Сплав вуда что это такое
Перейти к содержимому

Сплав вуда что это такое

  • автор:

Сплав Вуда

Сплав Вуда гранулы

Изделие каплеобразной формы. Во всех плоскостях не превышающая 10мм.

Цена договорная*
*Цена формируется в зависимости от объема.
Чтобы узнать подробную информацию или купить гранулы сплава Вуда нажмите кнопку «ЗАКАЗАТЬ»

Химический состав

Сплав Вуда входит в группу особо легкоплавких сплавов, состав и свойства которых оговариваются техническими требованиями ТУ 6-09-4064-87. Состав представляет собой литейную эвтектическую смесь четырёх химических элементов: висмута (50%); свинца (25%); олова (12,5%); кадмия (12,5%).

У разных производителей соотношение вышеуказанных компонентов может изменяться в незначительных пределах. В качестве металлургических примесей в состав сплава входит также незначительное количество серы, меди и висмута, не изменяющее его основные потребительские показатели.

Присутствия кадмия делает сплав Вуда весьма токсичным, поэтому работы с расплавом необходимо производить только при эффективно действующей приточно-вытяжной вентиляции.

Состав и температура плавления
Основные элементы Температура плавления (°С)
Sn Pb Bi Cd
12,5 25 50 12,5 60-68,5

Технические характеристики

Большинство физико-механических свойств сплава Вуда весьма схожи с аналогичными показателями для сплав Розе, что объясняется наличием тех же химических элементов в составе. Так, температура плавления и предел временного сопротивления двух сплавов совпадают, а показатель относительного удлинения немного ниже. Обращает внимание высокая плотность материала, из-за чего в зоне пайки возможно повышение суммарного веса готового соединения.

Области применения

Рассматриваемый легкоплавкий сплав используется:

• При обустройстве нагревательных ванн, используемых для повышения температуры антифрикционных металлов или припоев;

• При работах по пайке и лужению в качестве припоя с низкой температурой плавления;

• В качестве огнеупорно-расплавляемого клапанного элемента в системах пожаротушения промышленных и общественных зданий;

• В гальванотехнических операциях для укрепления связи некоторых металлов с неметаллическими покрытиями;

• В медицине для взрывобезопасного уплотнения баллонов с газами:

• Как наполнитель при изгибе тонкостенных труб, которые изготовлены из мало пластичных металлов. Для этого трубку заполняют расплавленным сплавом Вуда. После того, как наполнитель затвердевает, трубка сгибается, при этом разрыв трубки предотвращается внутренним противодавлением сплава. После завершения деформирования сплав Вуда удаляется нагреванием, а часто — и простым кипячением в воде.

Другие применения включают изготовление отверстий и блоков нестандартной формы (например, вырезы для электронного луча) при медицинской радиационной обработке, а также при изготовлении металлических вкладок из дерева.

Заказ и доставка

На нашем сайте вы можете заказать сплав Вуда с доставкой по всей России. Готовый продукт отгружается в офисе компании или отправляется транспортной компанией.

Сплав Вуда

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).

Сплав Вуда

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»

image002

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.

image004 image005

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.

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.

Вуда

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 кг\м3, 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.

сплав вуда

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 что это такое

Поскольку настоящий сайт посвящен металлографии, то естественно, что здесь нас интересует применение сплава Вуда в металлографическом препарировании, т.е. пробоподготовке. Каким образом он используется и какова его структура?

Сплав Вуда в Интернете представлен на многих сайтах. Как правило, информация на них повторяется. Приведен состав, физические свойства, история создания. Отмечается его низкая температура плавления. При этом упоминаются другие легкоплавкие сплавы.
По данным Википедии сплав Вуда — тяжелый легкоплавкий сплав, изобретенный в 1860 году английским инженером Барнабасом Вудом Температура плавления 68,5 °C, плотность 9720 кг/м³. Состав (мас.%): олово — 12,5; свинец — 25; висмут — 50; кадмий — 12,5. 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.

Металлографическое применение и структура сплава Вуда в Интернете рассматриваются мало. Нет и иллюстраций.

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.

Завал края образца при некачественной пробоподготовке

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

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.

sealing-in plast
а б

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

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

Слой, сформированный компрессионной плазмой

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

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.

сплав Вуда многократно переплавленный сплав Вуда
а б

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.

RD

Рисунок 5. Рентгенограмма сплава Вуда.

RD2

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.

SEM-4

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

SEM-5

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.

wood3 wood4
а б
wood5 wood6
в г

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *