ПОС-61: состав, температура плавления, ГОСТ 21931-76 и где применяют
Припой ПОС-61 содержит 61% олова и 39% свинца. Плавится в интервале от 183 °C (солидус) до 190 °C (ликвидус), предел прочности паяного шва на срез составляет 40-50 МПа. Это самая ходовая марка оловянно-свинцовых припоев: ей паяют платы, провода, контакты, всё, что не терпит перегрева.
Ниже разобран состав по ГОСТ, что означает интервал плавления на практике, в каких формах ПОС-61 поставляют и чем его заменяют, когда нужной формы нет на складе.
Состав ПОС-61 по ГОСТ
Марка расшифровывается просто: ПОС значит припой оловянно-свинцовый, 61 это доля олова в процентах. Остальное свинец плюс жёстко ограниченные примеси.
| Компонент | Содержание |
|---|---|
| Олово (Sn) | 61% |
| Свинец (Pb) | 39% (остальное) |
| Примеси | ограничены ГОСТ, суммарно доли процента |
Примеси в припое не формальность. Избыток железа даёт зернистый шов; цинк и алюминий резко ухудшают смачиваемость, а висмут снижает температуру плавления непредсказуемо. Поэтому на партию берут паспорт качества и смотрят фактический химсостав, а не только маркировку чушки.
Два ГОСТа на одну марку: 21931-76 и 21930-76
Здесь чаще всего путаются в заявках. На ПОС-61 действуют два документа, и они не взаимозаменяемы:
- ГОСТ 21931-76: припои оловянно-свинцовые в изделиях. Это пруток, проволока, трубка с канифольным сердечником, аноды, лента. Именно этот ГОСТ стоит в карточке припоя ПОС-61 на большинство ходовых форм.
- ГОСТ 21930-76: тот же сплав в чушках. Форма для переплава: заливка ванн, лужение погружением, собственное производство прутка.
Сплав один, требования по химсоставу совпадают. Различается всё, что касается геометрии, допусков, приёмки готового изделия. Если в спецификации написано «ПОС-61 ГОСТ 21930-76», а нужна проволока 2 мм — снабженец получит чушки и потеряет неделю.
Температура плавления и что даёт интервал 7 °C
Солидус 183 °C: температура, при которой сплав начинает плавиться. Ликвидус 190 °C: сплав становится полностью жидким. Между ними ПОС-61 находится в кашеобразном состоянии.
Семь градусов, интервал узкий. Но он есть, и это отличает ПОС-61 от эвтектического ПОС-63, который плавится и застывает при одной точке 183 °C.
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Солидус | 183 °C |
| Ликвидус | 190 °C |
| Интервал кристаллизации | 7 °C |
| Прочность шва на срез | 40-50 МПа |
| Рабочая температура жала | 280-320 °C |
Практический вывод из интервала один: пока шов не остыл ниже 183 °C, детали двигать нельзя. Сдвинули в кашеобразной стадии — получили «холодную пайку»: матовый пористый шов, который выглядит целым и разваливается от вибрации через полгода. На платах это самый частый дефект, и находят его обычно не на выходном контроле, а у заказчика.
Температура жала выше температуры плавления не случайно. Паяльник прогревает и припой, и массу самой детали — медный полигон платы или толстый провод оттягивают тепло. При этом перегревать тоже нельзя: выше 350 °C выгорает флюс и активно растёт слой интерметаллидов на границе с медью, шов становится хрупким.
Формы поставки
| Форма | Типовое применение |
|---|---|
| Трубка с канифолью | Ручная пайка плат, монтаж, ремонт (флюс уже внутри) |
| Проволока без флюса | Автоматическая пайка, участки со своим флюсом |
| Пруток | Пайка крупных узлов, лужение, наплавка |
| Чушка | Переплав, заливка ванн лужения, погружное лужение |
| Аноды | Гальваническое осаждение оловянно-свинцового покрытия |
Выбор формы задаёт технология, а не привычка. Для ручного монтажа берут трубку с канифолью диаметром 0,8-1,0 мм. Для ванны лужения — чушку: покупать тот же объём прутком дороже, а результат после переплава одинаковый. Полный перечень форм и типоразмеров — в категории оловянно-свинцовых припоев ПОС.
Где ПОС-61 работает, а где нет
Область применения: радиоэлектроника, приборостроение, электротехника. Конкретика — печатные платы, радиодетали, контакты, реле, обмотки трансформаторов, медные провода. Сплав хорошо смачивает медь, латунь, сталь, даёт прочный и пластичный шов.
Ограничений три, и все жёсткие:
- Алюминий и его сплавы. Оксидная плёнка не смачивается, соединение выйдет ложным.
- Узлы с рабочей температурой выше 100 °C. Прочность оловянно-свинцового шва падает задолго до точки плавления, а под постоянной нагрузкой добавляется ползучесть.
- Пищевое и питьевое оборудование. Свинец в составе закрывает эту область полностью.
Чем заменить ПОС-61
Замена подбирается по причине, из-за которой исходная марка не подошла.
Нужна одна точка застывания. Берут ПОС-63, эвтектику 183 °C без интервала. Разумный выбор для автоматической пайки и плотного SMD-монтажа.
Экономят олово. ПОС-40 и ПОС-30 дешевле, но интервал плавления у них шире (примерно до 235 и 256 °C), шов менее прочный и хуже растекается. Для монтажа плат не годятся, для лужения корпусов и пайки жести — вполне.
Деталь не выдерживает 190 °C. Оловянно-свинцовые припои здесь не подходят в принципе, нужны легкоплавкие сплавы: сплав Розе плавится при 94 °C. Подробнее — в статье «Сплав Розе и сплав Вуда: разница и температуры».
Нужен шов без свинца. Это переход на бессвинцовые системы Sn-Ag-Cu с температурой плавления около 217-220 °C. Оборудование и режимы придётся менять — заменой «один в один» такой переход не бывает.
Чего делать не стоит: подбирать замену по одному лишь совпадению температуры плавления. Прочность шва, смачиваемость конкретного металла и поведение под вибрацией у разных марок отличаются сильнее, чем градусы в паспорте.
