Сплав Розе и сплав Вуда: разница, температура плавления, для чего нужны
Оба сплава легкоплавкие, но разница между ними в одном элементе. У сплава Розе состав из висмута, свинца, олова; плавится он при 94 °C. У сплава Вуда часть олова заменена кадмием, и точка плавления падает до 65-70 °C. Кадмий даёт эти лишние 25 градусов и одновременно все ограничения по технике безопасности.
Разберём составы, где какой сплав уместен, и что делать с кадмием, если Вуда всё-таки нужен.
Составы и температуры
| Показатель | Сплав Розе | Сплав Вуда |
|---|---|---|
| Висмут (Bi) | 50% | 50% |
| Свинец (Pb) | 25% | 25% |
| Олово (Sn) | 25% | 12,5% |
| Кадмий (Cd) | нет | 12,5% |
| Температура плавления | 94 °C | 65-70 °C |
| Плотность | ~9,3 г/см³ | ~9,7 г/см³ |
| Нормативный документ | ТУ производителя | ГОСТ 21007-75 |
| Кадмий в составе | отсутствует | 12,5%, требует мер защиты |
Половину массы в обоих случаях занимает висмут. Он и делает сплавы легкоплавкими. Висмут вдобавок единственный из промышленных металлов, который расширяется при затвердевании, поэтому залитая форма обходится без усадочной раковины и отливка точно повторяет геометрию.
Разница в 25 градусов кажется небольшой. На практике она решает: 94 °C держатся выше точки кипения воды, 65-70 °C — ниже. Кусок сплава Вуда расплавится в кипящей воде, кусок Розе останется твёрдым.
Где ставят сплав Розе
Сплав Розе берут там, где деталь не переживёт обычной пайки при 190 °C и кадмий в изделии нежелателен.
Демонтаж деталей с плат. Самая частая задача. В штатный припой на выводах добавляют Розе, температура смеси падает, и многовыводной корпус снимается целиком без перегрева платы и отрыва дорожек. Дальше площадки отмывают от остатков, иначе следующий шов получится с пониженной точкой плавления.
Порядок при демонтаже такой: жало прогревают до 150-170 °C, наносят Розе на ряд выводов, добавляют флюс и ждут, пока весь ряд станет жидким одновременно. Только после этого корпус снимают. Ошибка новичка — тянуть деталь, пока расплавилась половина выводов: отрываются контактные площадки, и плата уходит в ремонт дороже самой детали.
Пайка термочувствительных элементов. Датчики, стеклянные корпуса, пластиковые узлы, всё, что при 190 °C уже деформируется.
Плавкие вставки и спринклеры. Предохранители и головки спринклеров, рассчитанные на срабатывание около 90-100 °C.
Заливка и герметизация. Приборостроение, фиксация хрупких деталей, где отливка не должна давать усадку.
Отсутствие кадмия здесь работает как самостоятельная причина выбора: изделие остаётся вне ограничений по кадмию, участок обходится без специальной вытяжки.
Где нужен именно сплав Вуда
Сплав Вуда выбирают, когда запаса по температуре нет и порог должен быть ниже 94 °C.
Термопредохранители. Вставки на 70 °C сделать из Розе физически нельзя: он при этой температуре ещё твёрдый.
Модели для литья. Легкоплавкая модель выплавляется горячей водой, без печи и без риска повредить форму.
Гибка тонкостенных трубок. Полость заполняют расплавом, дают застыть, гнут, затем прогревают и сливают сплав. Стенка не заминается, сечение сохраняется.
Пайка предельно чувствительных узлов, где даже 94 °C много.
Во всех остальных случаях выбор между двумя сплавами простой: если по температуре проходит Розе, ставят Розе.
Чего от легкоплавких сплавов ждать не стоит
Низкая температура плавления даётся не бесплатно. Висмутовые сплавы заметно хрупче оловянно-свинцовых: шов плохо держит вибрацию и знакопеременную нагрузку, а на изгибе трескается вместо того, чтобы тянуться. Поэтому ни Розе, ни Вуда не ставят в силовые и несущие соединения.
Второе ограничение — рабочая температура готового узла. Прочность падает задолго до точки плавления, и деталь, спаянная Розе, уже при 60-70 °C начинает ползти под нагрузкой. Для узла, который греется в работе, легкоплавкий сплав не подходит в принципе.
Третье касается остатков. Капля Розе или Вуда, оставшаяся на площадке после демонтажа, понижает температуру плавления следующего шва и делает его непредсказуемым. Площадки после работы отмывают и облуживают заново штатным припоем.
Хранят оба сплава в сухом помещении, отдельно от пищевых продуктов и подальше от нагревательных приборов. Особых условий им не нужно, срок годности при нормальном хранении не ограничен, но маркировку с прутка лучше не терять: визуально Розе и Вуда неотличимы, а перепутать их означает получить кадмий там, где его быть не должно.
Работа с кадмием: что обязательно
Кадмий в твёрдом сплаве при комнатной температуре опасности не представляет. Проблемы начинаются при нагреве и при попадании частиц внутрь организма. Правила короткие, но выполнять их надо все:
- Местная вытяжка над рабочим местом. Пары кадмия появляются при перегреве, а разглядеть их нельзя.
- Не перегревать сплав. Расплавили при 70-90 °C и работаем. Нагрев «с запасом» до 200 °C переводит задачу в разряд вредных работ.
- Отдельный инструмент. Паяльник, тигель, ёмкости для Вуда не используют больше ни для чего.
- Руки моют после каждого контакта. На рабочем месте не едят, не пьют и не курят.
- Обрезь и остатки не в общий мусор. Кадмийсодержащий лом сдают как отход соответствующего класса опасности.
Ещё одно ограничение стоит держать в голове на этапе проектирования: изделие с кадмием сложнее продать на рынки с ограничениями по опасным веществам. Если конструкция допускает 94 °C, замена Вуда на Розе снимает вопрос целиком.
Как выбрать за один шаг
Порядок такой. Сначала смотрят предельную температуру, которую держит деталь и которая нужна для срабатывания. Проходит 94 °C — берут Розе и на этом останавливаются. Нужно ниже — Вуда, и тогда участок сразу оснащают вытяжкой и отдельным инструментом.
Обе марки поставляются прутком, проволокой, треугольником, тюбиком, чушкой. Форму подбирают под задачу: тюбик и треугольник удобны для ручного демонтажа, чушка идёт на переплав и заливку. Остальные легкоплавкие марки, включая припой марки А и линейку ПОЦ, собраны в категории спецприпоев и легкоплавких сплавов.
Если же деталь спокойно держит 190 °C, легкоплавкий сплав вообще не нужен: дешевле и прочнее обычный оловянно-свинцовый припой, разобранный в статье «ПОС-61: состав, температура плавления и ГОСТ».
