Припой ПОССу 30-2

Припой ПОССу 30-2: состав, свойства, применение

Припой ПОССу 30-2 — оловянно-свинцовый сурьмянистый припой, регламентированный ГОСТ 21930-76 (чушки) и ГОСТ 21931-76 (изделия). Согласно классификации стандарта, ПОССу 30-2 относится к группе сурьмянистых припоев — содержание сурьмы составляет 1,5–2,0 %. Основу сплава формирует свинец (около 67–69,5 %), а олово присутствует в количестве 29–31 %. Сочетание трёх компонентов обеспечивает умеренную температуру плавления, достаточную прочность паяного шва и хорошую растекаемость при пайке.

Маркировка расшифровывается следующим образом: ПО — припой оловянный, С — свинцовый, Су — сурьмянистый, 30 — номинальное содержание олова (%), 2 — номинальное содержание сурьмы (%).

Химический состав ПОССу 30-2 по ГОСТ 21930-76

Химический состав припоя ПОССу 30-2 должен соответствовать требованиям таблицы ГОСТ 21930-76. Ниже приведены нормируемые пределы массовых долей компонентов и примесей.

Примечание по 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 %. Содержание примесей железа, серы, никеля, цинка и алюминия обеспечивается технологией изготовления.

Влияние основных компонентов на свойства сплава

Олово повышает смачиваемость и растекаемость припоя по поверхности паяемого металла, улучшает прочность и пластичность шва. При содержании 29–31 % олово обеспечивает приемлемое качество пайки при экономии дорогостоящего компонента по сравнению с высокооловянистыми марками (ПОС 61, ПОС 63).

Сурьма в количестве 1,5–2,0 % повышает прочность паяного соединения. Однако при содержании сурьмы свыше 1 % снижается пластичность и ударная вязкость сплава, а также несколько ухудшается смачивающая способность по сравнению с малосурьмянистыми и бессурьмянистыми аналогами (ПОССу 30-0,5, ПОС 30).

Свинец — основа сплава, определяющая его плотность и интервал кристаллизации. Высокое содержание свинца (~68 %) обуславливает токсичность паров при пайке — работы должны вестись при действующей вытяжной вентиляции в соответствии с требованиями безопасности ГОСТ 21930-76.

Влияние примесей

Примеси в припое ПОССу 30-2 нормируются в жёстких пределах, поскольку они влияют на качество паяного соединения. Висмут (до 0,2 %) при повышенных концентрациях снижает смачиваемость. Медь (до 0,08 %) при избытке увеличивает температуру ликвидуса. Мышьяк и сера при превышении нормы ухудшают коррозионную стойкость шва. Цинк и алюминий нормируются особенно строго (до 0,002 %) — их присутствие резко ухудшает растекание припоя и вызывает зернистость.

Физические и механические свойства

Физико-механические характеристики припоя ПОССу 30-2 приведены в справочном приложении к ГОСТ 21930-76 и подтверждаются справочной литературой.

Особенности интервала кристаллизации

Интервал кристаллизации ПОССу 30-2 составляет 65 °С (от 185 до 250 °С). Это широкий интервал, что означает длительное нахождение припоя в «кашеобразном» (двухфазном) состоянии при охлаждении шва. Во время затвердевания паяное соединение не должно подвергаться механическим нагрузкам и вибрациям — в противном случае образуются микротрещины, снижающие прочность и герметичность шва. Рекомендуемая температура пайки (~290 °С) превышает ликвидус на 40 °С, обеспечивая достаточный перегрев для полного растекания припоя по поверхности.

Формы поставки оловянно-свинцового припоя ПОССу 30-2

В соответствии с ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76, припой ПОССу 30-2 поставляется в следующих формах:

Поверхность прутков, проволоки и ленты не должна иметь посторонних включений, трещин и расслоений (требование ГОСТ 21931-76). На чушках допускаются усадочные раковины и трещины, однако шлаковые и инородные включения недопустимы.

Области применения припоя ПОССу 30-2

Согласно рекомендуемому приложению 2 к ГОСТ 21930-76, припой ПОССу 30-2 предназначен для лужения и пайки в следующих отраслях:

Холодильное аппаратостроение

Основная область применения — пайка и лужение трубопроводов и соединений в холодильных агрегатах. Сурьмянистый припой обеспечивает достаточную прочность шва и герметичность, необходимую для контуров хладагента. Умеренная температура пайки позволяет работать с тонкостенными медными и латунными трубками без риска прожога.

Электроламповое производство

ПОССу 30-2 применяется при сборке осветительных приборов — для пайки цоколей, выводов и контактных элементов ламп накаливания. Прочность паяного шва и стабильность свойств при умеренных рабочих температурах делают этот припой пригодным для данных задач.

Автомобилестроение

В автомобильной промышленности припой используется для пайки радиаторов, соединительных элементов и лужения оцинкованных стальных деталей. ГОСТ 21930-76 отдельным примечанием допускает для автомобилестроительных партий ПОССу 30-2 повышенное содержание меди (до 0,1 %) и мышьяка (до 0,05 %).

Пайка кабельных муфт и оцинкованных деталей

Припой ПОССу 30-2 также применяется при пайке свинцовых муфт на кабелях связи и перепайке брони из стальных оцинкованных проволок. Хорошая адгезия к цинковым и оцинкованным поверхностям — характерное свойство сурьмянистых припоев данной группы.

Рекомендации по пайке припоем ПОССу 30-2

При работе с припоем ПОССу 30-2 следует учитывать ряд технологических особенностей, влияющих на качество паяного соединения.

Выбор флюса

Тип флюса подбирается в зависимости от паяемого материала. Для пайки меди и латуни применяют канифольные флюсы. Для оцинкованной стали — хлоридные (например, хлорид цинка). При пайке свинцовых муфт кабелей связи в качестве флюса используется стеарин.

Температурный режим

Нагрев зоны пайки должен обеспечивать температуру не ниже 290 °С для полного расплавления и растекания припоя. Перегрев выше 350 °С нежелателен — усиливается испарение свинца и сурьмы, возрастает окисление. Широкий интервал кристаллизации (65 °С) требует фиксации деталей до полного затвердевания шва.

Требования безопасности

Свинец и сурьма, входящие в состав припоя, относятся к веществам I и II классов опасности. Все работы с расплавленным припоем ПОССу 30-2 должны проводиться при работающей приточно-вытяжной вентиляции с применением средств индивидуальной защиты органов дыхания. Требования безопасности изложены в разделе 2а ГОСТ 21930-76.

Сравнение ПОССу 30-2 с близкими марками

Для обоснованного выбора припоя полезно сопоставить ПОССу 30-2 с марками, близкими по составу и назначению.

Из таблицы видно, что сурьма повышает прочность паяного шва: при переходе от бессурьмянистого ПОС 30 к сурьмянистому ПОССу 30-2 предел прочности возрастает с 32 до 40 МПа. Одновременно повышаются температуры солидуса и ликвидуса. ПОССу 30-2 занимает промежуточное положение: он прочнее бессурьмянистых аналогов, но сохраняет достаточную пластичность для работы с тонкостенными деталями.

Условия хранения

Припой ПОССу 30-2 хранят в крытых складах, защищённых от атмосферных осадков и прямого солнечного света. Условия хранения — по ГОСТ 21930-76. При длительном хранении на поверхности чушек и прутков может образовываться тонкая оксидная плёнка, которая не является браком и удаляется при расплавлении.