОС 10 применяется для пайки и лужения следующих металлов и сплавов:

• медь и медные сплавы (латунь, бронза);
• углеродистая и низколегированная сталь (в том числе оцинкованная);
• оловянные и оловянно-свинцовые покрытия.

Для качественной пайки обязательно применение соответствующих флюсов — канифольных (при пайке меди) или активных (при пайке стали и оцинковки). Без флюса оксидная плёнка на поверхности металла препятствует смачиванию и растеканию припоя.

Технология пайки припоем ПОС 10

Подготовка поверхностей

Качество паяного соединения напрямую зависит от подготовки паяемых поверхностей. Перед пайкой необходимо:

• удалить оксиды, загрязнения и жировые плёнки механическим (зачистка, шлифовка) или химическим (травление) способом;
• нанести флюс непосредственно перед пайкой, чтобы предотвратить повторное окисление;
• обеспечить плотную подгонку соединяемых деталей — зазор в паяном соединении определяет качество капиллярного затекания припоя.

Режимы и особенности пайки

Рекомендуемая температура жала паяльника или ванны — около 350 °C (на 50 °C выше ликвидуса). Пайка ПОС 10 может выполняться:

• электрическим паяльником — при ручной пайке единичных контактов;
• погружением в ванну с расплавленным припоем — при групповом лужении деталей;
• газовой горелкой — при пайке крупных деталей с высокой теплоёмкостью.

Следует учитывать широкий интервал кристаллизации (31 °C): в процессе застывания нельзя допускать смещения паяемых деталей относительно друг друга. Нарушение неподвижности в диапазоне 268–299 °C приведёт к образованию рыхлого, пористого шва с пониженной прочностью.

Лужение

Лужение — нанесение тонкого слоя припоя на поверхность металла для защиты от коррозии и улучшения последующей паяемости. ПОС 10 подходит для лужения методом погружения деталей в расплав. За счёт высокой плотности и хорошей текучести расплав равномерно покрывает поверхность, формируя тонкий защитный слой.

Формы поставки припоя ПОС 10

В соответствии с ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76, припой ПОС 10 поставляется в следующих формах:

Пруток и проволока ПОС 10

Проволока выпускается диаметром от 0,5 до 6 мм, прутки — от 7 до 10 мм круглого, квадратного или трёхгранного сечения. Длина отрезка проволоки — не менее 20 м, ленты — не менее 10 м (ГОСТ 21931-76). Поверхность изделий не должна иметь посторонних включений; допускаются отдельные нераскрытые воздушные пузыри без шлаковых включений.

Чушка ПОС 10

Чушки — литые заготовки массой порядка 20–27 кг, предназначенные для загрузки в ванны лужения и переплавки. На каждой чушке выбиваются: товарный знак предприятия, обозначение марки припоя (цифрами) и номер плавки.

Трубка припоя с канифолью ПОС 10

Трубчатый припой — проволока с полостью, заполненной флюсом-наполнителем. Согласно ГОСТ 21931-76, в качестве наполнителя используется сосновая канифоль по ГОСТ 19113. Массовая доля наполнителя составляет 2,5 % ± 0,5 %. Трубчатый припой удобен для ручной пайки: при расплавлении флюс автоматически смачивает паяемые поверхности, что упрощает процесс и снижает вероятность дефектов.

Требования безопасности при работе с ПОС 10

Припой ПОС 10 содержит около 90 % свинца. Свинец и его соединения относятся к веществам 1-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007. При пайке и лужении происходит выделение паров и аэрозолей свинца, которые при вдыхании или попадании в организм с пищей и водой представляют серьёзную угрозу здоровью.

Основные меры безопасности

• Работы выполняются в помещениях с приточно-вытяжной вентиляцией (местная вытяжка непосредственно от рабочей зоны).
• Применяется специальная одежда и средства индивидуальной защиты (очки, рукавицы) по ГОСТ 12.4.028 и ГОСТ 12.4.023.
• Все работы с расплавленным припоем выполняются в сухой спецодежде во избежание ожогов при попадании расплава на влажную ткань.
• Необходимы предварительные и периодические медицинские осмотры работников.
• После работы обязательна тщательная обработка рук; приём пищи и питьё на рабочем месте запрещены.

Хранение и маркировка

Условия хранения оловянно-свинцовых припоев в изделиях регламентируются ГОСТ 21930-76. Припой хранят в сухих крытых складских помещениях, исключающих воздействие агрессивных сред. При соблюдении условий хранения срок годности припоя не ограничен — сплав Sn–Pb химически устойчив и не подвержен значительной коррозии при нормальных условиях.

Маркировка наносится на каждую чушку (выбиванием) и на упаковку изделий (этикетками). Указываются: марка припоя, номер плавки, масса, дата выпуска, обозначение стандарта.

Сравнение ПОС 10 с другими бессурьмянистыми припоями

Для выбора подходящей марки оловянно-свинцового припоя полезно сопоставить основные характеристики бессурьмянистых марок.

Из таблицы видно, что ПОС 10 отличается наиболее высокой температурой ликвидуса (299 °C) и наибольшей плотностью (10,8 г/см³). Это обусловлено максимальной долей свинца в составе. При этом прочность паяного шва самая низкая в ряду, что ограничивает его применение задачами, где механическая нагрузка на соединение минимальна.

Солидус ПОС 10 (268 °C) выше, чем у припоев с содержанием олова от 30 % и более. Это связано с тем, что составы с 30–62 % олова проходят через эвтектическую точку (183 °C), тогда как ПОС 10, находясь далеко от эвтектики, имеет повышенный солидус.

Условное обозначение при заказе

При заказе припоя ПОС 10 указываются: вид изделия, форма сечения (для прутков), размер, марка и номер стандарта. Примеры условных обозначений (по ГОСТ 21931-76):

• Припой в виде проволоки круглого сечения диаметром 2 мм: Припой Прв КР2 ПОС 10 ГОСТ 21931-76
• Припой в виде прутка квадратного сечения со стороной 8 мм: Припой Пт КВ8 ПОС 10 ГОСТ 21931-76
• Припой в чушках: Припой Ч ПОС 10 ГОСТ 21930-76