Легкоплавкий сплав представляет собой металлический сплав , способный быть легко слиты , т.е. легко плавкий, при относительно низких температур. Легкоплавкие сплавы обычно, но не обязательно, являются эвтектическими сплавами.
Иногда термин «плавкий сплав» используется для описания сплавов с температурой плавления ниже 183 ° C (361 ° F; 456 K). Плавкие сплавы в этом смысле используются для припоя .
Вступление
С практической точки зрения легкоплавкие сплавы можно разделить на следующие категории:
- Ртутьсодержащие сплавы
- Только сплавы, содержащие щелочные металлы
- Галлий отработанных сплавы (но ни щелочной металл , ни ртуть)
- Только висмут , свинец , олово , кадмий , цинк , индий , а иногда и таллий отработанных сплавы
- Другие сплавы (используются редко)
Некоторые достаточно хорошо известные легкоплавкие сплавы металл Вуда , металл Филда , Роза металл , галинстан и NaK .
Приложения
Расплавленные легкоплавкие сплавы можно использовать в качестве хладагентов, поскольку они стабильны при нагревании и могут давать гораздо более высокую теплопроводность, чем большинство других хладагентов; особенно со сплавами, изготовленными из металлов с высокой теплопроводностью, таких как индий или натрий . Металлы с низким нейтронным сечением используются для охлаждения ядерных реакторов .
Такие сплавы используются для изготовления плавких заглушек, вставляемых в топки паровых котлов , в качестве защиты на случай, если уровень воды упадет слишком низко. Когда это происходит, заглушка, больше не покрытая водой, нагревается до такой температуры, что она плавится и позволяет содержимому котла уйти в топку. В автоматических пожарных спринклерах отверстия каждого спринклера закрываются заглушкой, которая удерживается на месте легкоплавким металлом, который плавит и высвобождает воду, когда из-за возникновения пожара в помещении температура поднимается выше заданного предела. [1]
Висмут при охлаждении расширяется примерно на 3,3% по объему. Это свойство проявляют и сплавы с содержанием висмута не менее половины. Его можно использовать для монтажа мелких деталей, например, для обработки, так как они будут плотно удерживаться. [2]
Легкоплавкие сплавы и металлические элементы
Хорошо известные сплавы
Сплав | Температура плавления | Эвтектика ? | Висмут % | Свинец % | Олово % | Индий % | Кадмий % | Таллий % | Галлий % | Сурьма % |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Металл розы | 98 ° С (208 ° F) | нет | 50 | 25 | 25 | - | - | - | - | - |
Cerrosafe | 74 ° С (165 ° F) | нет | 42,5 | 37,7 | 11,3 | - | 8,5 | - | - | - |
Металл Вуда | 70 ° С (158 ° F) | да | 50 | 26,7 | 13,3 | - | 10 | - | - | - |
Металл Филда | 62 ° С (144 ° F) | да | 32,5 | - | 16,5 | 51 | - | - | - | - |
Cerrolow 136 | 58 ° С (136 ° F) | да | 49 | 18 | 12 | 21 год | - | - | - | - |
Cerrolow 117 | 47,2 ° С (117 ° F) | да | 44,7 | 22,6 | 8,3 | 19,1 | 5,3 | - | - | - |
Bi-Pb-Sn-Cd-In-Tl | 41,5 ° С (107 ° F) | да | 40,3 | 22,2 | 10,7 | 17,7 | 8.1 | 1.1 | - | - |
Галинстан | −19 ° С (−2 ° F) | да | <1,5 | - | 9,5–10,5 | 21–22 | - | - | 68–69 | <1,5 |
Прочие сплавы
(см. также припои )
Состав в процентах по массе | Температура плавления | Эвтектика? | Имя или примечание |
---|---|---|---|
Cs 73,71, K 22,14, Na 4,14 [3] | -78,2 ° С (-108,76 ° F) | да | |
Hg 91,5, Tl 8,5 | -58 ° С (-72,4 ° F) | да | используется в термометрах с низкими показаниями |
Hg 100 | -38,8 ° С (-37,84 ° F) | (да) | |
Cs 77,0, К 23,0 | -37,5 ° С (-35,5 ° F) | ||
К 76,7, Na 23,3 | -12,7 ° С (9,14 ° F) | да | |
К 78,0, Na 22,0 | -11 ° С (12,2 ° F) | нет | NaK |
Ga 61, In 25, Sn 13, Zn 1 | 8,5 ° С (47,3 ° F) | да | |
Ga 62,5, In 21,5, Sn 16,0 | 10,7 ° С (51,26 ° F) | да | галинстан сплав |
Ga 69,8, In 17,6, Sn 12,5 | 10,8 ° С (51,44 ° F) | нет | галинстан сплав |
Ga 68,5, In 21,5, Sn 10 | 11 ° С (51,8 ° F) | нет | галинстан сплав |
Ga 75,5, In 24,5 | 15,7 ° С (60,26 ° F) | да | |
CS 100 | 28,6 ° С (83,48 ° F) | (да) | |
100 лет назад | 29,8 ° С (85,64 ° F) | (да) | |
100 руб. | 39,30 ° С (102,74 ° F) | (да) | |
Bi 40.3, Pb 22.2, In 17.2, Sn 10.7, Cd 8.1, Tl 1.1 | 41,5 ° С (106,7 ° F) | да | |
Bi 40,63, Pb 22,1, In 18,1, Sn 10,65, Cd 8,2 | 46,5 ° С (115,7 ° F) | ||
Bi 44,7, Pb 22,6, In 19,1, Cd 5,3, Sn 8,3 | 47 ° С (116,6 ° F) | да | Cerrolow 117 . Используется как припой в физике низких температур. [4] |
Би 49, Пб 18, Ин 21, Сн 12 | 58 ° С (136,4 ° F) | Сплав для распайки ChipQuik. [5] Cerrolow 136 . Слегка расширяется при охлаждении, затем через пару часов проявляет небольшую усадку. Используется как припой в физике низких температур. [4] Линза из сплава 136 , используемая для крепления линз и других оптических компонентов для шлифования. [6] Используется для монтажа мелких деталей необычной формы для обработки. | |
Би 32,5, Ин 51,0, Sn 16,5 | 60,5 ° С (140,9 | да | Металл Филда |
К 100 | 63,5 ° С (146,3 ° F) | (да) | |
Bi 50, Pb 26,7, Sn 13,3, Cd 10 | 70 ° С (158 ° F) | да | Cerrobend . Используется в физике низких температур как припой. [4] |
Bi 49,5, Pb 27,3, Sn 13,1, Cd 10,1 | 70,9 ° С (159,62 ° F) | да | Сплав Липовица |
Bi 50,0, Pb 25,0, Sn 12,5, Cd 12,5 | 71 ° С (159,8 ° F) | да | Металл Вуда |
В 66,3, Bi 33,7 | 72 ° С (161,6 ° F) | да | |
Bi 42,5, Pb 37,7, Sn 11,3, Cd 8,5 | 74 ° С (165,2 ° F) | нет | Cerrosafe |
Би 56, Сн 30, Ин 14 | 79-91 ° С (174,2-195,8 ° F) | нет | Сплав для демонтажа ChipQuik, бессвинцовый |
Bi 50, Pb 30, Sn 20, примеси | 92 ° С (197,6 ° F) | нет | Сплав Лихтенберга [7], также называемый плавким сплавом Лука [8] |
Bi 52,5, Pb 32,0, Sn 15,5 | 95 ° С (203 ° F) | да | |
Bi 52, Pb 32.0, Sn 16 | 96 ° С (204,8 ° F) | да | Bi52 . Хорошая усталостная прочность в сочетании с низкой температурой плавления. Приемлемая прочность на сдвиг и усталостные свойства. Комбинация со свинцово-оловянным припоем может значительно снизить температуру плавления и привести к разрушению соединения. [9] |
Bi 50,0, Pb 31,2, Sn 18,8 | 97 ° С (206,6 ° F) | нет | Металл Ньютона |
Na 100 | 97,8 (208,04 ° F) | (да) | |
Bi 50,0, Pb 28,0, Sn 22,0 | 94–98 ° C (201,2-208,4 ° F) | нет | Металл розы |
Bi 55,5, Pb 44,5 | 125 ° С (257 ° F) | да | |
Би 58, Сн 42 | 138 ° С (280,4 ° F) | да | Bi58 . Приемлемая прочность на сдвиг и усталостные свойства. Комбинация со свинцово-оловянным припоем может значительно снизить температуру плавления и привести к разрушению соединения. [9] Низкотемпературный эвтектический припой с высокой прочностью. [10] Особенно прочный, очень хрупкий. [11] Широко используется в технологической сборке сквозных отверстий в мэйнфреймах IBM, где требовалась низкая температура пайки. Может использоваться в качестве покрытия из медных частиц для облегчения их связывания под давлением / нагреванием и создания проводящего металлургического соединения. [12] Чувствительность к скорости сдвига. Подходит для электроники. Используется в термоэлектрических устройствах. Хорошие показатели термической усталости. Предел текучести 7119 фунтов на квадратный дюйм (49,08 МПа), предел прочности на разрыв 5,400 фунтов на квадратный дюйм (37 МПа). [13] |
Bi 57, Sn 43 [14] | 139 (282,2 ° F) | да | |
Через 100 | 157 ° С (314,6 ° F) | (да) | In99 . Используется для крепления некоторых микросхем. Более подходящий для пайки золота , скорость растворения золота в 17 раз ниже, чем у припоев на основе олова, и допускается содержание до 20% золота без значительного охрупчивания. Хорошие характеристики при криогенных температурах. [15] Смачивает многие поверхности, в т.ч. кварц, стекло и многие керамические изделия. Деформируется бесконечно под нагрузкой. Не становится ломким даже при низких температурах. Используется в качестве припоя в физике низких температур, связывается с алюминием. Может использоваться для пайки тонких металлических пленок или стекла с помощью ультразвукового паяльника . [4] |
Ли 100 | 180,5 ° C (256,9 ° F) | (да) | |
Sn 62,3, Pb 37,7 | 183 ° С (361,4 ° F) | да | |
Sn 63,0, Pb 37,0 | 183 ° С (361,4 ° F) | нет | Эвтектический припой . Sn63 , ASTM63A , ASTM63B . Распространен в электронике; Исключительные свойства лужения и смачивания, также хорошо для нержавеющей стали. Один из самых распространенных припоев. Низкая стоимость и хорошие адгезионные свойства. Используется как в SMT, так и в электронике для сквозных отверстий. Быстро растворяет золото и серебро, для них не рекомендуется. [10] Sn 60 Pb 40 немного дешевле и часто используется вместо него из соображений стоимости, поскольку разница температур плавления на практике незначительна. При медленном охлаждении дает немного более яркие стыки, чем Sn 60 Pb 40 . [16] Предел текучести 3950 фунтов на квадратный дюйм (27,2 МПа), предел прочности на разрыв 4 442 фунта на квадратный дюйм (30,63 МПа). [17] |
Sn 91,0, Zn 9,0 | 198 ° С (388,4 ° F) | да | KappAloy9 разработаны специально для алюминиевых -в-алюминия и алюминиево-to - Медных паек. Обладает хорошей коррозионной стойкостью и прочностью на разрыв. Располагается между мягким припоем и серебряными припоями, что позволяет избежать повреждения критически важной электроники, а также деформации и расслоения подложки. Лучший припой для алюминиевого провода к медным шинам или медного провода к алюминиевым шинам или контактам. [18] UNS №: L91090 |
Sn 92,0, Zn 8,0 | 199 ° С (390,2 ° F) | нет | Фольга |
Sn 100 | 231,9 ° С (449,42 ° F) | (да) | Sn99 . Хорошая прочность, не тускнеет. Использование в пищевом оборудовании, лужении и легировании проволоки. [19] Восприимчивы к оловянным вредителям . |
Би 100 | 271,5 ° С (520,7 ° F) | (да) | Используется в качестве не- сверхпроводящем припоя в области физики низких температур. Плохо смачивает металлы, образует механически слабый шов. [4] |
Tl 100 | 304 ° С (579,2 ° F) | (да) | |
Кд 100 | 321,1 ° С (607 ° F) | (да) | |
Pb 100 | 327,5 ° C (621,5 ° F) | (да) | |
Zn 100 | 419,5 ° С (787,1 ° F) | (да) | Для пайки алюминия. Хорошая смачиваемость алюминия, относительно хорошая коррозионная стойкость. [20] |
Смотрите также
- Жидкий металл
- Список элементов по температуре плавления
Рекомендации
- Перейти ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911). . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
- ^ http://www.hitechalloys.com/hitechalloys_003.htm
- ^ Оше, RW (редактор), "Справочник термодинамических и транспортных свойств щелочных металлов", Оксфорд. Великобритания, Blackwell Scientific Publications Ltd, 1985, стр. 987
- ^ а б в г д Белый, Гай Кендалл; Мисон, Филип Дж. (2002). Экспериментальная техника в физике низких температур . Кларендон. С. 207–. ISBN 978-0-19-851428-2.
- ^ Johnson Manufacturing Co, MSDS для Chip Quik Alloy w / Lead . Проверено 6 февраля, 2015.
- ^ http://www.zilt.co.uk/LowMelting/LensAlloy136.html
- ^ Франсуа Кардарелли (19 марта 2008 г.). Справочник по материалам: краткий настольный справочник . Springer Science & Business Media. С. 210–. ISBN 978-1-84628-669-8.
- ^ Дженсон, WB «Спросите историка - плавкий сплав лука», J. Chem. Образов., 2010, 87, 1050-1051.
- ^ а б Джон Х. Лау (1991). Надежность паяных соединений: теория и приложения . Springer. п. 178. ISBN 0-442-00260-2.
- ^ а б Рэй П. Прасад (1997). Технология поверхностного монтажа: принципы и практика . Springer. п. 385. ISBN 0-412-12921-3.
- ^ Чарльз А. Харпер (2003). Электронные материалы и процессы . McGraw-Hill Professional. С. 5–8. ISBN 0-07-140214-4.
- ^ Карл Дж. Путтлитц, Кэтлин А. Сталтер (2004). Справочник по технологии бессвинцовых припоев для микроэлектронных сборок . CRC Press. ISBN 0-8247-4870-0.
- ^ Qualitek. Технический паспорт Sn42 / Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF) . Проверено 3 мая 2018 .
- ^ См. Фазовую диаграмму для двойной системы олово-висмут здесь: http://oregonstate.edu/instruct/engr322/Homework/AllHomework/S12/ENGR322HW4.html
- ^ TQ Collier (май – июнь 2008 г.). «Выбираем лучшую шишку за доллар» . Расширенная упаковка . 17 (4): 24. ISSN 1065-0555 .
- ^ msl747.PDF . (PDF). Проверено 6 июля 2010.
- ^ Qualitek. Технический паспорт Sn42 / Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF) . Проверено 3 мая 2018 .
- ^ «Олово-цинковые припои для алюминия с алюминием и медью» . Каппа Alloy & Wire, Inc . Проверено 23 октября 2012 года .
- ^ Мадара Огот, Гуль Окудан-Кремер (2004). Инженерное проектирование: практическое руководство . Издательство Trafford. п. 445. ISBN 1-4120-3850-2.
- ^ Ховард Х. Манко (8 февраля 2001 г.). Припои и пайка: материалы, дизайн, производство и анализ для надежного соединения . McGraw-Hill Professional. С. 396–. ISBN 978-0-07-134417-3. Проверено 17 апреля 2011 года .
дальнейшее чтение
- «ASTM B774 - Стандартные технические условия для сплавов с низкой температурой плавления». ASTM International . 1900. DOI : 10,1520 / B0774 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - Weast, RC, "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 55-е издание, CRC Press, Cleveland, 1974, p. F-22
Внешние ссылки
- Плавкие (низкотемпературные) сплавы
- Плавкие сплавы . Архивировано из оригинала на 2012-10-12.
- Дженсон, WB "Спросите историка - плавкий сплав лука"