Tavná slitina - Fusible alloy
A tavitelná slitina je kov slitina schopný být snadno tavený, tj. snadno tavitelný, při relativně nízkých teplotách. Tavitelné slitiny jsou běžně, ale ne nutně, eutektický slitiny.
Někdy se termín „tavná slitina“ používá k popisu slitin s a bod tání pod 183 ° C (361 ° F; 456 K). V tomto smyslu se používají tavitelné slitiny pájka.
Úvod
Z praktického hlediska nízkotavitelné slitiny lze rozdělit do následujících kategorií:
- Rtuť -obsahující slitiny
- Pouze alkalický kov -obsahující slitiny
- Gallium -obsahující slitiny (ale ani alkalický kov, ani rtuť)
- Pouze vizmut, Vést, cín, kadmium, zinek, indium, a někdy thalium -obsahující slitiny
- Jiné slitiny (zřídka používané)
Některé rozumně známé tavitelné slitiny jsou Woodův kov, Fieldův kov, Růžový kov, Galinstan, a NaK.
Aplikace
Tavené tavitelné slitiny lze použít jako chladiva protože jsou stabilní při zahřátí a mohou poskytovat mnohem vyšší tepelnou vodivost než většina ostatních chladiv; zejména u slitin vyrobených s vysokým obsahem tepelná vodivost kov jako např indium nebo sodík. Kovy s nízkým obsahem průřez neutronů slouží k chlazení jaderné reaktory.
Takové slitiny se používají k výrobě tavných vložek vložených do korun pece parní kotle, jako ochrana pro případ, že hladina vody klesne příliš nízko. Když k tomu dojde, zátka, která již není pokryta vodou, se zahřeje na takovou teplotu, že se roztaví a umožní úniku obsahu kotle do pece. Automaticky protipožární postřikovače otvory každého postřikovače jsou uzavřeny zátkou, která je držena na místě tavitelným kovem, který se roztaví a uvolní vodu, když v důsledku požáru v místnosti teplota stoupne nad předem stanovenou mez.[1]
Vizmut při chlazení se rozšiřuje přibližně o 3,3% objemových. Tuto vlastnost zobrazují také slitiny s alespoň polovinou vizmutu. To lze použít pro montáž malých dílů, např. pro obrábění, protože budou pevně drženy.[2]
Nízkotavitelné slitiny a kovové prvky
Známé slitiny
| Slitina | Bod tání | Eutektický ? | Vizmut % | Vést % | Cín % | Indium % | Kadmium % | Thalium % | Gallium % | Antimon % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Roseův kov | 98 ° C (208 ° F) | Ne | 50 | 25 | 25 | – | – | – | – | – |
| Cerrosafe | 74 ° C (165 ° F) | Ne | 42.5 | 37.7 | 11.3 | – | 8.5 | – | – | – |
| Woodův kov | 70 ° C (158 ° F) | Ano | 50 | 26.7 | 13.3 | – | 10 | – | – | – |
| Fieldův kov | 62 ° C (144 ° F) | Ano | 32.5 | – | 16.5 | 51 | – | – | – | – |
| Cerrolow 136 | 58 ° C (136 ° F) | Ano | 49 | 18 | 12 | 21 | – | – | – | – |
| Cerrolow 117 | 47,2 ° C (117 ° F) | Ano | 44.7 | 22.6 | 8.3 | 19.1 | 5.3 | – | – | – |
| Bi-Pb-Sn-Cd-In-Tl | 41,5 ° C (107 ° F) | Ano | 40.3 | 22.2 | 10.7 | 17.7 | 8.1 | 1.1 | – | – |
| Galinstan | −19 ° C (−2 ° F) | Ano | <1.5 | – | 9.5–10.5 | 21–22 | – | – | 68–69 | <1.5 |
Ostatní slitiny
(viz také pájecí slitiny )
| Složení v hmotnostních procentech | Bod tání | Eutektický? | Jméno nebo poznámka |
|---|---|---|---|
| Cs 73,71, K 22,14, Na 4,14 [3] | -78,2 ° C (-108,76 ° F) | Ano | |
| Hg 91,5, Tl 8,5 | -58 ° C (-72,4 ° F) | Ano | používané v teploměrech s nízkými odečty |
| Hg 100 | -38,8 ° C (-37,84 ° F) | (Ano) | |
| Cs 77,0, K 23,0 | -37,5 ° C (-35,5 ° F) | ||
| K 76,7, Na 23,3 | -12,7 ° C (9,14 ° F) | Ano | |
| K 78,0, Na 22,0 | -11 ° C (12,2 ° F) | Ne | NaK |
| Ga 61, In 25, Sn 13, Zn 1 | 8,5 ° C (47,3 ° F) | Ano | |
| Ga 62,5, v 21,5, Sn 16,0 | 10,7 ° C (51,26 ° F) | Ano | slitina galinstan |
| Ga 69,8, v 17,6, Sn 12,5 | 10,8 ° C (51,44 ° F) | Ne | slitina galinstan |
| Ga 68,5, v 21,5, Sn 10 | 11 ° C (51,8 ° F) | Ne | slitina galinstan |
| Ga 75,5, za 24,5 | 15,7 ° C (60,26 ° F) | Ano | |
| Čs 100 | 28,6 ° C (83,48 ° F) | (Ano) | |
| Ga 100 | 29,8 ° C (85,64 ° F) | (Ano) | |
| Rb 100 | 39,30 ° C (102,74 ° F) | (Ano) | |
| Bi 40,3, Pb 22,2, In 17,2, Sn 10,7, Cd 8,1, Tl 1,1 | 41,5 ° C (106,7 ° F) | Ano | |
| Bi 40,63, Pb 22,1, In 18,1, Sn 10,65, Cd 8,2 | 46,5 ° C (115,7 ° F) | ||
| Bi 44,7, Pb 22,6, V 19,1, Cd 5,3, Sn 8,3 | 47 ° C (116,6 ° F) | Ano | Cerrolow 117. Používá se jako pájka ve fyzice nízkých teplot.[4] |
| Bi 49, Pb 18, In 21, Sn 12 | 58 ° C (136,4 ° F) | Odpájecí slitina ChipQuik.[5] Cerrolow 136. Mírně se rozšiřuje při chlazení, později se projeví mírné smrštění za pár hodin poté. Používá se jako pájka ve fyzice nízkých teplot.[4] Slitina objektivu 136, který se používá k montáži čoček a jiných optických komponentů pro broušení.[6] Slouží k montáži malých jemných podivně tvarovaných součástí pro obrábění. | |
| Bi 32,5, za 51,0, Sn 16,5 | 60,5 ° C (140,9 | Ano | Fieldův kov |
| K. 100 | 63,5 ° C (146,3 ° F) | (Ano) | |
| Bi 50, Pb 26,7, Sn 13,3, Cd 10 | 70 ° C (158 ° F) | Ano | Cerrobend. Používá se ve fyzice nízkých teplot jako pájka.[4] |
| Bi 49,5, Pb 27,3, Sn 13,1, Cd 10,1 | 70,9 ° C (159,62 ° F) | Ano | Lipowitzova slitina |
| Bi 50,0, Pb 25,0, Sn 12,5, Cd 12,5 | 71 ° C (159,8 ° F) | Ano | Woodův kov |
| V 66,3 Bi 33,7 | 72 ° C (161,6 ° F) | Ano | |
| Bi 42,5, Pb 37,7, Sn 11,3, Cd 8,5 | 74 ° C (165,2 ° F) | Ne | Cerrosafe |
| Bi 56, Sn 30, ve 14 | 79-91 ° C (174,2-195,8 ° F) | Ne | Odpájecí slitina ChipQuik, bezolovnatá |
| Bi 50, Pb 30, Sn 20, nečistoty | 92 ° C (197,6 ° F) | Ne | Lichtenbergova slitina,[7] také nazývaná Cibulová tavitelná slitina[8] |
| Bi 52,5, Pb 32,0, Sn 15,5 | 95 ° C (203 ° F) | Ano | |
| Bi 52, Pb 32,0, Sn 16 | 96 ° C (204,8 ° F) | Ano | Bi52. Dobrá odolnost proti únavě v kombinaci s nízkou teplotou tání. Přiměřená pevnost ve smyku a únavové vlastnosti. Kombinace s pájkou olovo-cín může dramaticky snížit teplotu tání a vést k selhání kloubu.[9] |
| Bi 50,0, Pb 31,2, Sn 18,8 | 97 ° C (206,6 ° F) | Ne | Newtonův kov |
| Na 100 | 97,8 (208,04 ° F) | (Ano) | |
| Bi 50,0, Pb 28,0, Sn 22,0 | 94–98 ° C (201,2-208,4 ° F) | Ne | Roseův kov |
| Bi 55,5, Pb 44,5 | 125 ° C (257 ° F) | Ano | |
| Bi 58, Sn 42 | 138 ° C (280,4 ° F) | Ano | Bi58. Přiměřená pevnost ve smyku a únavové vlastnosti. Kombinace s pájkou olovo-cín může dramaticky snížit teplotu tání a vést k selhání kloubu.[9] Nízkoteplotní eutektická pájka s vysokou pevností.[10] Obzvláště silný, velmi křehký.[11] Používá se značně v průchozí technologie shromáždění v IBM sálové počítače kde byla požadována nízká teplota pájení. Může být použit jako povlak na částice mědi k usnadnění jejich spojení pod tlakem / teplem a vytvoření vodivého metalurgického spoje.[12] Citlivá na smykovou rychlost. Dobré pro elektroniku. Používá se v termoelektrických aplikacích. Dobrý výkon při tepelné únavě. Mez kluzu 7 119 psi (49,08 MPa), pevnost v tahu 5 400 psi (37 MPa).[13] |
| Bi 57, Sn 43[14] | 139 (282,2 ° F) | Ano | |
| v 100 | 157 ° C (314,6 ° F) | (Ano) | V roce 1999. Používá se pro připevnění některých čipů. Vhodnější pro pájení zlato, rychlost rozpouštění zlata je 17krát pomalejší než u pájek na bázi cínu a až 20% zlata lze tolerovat bez významného zkřehnutí. Dobrý výkon v kryogenní teploty.[15] Navlhčí mnoho povrchů vč. křemen, sklo a mnoho keramiky. Deformuje se na neurčito při zatížení. Nezkřehne ani při nízkých teplotách. Používá se jako pájka ve fyzice nízkých teplot, bude se lepit na hliník. Může být použit pro pájení na tenké kovové fólie nebo sklo s ultrazvukové pájení žehlička.[4] |
| Li 100 | 180,5 ° C (256,9 ° F) | (Ano) | |
| Sn 62,3, Pb 37,7 | 183 ° C (361,4 ° F) | Ano | |
| Sn 63,0, Pb 37,0 | 183 ° C (361,4 ° F) | Ne | Eutektický pájka. Sn63, ASTM63A, ASTM63B. Běžné v elektronice; výjimečné pocínovací a smáčecí vlastnosti, dobré také pro nerezovou ocel. Jedna z nejběžnějších pájek. Nízké náklady a dobré vlastnosti lepení. Používá se jak v SMT, tak v průchozí elektronice. Rychle rozpouští zlato a stříbro, pro ně se nedoporučuje.[10] Sn60Pb40 je o něco levnější a často se místo toho používá z nákladových důvodů, protože rozdíl teplot tání je v praxi nevýznamný. Při pomalém chlazení poskytuje mírně jasnější klouby než Sn60Pb40.[16] Mez kluzu 3,950 psi (27,2 MPa), pevnost v tahu 4,442 psi (30,63 MPa).[17] |
| Sn 91,0, Zn 9,0 | 198 ° C (388,4 ° F) | Ano | 9. KappAloy Navrženo speciálně pro Hliník -na-hliník a hliník na-Měď pájení. Má to dobré koroze odolnost a pevnost v tahu. Leží mezi měkkou pájkou a slitinami pro tvrdé pájení, čímž se zabrání poškození kritické elektroniky a deformace a segregace substrátu. Nejlepší pájka pro hliníkové vodiče na měděné sběrnice nebo měděný vodič na hliníkové sběrnice nebo kontakty.[18] UNS #: L91090 |
| Sn 92,0, Zn 8,0 | 199 ° C (390,2 ° F) | Ne | Staniol |
| Sn 100 | 231,9 ° C (449,42 ° F) | (Ano) | Sn99. Dobrá síla, nezatěžující. Použití v potravinářských zařízeních, cínování drátu a legování.[19] Náchylné k cínový škůdce. |
| Bi 100 | 271,5 ° C (520,7 ° F) | (Ano) | Používá se jakosupravodivé pájka ve fyzice nízkých teplot. Nevlhčí kovy dobře, vytváří mechanicky slabý spoj.[4] |
| Tl 100 | 304 ° C (579,2 ° F) | (Ano) | |
| CD 100 | 321,1 ° C (607 ° F) | (Ano) | |
| Pb 100 | 327,5 ° C (621,5 ° F) | (Ano) | |
| Zn 100 | 419,5 ° C (787,1 ° F) | (Ano) | Pro pájení hliníku. Dobrá smáčitelnost hliníku, relativně dobrá odolnost proti korozi.[20] |
Viz také
Reference
- ^ Chisholm, Hugh, ed. (1911). . Encyklopedie Britannica (11. vydání). Cambridge University Press.
- ^ http://www.hitechalloys.com/hitechalloys_003.htm
- ^ Oshe, R.W. (ed.), "Handbook of Thermodynamic and Transport Properties of Alkali Metals", Oxford. UK, Blackwell Scientific Publications Ltd, 1985, str. 987
- ^ A b C d E White, Guy Kendall; Meeson, Philip J. (2002). Experimentální techniky ve fyzice nízkých teplot. Clarendon. 207–. ISBN 978-0-19-851428-2.
- ^ Johnson Manufacturing Co, MSDS pro Chip Quik Alloy w / Lead. Citováno dne 6. února 2015.
- ^ http://www.zilt.co.uk/LowMelting/LensAlloy136.html
- ^ François Cardarelli (19. 3. 2008). Příručka materiálů: Stručná reference pro stolní počítače. Springer Science & Business Media. str. 210–. ISBN 978-1-84628-669-8.
- ^ Jenson, W.B. „Zeptejte se historika - cibulová tavitelná slitina“, J. Chem. Educ., 2010, 87, 1050-1051.
- ^ A b John H. Lau (1991). Spolehlivost pájeného spoje: teorie a aplikace. Springer. str. 178. ISBN 0-442-00260-2.
- ^ A b Ray P. Prasad (1997). Technologie povrchové montáže: principy a praxe. Springer. str. 385. ISBN 0-412-12921-3.
- ^ Charles A. Harper (2003). Elektronické materiály a procesy. McGraw-Hill Professional. str. 5–8. ISBN 0-07-140214-4.
- ^ Karl J. Puttlitz, Kathleen A. Stalter (2004). Příručka technologie bezolovnatého pájení pro mikroelektronické sestavy. CRC Press. ISBN 0-8247-4870-0.
- ^ Qualitek. Technický list Sn42 / Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF). Citováno 3. května 2018.
- ^ Fázový diagram binárního systému cín-bismut naleznete zde: http://oregonstate.edu/instruct/engr322/Homework/AllHomework/S12/ENGR322HW4.html
- ^ T.Q. Collier (květen – červen 2008). „Výběr toho nejlepšího za babku“. Pokročilé balení. 17 (4): 24. ISSN 1065-0555.
- ^ msl747.PDF. (PDF). Citováno 2010-07-06.
- ^ Qualitek. Technický list Sn42 / Bi58 Solid Wire Rev.A 03/14 (PDF). Citováno 3. května 2018.
- ^ „Cín-zinkové pájky pro hliník na hliník a měď“. Kapp Alloy & Wire, Inc.. Citováno 23. října 2012.
- ^ Madara Ogot, Gul Okudan-Kremer (2004). Inženýrský design: praktický průvodce. Trafford Publishing. str. 445. ISBN 1-4120-3850-2.
- ^ Howard H. Manko (8. února 2001). Pájky a pájení: materiály, design, výroba a analýza pro spolehlivé lepení. McGraw-Hill Professional. 396–. ISBN 978-0-07-134417-3. Citováno 17. dubna 2011.
Další čtení
- „ASTM B774 - standardní specifikace pro slitiny s nízkou teplotou tání“. ASTM International. 1900. doi:10.1520 / B0774. Citovat deník vyžaduje
| deník =(Pomoc) - Weast, R.C., „CRC Handbook of Chemistry and Physics“, 55. vydání, CRC Press, Cleveland, 1974, s. F-22
externí odkazy
- Tavitelné (nízkoteplotní) slitiny
- Tavitelné slitiny. Archivovány od originál dne 2012-10-12.
- Jenson, W.B. „Zeptejte se historika - tavitelná slitina cibule“