Luty na osnowie miedzi i fosforu

Do lutowania miedzi i jej stopów szczególnie szerokie zastosowanie znalazły stopy miedzi z fosforem, które jako luty wykazują szereg zalet. Należą do nich :
a)    dobre własności technologiczne (niska temperatura lutowania i dobra zwilżalność),
b)    dobra wytrzymałość połączeń,
c)    wysoka przewodność elektryczna,
d)    możliwość lutowania miedzi i srebra bez użycia topników,
e)    stosunkowo niski koszt.

Z układu równowagi miedź-fosfor wynika, że miedź z fosforem do zawartości 1,7% P tworzy roztwór stały a, powyżej tej zawartości — mieszaninę roztworu stałego a i fazy międzymetalicznej Cu3P, która odpowiada zawartości fosforu około 14%. Temperatura topnienia stopów miedziowo-fosforowych do zawartości 8,25% P maleje ze wzrostem ilości fosforu. Punkt ten odpowiada składowi eutektycznemu i charakteryzuje się najniższą temperaturą topnienia wynoszącą 707 °C. Po przekroczeniu punktu eutektycznego temperatura topnienia dość szybko wzrasta.

Jako luty zastosowanie znalazły stopy miedzi z fosforem zawierające 4-9% P i topiące się w zakresie temperatur 707-960°C.

Jak już wspomniano, luty miedziowo-fosforowe stosuje się głównie do lutowania miedzi i jej stopów. Lutowanie innych metali, zwłaszcza stopów żelaza jest utrudnione, gdyż luty te źle zwilżają ich powierzchnie, a ponadto w przypadku lutowania nimi stopów żelaza, w lutowinie tworzą się bardzo kruche fosforki żelaza, które osłabiają lutowane połączenie. Przeciwdziała się temu zjawisku przez miedziowanie łączonych powierzchni.

Wytrzymałość na rozciąganie połączeń wykonanych lutami miedziowo-fosforowymi jest dość wysoka (w przypadku lutowania miedzi wynosi około 200 MPa dla połączeń doczołowych), jednak z powodu kruchości tych lutów, wykonane nimi połączenia nie mogą pracować na zginanie ani pod obciążeniami dynamicznymi.

Dla polepszenia zwilżalności oraz własności wytrzymałościowych i podwyższenia przewodności elektrycznej, do lutów miedziowo-fosforowych wprowadza się niekiedy dodatkowo srebro w ilości 1 do 25%, zależnie od przeznaczenia lutu.

Skład chemiczny i niektóre własności lutów miedziowo-fosforowych produkowanych w różnych krajach podano w tablicy.

W Polsce PN–70/M-69413 podaje jeden rodzaj lutu miedziowo-fosforowego LMF8 o zawartości 7-9% P (lut nr 4, w tablicy). Dwa inne znormalizowane w Polsce luty (wg PN-80/M-69411) to LS5F zawierający 5,5-6,5% P i 4-6% Ag, reszta Cu oraz LS15F zawierający 4-6% P i 14-16% Ag, reszta Cu. Ten ostatni jest w zasadzie stopem srebra.

Luty miedziowo-fosforowe, szczególnie zawierające srebro, ze względu na dobre własności elektryczne są szeroko wykorzystywane w przemyśle elektrotechnicznym. Czasem zamiast srebra do lutów tych wprowadza się antymon, co pozwala na znaczne obniżenie ich temperatury topnienia. Te luty mimo gorszych własności elektrycznych są również szeroko stosowane w przemyśle elektrotechnicznym.

Luty miedziowo-fosforowe wykazują jeszcze jedną poważną zaletę, a mianowicie w temperaturze 450-650°C łatwo poddają się przeróbce plastycznej, dzięki czemu można je produkować w postaci nie tylko granulek, ale także cienkich taśm i drutów o średnicy 1,5-2 mm.