Сплав вуда что это такое?

В кругу радиолюбителей и электронщиков сплав Вуду нашел применение для выполнения пайки и лужения, и вот почему. Лужение, как известно, заключается в нанесении тонкого слоя олова на другой металл, защищая при этом металл от окисления и коррозии.
Содержание

Сплав вуда что это такое?

Сплав Вуда

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 16 декабря 2016 · Обновлено 25 августа 2018

Истоки возникновения сплава

Своим появлением и названием этот легкоплавкий сплав тяжелых металлов обязан американскому стоматологу Барнабасу Вуду, открывшим его состав в 1860 году. Следует отметить, что сам факт получения легкоплавкого сплава не был чем-то уникальным, так как еще в 1701 году Ньютон получил аналогичный сплав, но без применения кадмия. Так у Ньютона сплав состоял на 50% из висмута (Bi), 31,2% из свинца (Pb) и 18,8% из олова (Sn).

У Вуда же мы имеем Bi около 50%, около 25 % Pb, и по 12,5% Sn и, внимание, кадмия (Cd). Правда, сплав Ньютона имеет температуру плавления 97 градусов Цельсия, а сплав Вуда – около 67. Вот были у Вуда проблемы со свинцом и оловом, а вот с кадмием видно, по какой-то причине, проблем не было, вот он и заменил последним свинец и олово. И вот был получен сплав, который при нормальной температуре находится в кристаллическом состоянии, но уже в горячей воде становится жидким

По-видимому, именно сравнительно низкая температура плавления и сделала этот сплав и его изобретателя таким известным. Ведь до этого были известные легкоплавкие сплавы Rose (1772) и D’Arcet (1775) имели температуру плавления 95 градусов Цельсия. Снижение же температуры плавления на 26% несомненно давало возможность для весьма существенной экономии энергии, со всеми вытекающими, особенно с учетом областей применения сплава Вуда.

Паять и лудить — сплавом «вудить»

В кругу радиолюбителей и электронщиков сплав Вуду нашел применение для выполнения пайки и лужения, и вот почему. Лужение, как известно, заключается в нанесении тонкого слоя олова на другой металл, защищая при этом металл от окисления и коррозии. А как мы узнали выше, сплав Вуда – это сплав, содержащий в своем составе олово. Кроме легкоплавкости сплав Вуда обладает хорошей текучестью, которая позволяет ему равномерно растекаться по поверхности и заполнять малейшие щели. Для того, чтобы выполнить лужение дорожек на печатной плате необходимы: вода, зерна или стержни самого сплав, лимонная (или паяльная) кислота. Лужение с помощью сплава Вуда происходит следующим образом (см. видео, правда в нем идет речь о сплаве Розе, но для сплава Вуда оно тоже подойдет с небольшим уточнением):

1. В емкость заливаем воду (или глицерин), нагревают ее, замеряя температуру, доводят до температуры точки плавления, т.е. около 68,5 градуса Цельсия.

2. В горячую (очень горячую, но не обязательно кипящую) воду чуть-чуть добавляется лимонная кислота.

3. Затем в емкость укладывают предварительно почищенную плату, которую необходимо лудить и на медные дорожки платы выкладывают несколько кусочков сплава Вуда. Воду нагревают, сплав нагревается и переходит в жидкое состояние.

4. Тампоном, а лучше деревянной или пластиковой лопаткой выполняют лужение дорожек путем растирания капель жидкого сплава по дорожкам платы.

5. После лужения покрывают плату канифолью (флюсом) и моют.

Описанный способ лужения относиться к горячим, с нанесением покрытия растиранием. Другим горячим методом нанесения является погружение. Но в этом случае, понятно используется ванна со сплавом, для которой требуемое количество сырья намного больше, чем для метода с растиранием.

При пайке, вернее выпаивании элементов из плат – процессоров и микросхем, разъемов и других деталей – сплав Вуда хорош тем, что его температура плавления намного меньше температуры плавления пластика корпусов деталей. Следовательно, не нужно опасаться, что при выпаивании (или запаивании) пластиковый корпус будет поврежден. Конечно, все операции пайки в любом случае нужно делать максимально осторожно и внимательно. Паять этим сплавом можно различные металлы и сплавы (медь, и никель, алюминий, бронзу и латунь), а также изделия из драгоценных металлов.

В целом сплав Вуда значительно облегчает процесс лужения, что очень важно для новичков в этом деле.

Краткие характеристики сплава

Выпускается сплав Вуда в виде серебристо-белого цвета круглых стержней или капелек-гранул. Предел прочности на разрыв составляет около 45 МПа, относительное удлинение 7%, твердость по Бринеллю 10,5 единиц, плотность 9720 кг/м3. Срок хранения слитков сплава – 3 года.

Металлографические исследования сплава показывают, что компоненты, из которых он состоит, не растворяются друг в друге и не образуют химических соединений. Структура сплава – эвтектическая, включающая в себя светлые дендриты твердого раствора, содержащие в себе висмут, и темную сложную эвтектику (содержащую в себе все четыре компонента).

Где еще применяется сплав Вуда

Существует большая сфера применения материала со свойствами сплава Вуда. Это в первую очередь его технологические свойства, заключающиеся в возможности удаления сплава горячей водой. Таким, например, применением, является способ изгибания труб с тонкими стенками, которые при изгибе без спецсредств будут деформированы, т.е. изомнутся, по меньшей мере, в неравномерный гофр. Чтобы не допустить такую деформацию, трубы внутри заполняют сплавом, который сдерживает гофрообразование. Затем, после сгибания трубы, сплав легко удаляется, вытекая наружу при нагреве. По этой же причине сплав применяется и в гальванопластике, где он заполняет полости в металлических изделиях.

Еще одно технологическое назначение сплава – прецизионное литье, т.е. такое литья при котором получаемые размеры требуется соблюсти очень точно, даже с учетом термоусадки сплава отливки. Сплав Вуда имеет очень малую усадку.

Также сплав находит применение в научных целях. Он используется для получения металлографических образцов, когда сам по себе исследуемый образец очень мал и неудобен для шлифовки и полировки. Тогда его заливают сплавом Вуда до такого размера, который позволяет выполнять обработку микрошлифов. Кроме этого известно применение сплава в химических лабораториях для создания низкотемпературной нагревательной бани.

Известно, что детали из сплава Вуда можно найти и датчиках, реагирующих на температуру, как правило, это датчики противопожарной сигнализации.

Известно, что сплав Вуда в 1976 году также побывал и в космосе на орбитальной станции «Салют-5», на которой в рамках технологического эксперимента с кодовым названием «Сфера» космонавты Б.Волынов и В.Жолобов выступили в роли металлургов, исследуя процесс затвердевания жидкого металла в условиях невесомости.

А где сплав Вуда купить?

Известность сплава Вуда можно оценить по тому, где и как его можно приобрести для своих целей. Сплав настолько востребован, что в нынешнее время продается даже через Интернет. Его можно найти на всех популярных площадках электронной торговли – eBay, Все инструменты.ру, Aliexpress, Alibaba. Производится он в основном заводами химической продукции (например «Уральским заводом химических реактивов»).

Особенности применения и отличие от аналогов

Как уже отмечалось, сплав Вуда не первый и не единственный аналогичный сплав с подобным составом. Наиболее известный аналог – это сплав Розе. Однако сплав Розе имеет более высокую температуру плавления, что не является в целом критичным для современной паяльной техники, однако требует использования глицерина для нагрева. Глицерин же при высоком нагреве интенсивно испаряется, дымит.

Читайте также  Пайка 18650 аккумуляторов в домашних условиях

Единственным существенным преимуществом сплава Розе является то, что он не токсичен, так как в его составе отсутствует канцерогенный токсин кадмий.

Токсичность сплава Вуда – основной его недостаток, которые определяет необходимость в специальных мерах безопасности, заключающихся в контроле ПДК и организации проветривания при работе.

Сплав Вуда: характеристики и состав

Америка. 1960 год. Дантист Барнабас Вуд работает над сплавом, который отличался бы низкой температурой плавления с одной стороны и высокой плотностью с другой. После серии экспериментов ему все-таки удалось достичь своей цели. Сплав Вуда, позднее получивший его имя, отвечал всем требованиям, которые к нему предъявлялись изначально. Далее он получил самое широкое применение, уходящее далеко за рамки стоматологии.

Общие сведения

Сплав Вуда представляет собой химическое соединение на основе висмута и обладает серо-черным цветом и металлическим блеском. Поставляется в виде гранул в специальных пакетах, общая масса которых не превышает 100 грамм.

Cостав Вуда регулируется отраслевым стандартом ТУ 6 09 4064-87. Согласно ТУ включает в себя следующие элементы:

  • Олово – 12%.
  • Кадмий – 12,5%.
  • Свинец – 20%.
  • Висмут – 50%.

Сразу стоит отметить, сто существует несколько разновидностей сплавов Вуда. Они включают в себя один и тот же тип элементов, но имеют их разное соотношение между собой.

Особенности и характеристики

Главной особенностью Вуда является его низкая температура плавления, которая составляет порядка 72 ºC. Данный параметр остается неизменным даже при смене условий окружающей среды, что особенно ценно в электротехнике.

Вторая особенность – это относительное высокое значение плотности. Оно равно 9720 кгм3, что выше аналогичного показателя конструкционной стали примерно на 20%. Сплав Вуда имеет одну из самых высоких значения плотности по сравнению с другими видами припоев, температура плавления которых не превышает 100 ºC.

Вуда – материал, обладающий высоким значением пластичности. Относительное растяжение составляет 40%, а относительное сужение 60%.

Также отметим легкодоступность сплава для рядового потребителя. Купить Вуда сейчас не составляет труда. Большинство магазинов электротехники имеют его в наличии.

Но помимо плюсов, Вуда обладает рядом недостатков. Главным из них является невозможность выдерживать высокую температуру в течение продолжительного периода времени, что значительно сокращает область применения.

Второй минус – склонность к образованию трещин. Любое ударное воздействие на сплав способно привести к его разрушению. В связи с этим обращение с ним при эксплуатации должно быт крайне аккуратным.

Стоит также отметить повышенную токсичность материал в силу наличия кадмия в своем составе. По этой причине при работе с Вуда необходимо строгое соблюдение правил безопасности и наличие качественной вытяжной системы.

Применение

Сплав Вуда имеет множество вариантов использования в техническом производстве. Его можно встретить и в особо точном литье, и в гальванопластике. С помощью него проделывают лужение печатных плат и используют в качестве реактива в химической промышленности. Вуда служат материалом для выплавления всевозможных металлов в металлургии. Но среди всего этого разнообразия использования, до сих пор основным назначением сплава является его применение как припоя при пайке.

Особенность пайки сплавами Вуда заключается в использовании паяльников небольшой мощности. Так мы снижаем риск перегрева металла и не позволяем сплавам терять свои вязкостные свойства.

Для избежания перерасхода материала при пайке малогабаритных деталей следует применять паяльник с тонким и плоским жалом. Обильное количество припоя еще не гарантирует более высокого качества соединения. При пайке сплавом Вуда большее значение имеет точность движения при его нанесении.

Также при пайке необходимо применять флюс, хоть материал и обладает низкой температурой плавления. Это предотвратит попадание в сплав нежелательных элементов таких как кислород, водород и прочих газов, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, наличие флюса способствует лучшему качеству и схватыванию припоя.

После проведения пайки необходимо дать время чтобы сплав закристаллизовался. Но даже после этого не рекомендуется подвергать микросхему механическим нагрузкам по причине высокой хрупкости сплава. Для контроля качества пайки достаточно проведение визуального контроля.

Сплав Вуда

Сплав Вуда — тяжелый легкоплавкий сплав, изобретенный в 1860 году Р. Вудом. Температура плавления 68,5 °C, плотность 9720 кг/м³.

  • Олово — 12,5 %;
  • Свинец — 25 %;
  • Висмут — 50 %;
  • Кадмий — 12,5 %.

Существует и ряд других рецептов сплава Вуда с низкой точкой плавления.

Содержание

Применение

Сплав Вуда применяется в прецизионном литье, в операциях изгиба тонкостенных труб, в качестве выплавляемых стержней при изготовлении полых тел способом гальванопластики, для заливки металлографических шлифов , в датчиках систем пожарной сигнализации, в качестве низкотемпературной нагревательной бани в химических лабораториях и др.

Популярные ошибки

Из-за происхождения фамилии Вуд от англ. wood (лес, древесина), неопытные технические переводчики иногда пишут — деревянный металл.

Изобретение сплава часто приписывают американскому физику Роберту Вильямсу Вуду, тем более, что розыгрыш с использованием сплава упоминается в биографической книге о нем В.Сибрука, однако знаменитый физик родился только в 1868 году, через 8 лет после этого изобретения.

См. также

  • Сплав Розе
  • Легкоплавкие сплавы (большой список)

Литература

  • Химический словарь школьника / Б. Н. Кочергин, Л. Я. Горностаева, В. М. Макаревский, О. С. Аранская. — Мн. : Народная асвета, 1990. — С. 45. — 255 с. — 75 000 экз. — ISBN 5-341-00127-3

Ссылки

  • Видеоролик, показывающий сплав Вуда в действии (плавление в кипятке)
  • Вуда сплав // БСЭ

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Баббит
  • Дюралюминий

Смотреть что такое «Сплав Вуда» в других словарях:

сплав Вуда — Vudo lydinys statusas T sritis chemija apibrėžtis 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Cd, 12,5% Sn lydinys, kurio lydymosi temperatūra сплав Вуда 68 °C. atitikmenys: angl. Wood alloy; Wood metal rus. металл Вуда; сплав Вуда … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

сплав Вуда — Vudo lydinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Wood’s alloy vok. Woodsche Legierung, f rus. металл Вуда, m; сплав Вуда, m pranc. alliage de Wood, m … Fizikos terminų žodynas

Сплав Вуда — сплав, состоящий из следующих элементов: Sn (12,5 %); Pb (25 %); Bi (50 %); Cd (12,5 %). Температура плавления 65,5 °C. Применяется в пре цезионном литье, в операциях изгиба тонкостенных труб, в качестве выплавляемых стержней при изготовлении… … Судьба эпонимов. Словарь-справочник

Сплав Вуда — [Wood s alloy] сплав на основе Bi, содержащий, %: 50 Bi; 25 Pb, 12,5 Sn и 12,5 Cd, tпл = 68 °C (назван по имени американского изобретателя Р. Вуда, XVII в.); широко применяются в разных отраслях промышленности, например, при изготовлении… … Энциклопедический словарь по металлургии

сплав Вуда — Syn: звар Вуда … Словарь синонимов металлургических терминов

Сплав Розе — назван в честь немецкого химика Валентина Розе Старшего. Состав сплава: олово 25 %, свинец 25 %, висмут 50 % Температура плавления +94 °C. Сплав Розе похож на сплав Вуда, но отличается от него меньшей токсичностью, так как не… … Википедия

Вуда сплав — см. Сплав Вуда … Судьба эпонимов. Словарь-справочник

Читайте также  Алюминий 1 категории что это?

ВУДА СПЛАВ — легкоплавкий (tпл68 .С) сплав Bi (50%), Pb (25%), Sn (12,5%) и Cd (12,5%). Применяется в некоторых противопожарных устройствах и сигнальных аппаратах, для изготовления литейных моделей, заливки металлографических шлифов и т. д. Предложен в 1860… … Большой Энциклопедический словарь

Вуда сплав — легкоплавкий (tпл ≈ 68°C) сплав Bi (50%), Pb (25%), Sn (12,5%) и Cd (12,5%). Применяется в некоторых противопожарных устройствах и сигнальных аппаратах, для изготовления литейных моделей, заливки металлографических шлифов и т. д. Предложен в 1860 … Энциклопедический словарь

ВУДА СПЛАВ — [по имени англ. изобретателя Вуда (Wood), разработавшего этот сплав в 1860] легкоплавкий сплав на основе висмута (tпл 68 °С). Содержит 50% висмута, 25% свинца, 12,5% олова и 12,5% кадмия. Применяется в противопожарных устройствах и сигнальных… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Характеристики и состав сплава Вуда

Сплав Вуда — материал, который используется при спайке радиодеталей, гальванопластике, работе с химикатами в лабораториях. Для людей, увлекающихся изучением однородных металлов и сплавов, будет не лишним изучить этот материал более подробно.

Сплав вуда

История открытия

Легкоплавкий сплав был впервые открыт американским стоматологом Барнобасом Вудом. Произошло это событие в 1860 году. Однако в 1701 году Ньютон открыл аналогичный материал, который отличается от Вуда отсутствием кадмия в составе. Температура плавления материала, открытого американцем, составляет 67 градусов. Смесь Ньютона плавится при 97 градусах.

Что такое сплав Вуда?

Это легкоплавкий материал, изготавливаемый из тяжёлых металлов. Он выпускается в виде стержней или гранул серебристого цвета, которые используются в различных сферах производства. Смесь не требует особых условий для хранения и транспортировки.

Состав

Технические характеристики и свойства материала зависят от его состава. Основные компоненты состава должны содержаться в определённом количестве:

  • олово — 12,5%;
  • висмут — 50%;
  • кадмий — 12,5%;
  • свинец — 20%.

Температура плавления изменяется в зависимости от содержания компонентов в составе. Изменения незначительные от 60 до 70 градусов.

По отдельности компоненты имеют высокую температуру плавления. Однако при изменении состава этот показатель снижается. Чтобы улучшить показатели пластичности, процентное содержание кадмия увеличивают до 20%.

Технические характеристики

Смесь уникальна своими характеристиками, которые зависят от компонентов, входящих в ее состав. Технические параметры:

  1. Температура плавления — 60–70 градусов.
  2. Плотность — 9720 кг/м2.
  3. Высокий показатель пластичности.

Благодаря характеристикам и составу смесь взаимодействует с различными металлами. В сравнении с другими материалами, используемыми для пайки, эта смесь металлов обладает высоким показателем плотности.

Пайка низко температурным паяльником

Применение

Область применения сплава Вуда немногочисленна. Связано это с его характеристиками. Его используют в химической и технической промышленности.

Его используют при сгибании труб с тонкими стенками. Связано это с тем, что трубы при простой гибке могут деформироваться или сломаться. Сплавом Вуда заполняют полость трубы. Изделие сгибают до требуемого угла. Материал изнутри удаляется при нагреве стенок трубы.

Прецизионное литье — ещё одно направление, где используется смесь Вуда. Процесс подразумевает изготовление деталей высокой точности, которые не изменяют размеров при усадке.

Данный легкоплавкий материал часто используется в химических целях. В лабораториях из него создают низкотемпературные бани для разогревания реактивов. Его можно увидеть в датчиках пожарной безопасности.

Чаще используется в качестве припоя, для плавки которого необходимо использовать электрические паяльники малой мощности. Благодаря этому можно избежать перегрева припоя и сохранить показатель вязкости у расплавленного сплава. Если работать нужно с маленькими деталями, рекомендуется использовать нагревательный инструмент с тонким жалом. Таким образом можно сократить расход припоя и не портить детали. Если припоя слишком много, портится качество соединения.

При работе нужно делать точные и равномерные движения. Однако нельзя затягивать с процессом пайки, поскольку сплав быстро застывает. Готовое соединение обладает высоким показателем хрупкости.

Поскольку смесь при термической обработке становится токсичной, пайку проводят проветриваемом помещении. Дополнительно к этому используют защитные очки, которые уберегут слизистую оболочку глаз от испарений плавящегося металла. Также используют респиратор. Он защищает дыхательные пути от ядовитых веществ, которые выделяются при плавке. Чтобы не обжечь руки, нужно использовать защитные перчатки и пинцет.

Преимущества

У сплава есть ряд преимуществ:

  1. Низкая температура плавления позволяет использовать смесь для соединения деталей чувствительных к высоким температурам.
  2. Для разогревания не требуется мощное оборудование.
  3. При использовании в технических и химических сферах смесь считается незаменимой.
  4. Высокий показатель плотности.

Приобрести гранулы и стержни из смеси Вуда можно в любом строительном магазине.

Недостатки

Помимо преимуществ, материал имеет недостатками:

  • не выдерживает воздействия высоких температур;
  • разрушается при больших механических нагрузках.

Сплав Вуда считается уникальным материалом, который используется в химической и технической промышленности. Благодаря компонентам состава смесь обладает определённым характеристиками, которые делают её уникальной. Важно понимать, что его нельзя использовать при высоких температурах, больших нагрузках.

Характеристики и состав сплава Вуда

Однажды во время чаепития популяризатор науки Я. И. Перельман удивил своих гостей. Подали горячий чай, гости стали размешивать его в стаканах обычными с виду чайными ложками, а те попросту расплавились! Оказалось, что мельхиоровые ложки были заменены хозяином на очень похожие, но сделанные из сплава Вуда, который имеет температуру плавления 65-68 градусов Цельсия. Сплав с необычными свойствами был запатентован ещё в 1860 году Барнабасом Вудом из Нэшвилла. Этот американец занимался разработкой спринклеров, в которых наличествовала легкоплавкая вставка, плавящаяся при температуре 70* С. Со временем состав сплава незначительно менялся, но до сих пор сплав носит имя своего создателя – Б. Вуда.

Применение сплава Вуда в пробоподготовке

Для металлографического исследования надо сделать шлиф, т.е. поверхность образца, которая рассматривается в микроскоп, должна представлять собой зеркало. Если образец достаточно велик, то его обработка не представляет проблем. После отрезки его зачищают на шлифовальном круге, потом на шкурках, пастах и окончательно полируют. При этом получают зеркальную поверхность. Но что делать, если надо увидеть, например, структуру проволоки в поперечном сечении или тонкий (в несколько микрометров) слой на поперечном шлифе образца, или структуру металлического порошка? Просто так не отполируешь. Проволока согнется, если приложить усилие при обработке, порошок надо как-то превращать в компактный материал, а тонкий слой «завалится», т.е. не будет плоским, а превратится в закругление и не будет виден в микроскоп. Это показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Завал кромки образца; 1 — кромка образца, которая находится ниже фокуса; 2 — участок, находящийся в фокусе; 3 — участок, находящийся выше фокуса; 2000х.

Поэтому площадь образца надо искусственно увеличить. Для этого на медную пластину ставят оправку (кольцо высотой порядка 1 см), внутрь нее помещают образец, а свободное пространство заливают расплавленным сплавом Вуда. Поскольку температура его плавления невелика, то структура образца в результате этого не изменится. Если же образец относится к легкоплавким сплавам, то вместо сплава Вуда применяют пластмассы или эпоксидную смолу, которые затвердевают при комнатной температуре. Пример заливки образца сплавом Вуда и пластмассой показан на рисунке 2. При таком способе приготовления шлифа край образца будет хорошо виден.

Рисунок 2. Образец, залитый в сплав Вуда (а), пластмассу (б).

Образец, изготовленный с заливкой, будет также «в резкости» по всей поверхности (рис.3).

Рисунок 3. Образец, приготовленный с заливкой сплавом Вуда (углеродистая сталь, обработка компрессионной плазмой); 2000х.

Читайте также  Присадочная проволока для аргонодуговой сварки

Состав и свойства

Сплав Вуда состоит из смеси металлов – висмута, свинца, олова и кадмия. От 50 до 50,4% в сплаве – доля висмута, свинца – от 24,9 до 25,1%, олова – 12,5 – 14,3% и кадмия – 10,2 — 12,5%. Сплав Вуда является легкоплавким сплавом, то есть его температура плавления менее 70 градусов, это – литейный сплав, его плотность 9 720 кг/куб. м. Температура плавления зависит от процентного соотношения компонентов, и составляет 60 – 68,5 градусов Цельсия.

Сплав Вуда серебристо-белого цвета с металлическим блеском, на изломе видна кристаллическая (зернистая) структура. Каждый отдельно взятый компонент сплава имеет большую температуру плавления, но именно такое их процентное соотношение обеспечивает такую низкую температуру плавления. В СНГ сплав Вуда производится по техническим условиям 1987 года, имеет более низкое содержание висмута (40 -41%). При затвердении легкоплавкие сплавы дают усадку, и такое содержание висмута позволяет сплаву после затвердения сохранять исходный объём. Сплав имеет повышенное содержание кадмия – около 20%, который придаёт сплаву пластичность и легкоплавкость. Повышенное содержание в сплаве олова приводит к снижению температуры плавления.

Промышленность выпускает сплав Вуда в виде чушек, стержней (прутков размером 10х12х250 мм), слитков и гранул. Хранится не более 3 лет.

Структура

Что представляет собой сплав Вуда с металлографической точки зрения? Прежде всего следует сказать, что он состоит из компонентов, которые не активно растворяются друг в друге при комнатной температуре, а также не образуют химических соединений. Еще более замечательно то, что на всех бинарных диаграммах состояния этих компонентов есть эвтектика. Структура сплава Вуда представлена на рисунке 4. Она представляет собой типичную структуру литья: светлые дендриты твердого раствора и сложная эвтектика.

Рисунок 4. «Свежий» сплав Вуда (а) и б/у после многократного переплава и заливки шлифов (б).

Фазовый и химический состав сплава Вуда

Ретгеновские данные подтверждают то, что в сплаве Вуда нет химических соединений между компонентами. На рентгенограмме присутствуют интерференционные линии металлов, составляющих сплав. Ниже показана рентгенограмма сплава Вуда, выполненная на дифрактометре ДРОН-3 в излучении меди, а также результаты ее расшифровки.

Рисунок 5. Рентгенограмма сплава Вуда.

Для определения того, какие элементы есть в составе сплава, можно использовать сканирующую электроннум микроскопию (СЭМ). При этом можно установить состав в определенной точке поверхности. Ниже показан состав сплава на двух участках — на светлом (в растровом микроскопе он выглядит светло-серым) и на темном. На светлом участке обнаружен только висмут. Его в сплаве 50%, значит светлые дендриты — это висмут. В темных участках обнаружены все 4 элемента, составляющие сплав.

Рисунок 6. Состав сплава Вуда на светлом участке (отмечен красным маркером).

Рисунок 7. Состав сплава Вуда на участке эвтектики.

Интересно выглядит структура сплава Вуда после многократного использования? Такой сплав загрязнен, поэтому трудно сказать, какой точно он имеет состав (да и нет необходимости!). А вот как он выглядит знать надо. Поскольку сплав литой, то в нем присутствуют дендриты. Светлый дендрит может быть висмутом. Темные — возможно и на основе свинца, но точно сказать можно только после проведения элементного анализа.

Рисунок 8. Дендриты в «грязном» сплаве Вуда»: а — светлое поле, б, в, г- дифференциально-интерференционный контраст.

Сплав Вуда: характеристики и состав

Америка. 1960 год. Дантист Барнабас Вуд работает над сплавом, который отличался бы низкой температурой плавления с одной стороны и высокой плотностью с другой. После серии экспериментов ему все-таки удалось достичь своей цели. Сплав Вуда, позднее получивший его имя, отвечал всем требованиям, которые к нему предъявлялись изначально. Далее он получил самое широкое применение, уходящее далеко за рамки стоматологии.

Общие сведения

Сплав Вуда представляет собой химическое соединение на основе висмута и обладает серо-черным цветом и металлическим блеском. Поставляется в виде гранул в специальных пакетах, общая масса которых не превышает 100 грамм.

Cостав Вуда регулируется отраслевым стандартом ТУ 6 09 4064-87. Согласно ТУ включает в себя следующие элементы:

  • Олово – 12%.
  • Кадмий – 12,5%.
  • Свинец – 20%.
  • Висмут – 50%.

Сразу стоит отметить, сто существует несколько разновидностей сплавов Вуда. Они включают в себя один и тот же тип элементов, но имеют их разное соотношение между собой.

Особенности и характеристики

Главной особенностью Вуда является его низкая температура плавления, которая составляет порядка 72 ºC. Данный параметр остается неизменным даже при смене условий окружающей среды, что особенно ценно в электротехнике.

Вторая особенность – это относительное высокое значение плотности. Оно равно 9720 кгм3, что выше аналогичного показателя конструкционной стали примерно на 20%. Сплав Вуда имеет одну из самых высоких значения плотности по сравнению с другими видами припоев, температура плавления которых не превышает 100 ºC.

Вуда – материал, обладающий высоким значением пластичности. Относительное растяжение составляет 40%, а относительное сужение 60%.

Также отметим легкодоступность сплава для рядового потребителя. Купить Вуда сейчас не составляет труда. Большинство магазинов электротехники имеют его в наличии.

Но помимо плюсов, Вуда обладает рядом недостатков. Главным из них является невозможность выдерживать высокую температуру в течение продолжительного периода времени, что значительно сокращает область применения.

Второй минус – склонность к образованию трещин. Любое ударное воздействие на сплав способно привести к его разрушению. В связи с этим обращение с ним при эксплуатации должно быт крайне аккуратным.

Стоит также отметить повышенную токсичность материал в силу наличия кадмия в своем составе. По этой причине при работе с Вуда необходимо строгое соблюдение правил безопасности и наличие качественной вытяжной системы.

Применение

Сплав Вуда имеет множество вариантов использования в техническом производстве. Его можно встретить и в особо точном литье, и в гальванопластике. С помощью него проделывают лужение печатных плат и используют в качестве реактива в химической промышленности. Вуда служат материалом для выплавления всевозможных металлов в металлургии. Но среди всего этого разнообразия использования, до сих пор основным назначением сплава является его применение как припоя при пайке.

Особенность пайки сплавами Вуда заключается в использовании паяльников небольшой мощности. Так мы снижаем риск перегрева металла и не позволяем сплавам терять свои вязкостные свойства.

Для избежания перерасхода материала при пайке малогабаритных деталей следует применять паяльник с тонким и плоским жалом. Обильное количество припоя еще не гарантирует более высокого качества соединения. При пайке сплавом Вуда большее значение имеет точность движения при его нанесении.

Также при пайке необходимо применять флюс, хоть материал и обладает низкой температурой плавления. Это предотвратит попадание в сплав нежелательных элементов таких как кислород, водород и прочих газов, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, наличие флюса способствует лучшему качеству и схватыванию припоя.

После проведения пайки необходимо дать время чтобы сплав закристаллизовался. Но даже после этого не рекомендуется подвергать микросхему механическим нагрузкам по причине высокой хрупкости сплава. Для контроля качества пайки достаточно проведение визуального контроля.

Оцените статью
Добавить комментарий