Короткі теоретичні відомості
До легкоплавких сплавів відносять, зазвичай, сплави з температурою плавлІння нижче 230 ºС (тобто нижче температури плавлІння олова). Компонентами цих сплавів є метали, що мають низьку температуру плавлІння (свинець, олово, вісмут, індій, ртуть). Легкоплавкі компоненти підбирають, як правило, в поєднаннях, що забезпечують утворення багатофазної багатокомпонентної евтектики, що складається з двох, трьох і більше фаз. Деякі легкоплавкі сплави плавляться не при постійній температурі, а в інтервалі температур. Більшість легкоплавких сплавів при затвердінні дають усадку; сплави, що містять більше 55 % Bi, при затвердінні розширюються. Легкоплавкі сплави застосовуються в якості припоїв, плавких запобіжників в електротехнічній і тепловій апаратурі, пресформ і моделей для виготовлення відливок складної форми з металів і пластмас, як металевих замазок і матеріалів для ущільнень.
Основними компонентами, застосовуваними для складання подібних сплавів, є вісмут, свинець, олово і кадмій. Найменшу усадку і найбільшу твердість мають легкоплавкі сплави, що містять близько 50% вісмуту. Температура плавлІння найбільш поширених рецептур обмежена в межах 63 – 115 °С. Всі ці сплави мають сірий колір. Вони являють собою механічні суміші і випускаються у вигляді блоків.
До інших допоміжних сплавів і металів відносяться латунь і бронза, які створюються на основі міді і мають жовтий колір.
Легкоплавкі сплави застосовують, наприклад, для різних запобіжних пробок і вставок, як особливо легкоплавких припоїв, а також в якості матеріалу для анатомічних зліпків.
Маркуються легкоплавкі сплави буквою Л і цифрою, що показує температуру плавлІння сплаву (вона постійна, оскільки легкоплавкі сплави є сплавами евтектичного типу).
Основні марки легкоплавких сплавів вказані у табл. 2.1. До них слід віднести і оловянносвінцеві припої (ПОС-90 і ПОС-61).
Таблиця 2.1 – Хімічний склад легкоплавких сплавів, %
| Марка сплава | Sn | Pb | Cd | Bi | Zn, In | Марка сплава | Sn | Pb | Cd | Bi | Zn, In |
| Л199 | 91,1 | - | - | - | 8,9 Zn | Л96 | 18,8 | 31,25 | - | - | |
| Л183 | 61,9 | 38,1 | - | - | - | Л68 | 12,5 | 12,5 | - | ||
| Л141 | - | - | Л58 | - | 21,0 In | ||||||
| Л145 | 49,8 | 18,2 | - | Л47 | 8,3 | 22,6 | 5,3 | 44,7 | 19,1 In | ||
| Л130 | - |
М'які припої з низькою температурою плавлення, що забезпечують лише геометричність спаю; механічні властивості спаю, як правило, дуже низькі (в = 50 – 70 МПа) і спаяну деталь тому не слід піддавати механічним навантаженням.
В якості м'яких припоїв застосовують сплави легкоплавких металів: свинцю, олова, вісмуту, кадмію, найчастіше сплави свинцю й олова. Найбільш легкоплавким сплавом в системі Pb-Sn є евтектичний, що містить 62 % Sn і 38 % Pb (рис. 2.1) (приблизно 2/3 Sn і 1/3 Pb). У виробництві його часто називають третніком. Температура плавлІння сплаву 183 ºС. Стандартне позначення сплаву ПОС-61 (припій олов’яно-свинцовий, 61 % Sn).
Крім олов’яно-свинцових припоїв, застосовують і олов’яно-цинкові, що містять 90, 70, 60 і 40 % Sn, решта цинк (марки припоїв ПОЦ-90, ПОЦ-70, ПОЦ-60 і ПОЦ-40). Найкращим з цієї серії сплавів є припой ПОЦ-90, за складом відповідає евтектиці, тобто має найнижчу температуру початку кристалізації по діаграмі стану 198 ºС). Фактично ж у зв'язку з коливаннями в хімічному складі трохи вище, але не вище 202 ºС. олов’яно-цинкові припої, в порівнянні з олов’яно-свінцовими, мають більш високу міцність, меншу пластичність.
Сплав системи Sn-Pb-Cd-Bi, який утворює четверту евтектику, тобто найбільш легкоплавкий сплав в цій системі, широко відомий під назвою сплаву Вуда (по імені Р. Вуда, американського археолога і винахідника XVII ст.). (Температура плавлІння сплаву 68 ºС). Сплав Вуда – легкоплавкий сплав на основі вісмуту. Сплав Вуда складається з 50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn і 12,5 % Cd. Температура плавлІння сплаву Вуда 68 °С. Він має високі ливарні властивості, легко заповнює найдрібніші деталі форми. Межа міцності сплаву Вуда 0,5 Мн/м2 і відносне подовження 25 %. Сплав Вуда застосовується для виготовлення моделей, заливки металографічних шліфів.
В п'ятерній системі Sn-Pb-Cd-Bi-In евтектичних сплавів Л47 має температуру плавлІння 47 ºС.
Нарешті, сплави з добавкою ртуті (називаються амальгамами) мають температуру плавлІння нижче 100 ºС) (сплави системи Sn-Pb-Bi-Hg). Чиста ртуть і сплави системи Tl-Hg мають температуру плавлІння нижче 0 ºС. найбільш легкоплавкий металевий сплав з відомих в природі (сплав з 8,5 % Tl і 91,5 % Hg плавиться при – 59 ºС (рис. 2.3).
