Сплав розе что это такое

Сплав Розе

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 21 декабря 2016 · Обновлено 25 августа 2018

Если взять олово, свинец и висмут в пропорциях 1:1:2 и получить сплав, то именно его называют сплавом Розе, точнее Валентина Розе Старшего – немецкого фармацевта и по совместительству химика. Отметим, что если температура плавления (т.е. перехода из твердого кристаллического состояния в жидкое) у олова 231,9 градуса Цельсия, то у сплава Розе она составит около 94-98 градусов Цельсия.

Справедливо будет заметить, что первенство в открытии композиции элементов для легкоплавкого сплава принадлежит Сэру И.Ньютону, который в 1701 году рекомендовал пропорцию этих элементов 2:3:5. Валентин Розе осмелился отклониться от этой рекомендации через 45 лет после ухода того, кто «Разумом … превосходил род человеческий».

Сплав Розе часто путают со сплавом Вуда, так они внешне похожи. Но у сплава Вуда с одной стороны температура плавления ниже (68,5 градуса Цельсия), а с другой стороны это благодаря добавленному в состав кадмию, который является токсичным и канцерогенным элементов, работать с которым можно только с соблюдением всех предосторожностей. Именно по причине токсичности кадмия в сплаве Вуда сплав Розе нашел большее распространение.

ПОСВ-50 лудить нельзя паять

В отечественной радиоэлектронике сплав Розе маркируется как ПОСВ-50 – припой оловянно-свинцовый с добавлением висмута, где висмута соответственно 50%, остальное в равных долях олово и свинец. Важно также отметить, что содержание элементов в сплавах Розе и ПОСВ-50 в указанных пропорциях может несколько отличаться.

В целом основное назначение сплава ПОСВ-50 и его аналогов – лужение и пайка.

Пайка элементов заключается в выпаивании элементов из печатной платы и в установке элементов на новую печатную плату. Следует отметить, что при затвердевании в объеме пайки сплав Розе становиться хрупким. Следовательно, полученное паяное соединение не следует подвергать ударным нагрузкам, так как могут образоваться микротрещины, которые приведут к разрушению соединения.

Лужение сплавом Розе получило большее распространение, чем пайка. Процесс лужения этим сплавом характерен тем, что его можно проводить в легко доступной среде – воде с глицерином или в глицерине. Применение глицерина объясняется просто – он нужен для достижения температуры плавления сплава, а сплав только начинает плавиться при 94 градусах Цельсия, а для полного расплавления нужна температура от 105 до 120 градусов Цельсия (в зависимости от процентного состава конкретного сплава). Вода же, как известно закипает при температуре около 100 градусов. Выполнять операции в кипящей воде означает вдыхать летучие продукты вместе с паром. Глицерин же имеет температуру кипения 290 градусов Цельсия, смешивается с водой в любых пропорциях, а также обладает гироскопичностью. Это позволяет при смешивании с водой гарантированно увеличить температуру кипения такой смешанной жидкости и уменьшить парообразование. Если смешать в растворе равные объемы воды и глицерина, то получим температуру кипения раствора 110 градусов, раствор с пропорцией компонентов 2:1 даст температуру кипения 103,9 градуса (при нормальном атмосферном давлении). Для превращения раствора глицерина в воде в слабоактивный флюс в него добавляют лимонную кислоту, обычно в произвольных пропорциях, но не менее 1 грамма на 100 мл раствора. Воду желательно использовать дистиллированную, так как в ней меньше солей. Кстати по этой же причине не следует использовать для повышения температуры плавления воды соль вместо глицерина, т.к. это скажется на качестве и однородности оловянного покрытия. Также применение глицерина позволяет поверхностное натяжение раствора, по сравнению с обычной чистой водой, что облегчает процесс растирания расплава по поверхности дорожек печатной платы.

Процесс лужения сплавом Розе (группы припоев ПОСВ) аналогичен и для сплава Вуда:

— в специальную посуду (достаточной по размеру для погружения печатной платы хотя бы частично) наливают дистиллированную воду и добавляют глицерин в требуемых пропорциях, которые удобнее всего подбирать экспериментально, используя термомерт любого типа;

— производят нагрев раствора до температуры около 105 градусов Цельсия, добавляют в раствор лимонную кислоту;

— погружают в раствор протравленную и очищенную печатную плату;

— укладывают на требуемый участок платы твердые частички сплава Розе и ждут его расплавления (впрочем можно и предварительно уложить сплав Розе в достаточном на глаз количестве, а затем погружать на него плату – это вопрос практики);

— растирают расплав по дорожкам печатной платы деревянным или пластиковым инструментом (например, лопатку для тефлоновой сковороды или жесткий резиновый шпатель);

— после лужения плату промывают в теплой проточной воде (можно с мылом).

Следует заметить, что посуду лучше брать алюминиевую, эмалированную или чугунную, т.к. применение для лужения оцинкованных, медных, серебряных или луженых посуды и инструмента приведет к растворению металлов посуды в припое и ухудшит его качество, т.е. использовать его многократно будет невозможно. По той же причине погружать в раствор следует только чистые платы.

Важно, что использовать посуду для лужения для приготовления в дальнейшем пищи нельзя, т.к. на станках в небольших количествах оседает свинец.

Работать рекомендуется в резиновых перчатках во избежание ожогов.

Сарафанное радио тетушки Розы

В общем, мнения об удобности в применении сплава Розе, которые в огромном количестве можно прочитать на радиофорумах, сводятся к двум вариантам – одни используют его в своей практике лужения и пайки и естественно рекомендуют его, другие же попробовали, что-то не вышло, пришлось отказаться от применения и поэтому естественно не рекомендуют. Есть и те, кому просто интересно по какой-то причине попробовать – они задают вопросы. А так как сообщество радиолюбителей постоянно пополняется новичками (с распространением разного рода гаджетов – потребность в таких людях растет) – будет продолжаться и обмен мнениями. Удивительно, что все это общение строиться на обсуждении всего двух характеристик сплава Розе, как представителя группы оловянно-свинцовых легкоплавких сплавов – низкой температуры плавления и хрупкости в твердом состоянии. Тем более, что покупка сплава не составляет проблем. Выпускается он в виде гранул, прутков или слитков серебристого цвета и продается в любых магазинах вместе с радиодеталями.

«Летают ракеты, да танки ездят»

Именно такой ответ последовал на вопрос о плохом приставании припоя ПОС к луженой в сплаве Розе дорожки на радиокоте. И это верно, учитывая, что электрические и электронные схемы сегодня входят в большинство так называемых «умных» устройств.

Кроме того, известно, что легкоплавкий сплав Розе применяется не только для лужения, но и как плавкий предохранитель в электрических сетях, системах пожарной сигнализации. Для выполнения прецизионного литься сплав Розе также подходит, хотя и уступает сплаву Вуда при выполнении микроотливок. Также как и сплав Вуда его применяют в химических лабораториях для создания низкотемпературной нагревательной бани.

Сплав Розе

История открытия сплава Розе тесно связана с Исааком Ньютоном. Именно он в 1701 году заложил основной ряд элементов данного легкоплавкого соединения. Сплав, предложенный Ньютоном, имел несколько недостатков. В частности, он обладал повышенной склонностью к образованию трещин. Оспаривать данную комбинацию элементов никто не посмел по причине большого авторитета ученого. Лишь спустя 45 лет после смерти Ньютона немецкий химик Валентин Розе доработал сплав, изменив соотношение его исходных компонентов.

Читать еще: Kвapц - maгичeckий kameнь yдaчи и блaгococтoяния

Состав

Сплав Розе представляет собой химическое соединение висмута (50%), олова (25%) и свинца (25%). Внешне сплав похож на серебро. Температура плавления чуть ниже точки кипения воды и составляет 94 градуса.

Сам по себе висмут, являющийся базовым компонентом в данном сплаве, не выделяется высокими пластичными свойствами. По этой причине его редко используют в чистом виде при пайке разного рода металлов. Однако сплав Розе, полученный на его основе, отлично подходит для изготовления легкоплавкого припоя ПОСВ-50.

Для данного припоя свойственно увеличиваться в объеме при переходе жидкой фазы в твердую. Также, аналогичный процесс протекает в сплавах при охлаждении после кристаллизации.

Припой ПОСВ-50 из сплава Розе плохо смачивает такие материалы как конструкционная сталь и другие соединения на основе железа, обладает довольно низкими механическими характеристиками и пониженной электропроводностью. Чтобы увеличить эффективность пайки, стальные сплавы предварительно подвергаются лужению оловянно-свинцовыми припоями и оцинкованию. В результате таких действий смачиваемость поверхности улучшается и, соответственно, сцепление сплавов друг с другом.

Улучшению смачиваемости сплава Розе с медью способствует легирование его состава такими металлами как палладий, платина, кобальт, никель и иридий. Количество данных элементов колеблется от 0,5 до 2%.

Эффект увеличения объёма от перехода между фазами значительно усиливается после введения в сплав германия, кремния и галлия. Повышение содержания германия в сплаве, помимо всего прочего, положительно влияет на его прочностные характеристики.

Предел прочности на разрыв медного соединения, спаянного припоем ПОСВ-50, составляет 14,5 МПа. Это довольно низкое значение, учитывая, что аналогичный показатель для большинства припоев находится на уровне 20-22 МПа. По этой причине паяные соединения сплавом Розе не рекомендуется использовать в условиях ударных нагрузок, т.к. велика вероятность образования трещин.

Применение

С точки зрения внешнего вида и качественных показателей сплав Розе сильно похож на сплав Вуда. Отличие их состоит в том, что сплав Розе не имеет в своем составе частиц кадмия и это делает его менее токсичным. Данный параметр помогает найти сплаву более обширное применение среди радиолюбителей, работающих в домашних условиях: процесс пайки не требует наличия специального вытяжного оборудования для удаления ядовитого газа из помещения.

Припои ПОСВ-50 на основе материала Розе используются при пайке контактных элементов, обладающих повышенной склонностью к перегреву. Также он все больше и больше применяется как припой для различных сплавов алюминия и меди.

Сплав Розе служит припоем для полупроводников. Из него производят плавкие алюминиевые предохранители. Помимо вышесказанного сплав используют как припой никелевых контактов и ювелирных изделий.

Также Розе применяется и в лужении. Наибольшего распространения сплав достиг при лужении именно медных поверхностей микроплат. Данный процесс представляет собой следующее:

Кипятят емкость с водой. Стоит отметить, что наиболее подходящими являются емкости, изготовленные из чугуна и алюминия, или же эмалированные. Оцинкованная и медная посуда при лужении будет растворяться, что ведет к ухудшению качества припоя и, соответственно, невозможности его повторного использования. Также, в дальнейшем данную емкость нельзя использовать для приготовления пищи, т.к. в ходе лужения на поверхности посуды оседает тонкий слой свинца.
Добавляют несколько грамм сплава Розе, лимонной кислоты и глицерина. Глицерин необходим для получения необходимой температуры плавления и снижения выделения вредных газов сплавом. Наличие лимонной кислоты превращает водоглицериновый раствор во флюс, что предотвращает его загрязнение такими газами как кислород, водород и прочие.
Помещают плату медной стороной вниз. Заметьте, плата должна быть преждевременно очищена. Делается это с целью сохранения припоя от загрязнений и увеличения его срока эксплуатации.
Спустя 15-20 минут плату извлекают и очищают от остатков меди.

Лужение сплавом Розе достигло более широкого применения по сравнению с пайкой. Простота процесса и доступность необходимых компонентов играют здесь не последнюю роль.

Сплав Розе: что это такое, состав, применение

Во время процесса пайки периодически происходят ситуации, когда необходима низкая температура припоя. Это бывает при изготовлении микросхем или в случаях, когда есть риск перегрева элементов микроэлектроники, но не требуется высокая прочность. Для этих целей наиболее подходящим является сплав Розе.

Краткая информация

В состав сплава Розе входит:

Допустимое отклонение пропорций компонентов составляет ±0,5 %. По физическим параметрам данный припой близок к сплаву Вуда, но обладает менее токсичными свойствами в связи с отсутствием в его составе кадмия, поэтому для работы в домашних условиях более пригоден. Для его применения не требуется оборудования с вытяжкой на рабочем месте.

Температура плавления сплава Розе +94 °С. Затвердевает он уже при +93 °С. Такой температурный режим с успехом используется для лужения плат сплавом Розе. В бытовых условиях этот процесс можно проводить в кипящей воде. Но следует помнить, что данный сплав чувствителен к перегреву, кроме того, он достаточно хрупок.

Сплав Розе, что это такое и почему он так называется? Припой назван в честь известного немецкого химика Валентина Розе-старшего, он представляет собой небольшие гранулы или прутки серебристого цвета.

Для пайки каких материалов применяется?

Пайка подобным составом облегчает соединение критичных к температуре контактов радиодеталей и элементов в микроэлектронике благодаря низкой температуре плавления. Применяется в промышленности в качестве припоя марки ПОСВ-50. Этим материалом с успехом осуществляется пайка меди, ее сплавов с алюминием, никеля, латуни, посеребренных поверхностей керамических элементов, драгоценных металлов.

Технология лужения плат в кипящей воде

Благодаря уникальным температурным характеристикам в домашних условиях разработана следующая технология лужения печатных плат с применением сплава Розе. Что это такое и как это работает?

Прежде всего необходимо зачистить протравленную медную поверхность печатной платы.

Затем нагреть до температуры кипения наполненную водой небольшую эмалированную металлическую емкость (миску или кастрюлю). Может подойти и большая консервная банка. В кипящую воду бросить небольшое количество лимонной кислоты.

После этого аккуратно опустить на дно емкости печатную плату поверхностью для лужения вверх. Необходимое количество гранул сплава Розе опускается следом за ней. После этого в кипящей воде расплавленные гранулы распределяются равномерно деревянной палочкой или резиновым шпателем по медной поверхности платы. При этом происходит процесс лужения.

Избыток припоя удаляется тампоном или шпателем. После этого луженную плату извлекают из емкости и дают ей остыть. В результате получается яркая, практически зеркальная луженая поверхность, не уступающая по качеству промышленному образцу.

Для того чтобы последующая пайка сплавом Розе имела достаточную прочность и не была хрупкой, необходимо добиться минимальной толщины слоя лужения. После необходимо тщательно промыть поверхность платы водой, чтобы удалить остатки кислоты. Для дальнейшего уменьшения окисления ее желательно покрыть слоем спиртового раствора канифоли. Он предотвратит доступ кислорода к металлической поверхности и в процессе пайки будет выполнять роль флюса, обеспечивающего безупречное качество соединения.

Читать еще: Чёpный бpиллиaнт – kameнь для изыckaнных ykpaшeний

Техника работы с глицерином

Существует способ лужения в глицерине сплавом Розе. Что это такое и как организовать процесс? Для лужения желательно использовать эмалированную металлическую емкость, предположим, миску. Она наполовину наполняется глицерином из ближайшей аптеки и нагревается до температуры около 200 °С. В жидкость необходимо добавить несколько капель паяльной кислоты. Далее в нагретый глицерин опускается плата зачищенным медным слоем вверх. Сверху бросаются гранулы сплава Розе. Затем резиновым шпателем расплавленные металлические шарики растираются по медной поверхности платы. После чего заготовка аккуратно извлекается пинцетом и тщательно промывается проточной водой от кислоты и глицерина. Блестящая луженая поверхность покрывается слоем спиртового раствора канифоли. После этого плата готова к применению.

Упрощенная технология лужения

При отсутствии желания возиться с металлической тарой, кипячением и кислотой, радиолюбитель может залудить печатную плату простейшим способом. Лужение в этом случае также осуществляется сплавом Розе. Что это такое и как оно выполняется? Медная фольга печатной платы зачищается наждачной бумагой и покрывается спиртовым раствором канифоли, так называемым жидким флюсом. После этого на медные дорожки платы необходимо положить требуемое количество гранул сплава Розе и паяльником небольшой мощности через распушенную оплетку коаксиального кабеля произвести процесс лужения. Затем спиртом смыть остатки отработанного флюса и покрыть спиртовым раствором канифоли в качестве своеобразного защитного лака.

Преимущества и недостатки технологий лужения

Каждый из этих методов имеет свои положительные и отрицательные стороны. Лужение в кипящей воде предпочтительней из-за низкой рабочей температуры (до +100 °С). Оно дает высокое качество луженой поверхности, не повреждает тонкие дорожки плат и вытравленные надписи.

При работе в нагретом до 200 °С глицерине получается аналогичное качество покрытия. Но при этом есть опасность получения ожогов маслянистой нагретой жидкостью. Пары глицерина также не способствуют улучшению здоровья радиолюбителя. Кроме того, следует помнить, что при перегреве обезвоженного глицерина появляется вещество акролеин, которое относится к 1 классу вредного воздействия и обладает сильными канцерогенными свойствами.

Лужение паяльником проще и быстрее, но при этом есть опасность перегрева с отслаиванием фольгированных дорожек и вытравленных надписей на печатной плате.

Изготовление сплава Розе своими руками

Не всегда имеется возможность приобретения нужных материалов. В этом случае стоит попробовать изготовить их самостоятельно. Для получения сплава необходимо, первым делом, приобрести висмут. Вместо чистого олова придется использовать оловянно-свинцовый припой, так как чистый металл не всегда удается достать. В обычном припое примерно 40 % свинца и 60 % олова. Необходимо взять кусок припоя и точно такой же по объему кусок висмута. Все компоненты смешать в тигле и расплавить с добавлением канифольного флюса. Затем расплавленный припой аккуратно тонкой струйкой выливать в емкость с водой. На ее дне будут образовываться гранулы сплава Розе. Конечно, данный метод не совсем точен, поэтому процентное соответствие металлов не вполне будет отвечать норме, как и температура плавления. Для более точного получения сплава Розе потребуется химически чистое олово, свинец и висмут.

Техника безопасности и меры предосторожности

Хотя сплав Розе и не содержит кадмий, его компоненты (свинец и висмут) могут вызывать аллергическую реакцию или интоксикацию. Поэтому сплав лучше держать в плотной герметичной упаковке. Срок годности состава около 3 лет. При пайке и лужении следует соблюдать технику безопасности. Работать в вентилируемом помещении. Избегать вдыхания паров свинца, олова и висмута. Также вредны испарения канифоли и глицерина. При работе с нагретым тиглем требуются средства защиты в виде плотных рукавиц и очков.

Как применять припой Розе

При производстве печатных плат и сборке узлов их поверхность приходится готовить к предстоящей пайке. Во многих ситуациях решение вопроса – это химическое лужение при помощи припоя Розе.

Состав назван по фамилии ученого-химика, предложившего рецепт припоя. Предание не очень глубокой старины гласит, что впервые удобно низкую для практиков температуру плавления композита из трех металлов обнаружил Ньютон. Розе слегка видоизменил соотношение и предложил состав широким массам лудильщиков.

Что собой представляет

На отечественном рынке сплав Розе часто предлагают под сокращенным названием ПОСВ-50. В аббревиатуре припоя представлены все компоненты: олово, свинец, висмут.

Число, указанное после букв информирует о процентном содержании висмута. Оно равно половине всей массы. В состав другой половины поровну входят свинец и олово.

Лужение сплавом Розе получило большое распространение благодаря температуре плавления, укладывающейся в диапазон от 94 до 98 ℃. Интервал обусловлен естественной погрешностью при взвешивании исходных компонентов в процессе производства.

Пайку сплавом Розе нужно проводить с осторожностью. После затвердевания припой становится очень хрупким.

Полученное место соединения деталей нельзя подвергать никаким механическим нагрузкам. Это чревато появлением незаметных для глаза трещин, которые сведут все усилия насмарку.

Как готовить раствор для лужения

Залудить плату с помощью средства ПОСВ-50 не составляет труда. Лужение можно проводить в воде или смеси воды и глицерина. Обе жидкости всегда доступны.

Добавка глицерина нужна для полного расплавления припоя Розе. При 94 ℃ он только начинает плавиться. Вода, как известно, при 100 ℃ уже начнет испаряться.

Следовательно, для полного расплавления нужен небольшой температурный запас, который создается прибавлением глицерина. Он прекрасно смешивается с водой и растворяется. Температура кипения раствора повышается.

При соотношении глицерина и воды 1 к 1 температура кипения раствора будет равна 110 ℃. При пропорции 2 к 1 температура кипения составит почти 104 ℃.

Для улучшения качества припоя Розе можно добавить к раствору немного лимонной кислоты.

Достаточно в 100 мл воды всыпать 1 г порошка. Многие мастера добавляют приблизительное количество лимонной кислоты. Она не навредит лужению.

Кислый компонент выполняет функцию флюсовой добавки, исключает образование оксидов. Благодаря глицерину улучшается смачиваемость рабочей поверхности припоем Розе.

Как сделать дома

В домашних условиях горячее лужение печатной платы выполняется элементарно просто. Рабочим местом будет служить кухонная плита.

Поставьте на горелку мисочку с водой и глицерином.
Насыпьте туда шепотку лимонной кислоты.
Бросьте в раствор одну таблетку сплава Розе.
Подождите, пока он расплавится в горячем растворе.
Окуните туда плату.
Шпателем нанесите припой Розе по поверхности. Можно плату перевернуть.
Затем разместите ее на кусочке текстолита.
Счистите шпателем лишний слой припоя Розе.

После всех процедур плату можно вынуть, протереть тканью и наслаждаться результатом. Некоторые любят мыть ее с мылом. На наш взгляд, это делать не обязательно.

Обращаем внимание на то, что посуда для горячего лужения не должна быть алюминиевой, чугунной.

Лучше всего взять эмалированную емкость, которую затем ни в коем случае нельзя использовать для приготовления пищи. Работу нужно проводить в перчатках.

Читать еще: Яшma зeлёнoгo цвeтa – kameнь цeлитeль и зaщитниk

Припой Розе популярен не только в качестве средства для лужения. Его применяют как легкоплавкий предохранитель в пожарной сигнализации, электрических сетях.