Luty na osnowie ołowiu

Luty na osnowie ołowiu

Czysty ołów nie może być stosowany jako lut, ponieważ z większością metali (miedź, żelazo, kobalt, aluminium, cynk itd.) nie tworzy trwałych połączeń. Szerokie zastosowanie natomiast znalazły stopy ołowiu, szczególnie z cyną.

Jak już wspomniano, ołów w lutach niskotopliwych ma za zadanie zastąpienie drogiej i deficytowej w większości krajów cyny. Początkowo zawartość ołowiu w lutach zastępczych nie przekraczała kilku do kilkunastu procent, obecnie jednak znane są luty, w których zawartość cyny wynosi zaledwie kilka procent, a nawet luty w ogóle bezcynowe.

Własności wytrzymałościowe lutów niskocynowych na ogół nie odbiegają od własności wytrzymałościowych lutów zawierających większe ilości cyny, przeważnie jednak luty te są bardziej kruche. Luty bezcynowe wykazują większą plastyczność, ale zwykle mają wyższą temperaturę topnieniu, co komplikuje proces lutowania.

Istotną wadą obu rodzajów lutów jest dość szeroki zakres ich krystalizacji, często przekraczający 100°C, co jak wiadomo z jednej strony obniża wytrzymałość i szczelność złącza, a z drugiej — powoduje zwiększenie czasu krzepnięcia lutu, a tym samym czasu kitowania.

Osobnym zagadnieniem jest toksyczność ołowiu i jego stopów. Ponieważ ołów ulega działaniu niektórych związków organicznych, a wszystkie jego sole są trujące, lutów na osnowie ołowiu nie wolno stosować do lutowania przedmiotów stykających się z produktami spożywczymi.

Również pary ołowiu są szkodliwe dla zdrowia, co powoduje konieczność zachowania specjalnych środków ostrożności podczas lutowania. Większość lutów na osnowie ołowiu nie jest znormalizowana.

tmp3a45-1W tablicy podano wg danych rosyjskich, amerykańskich, angielskich i niemieckich skład chemiczny i temperaturę topnienia częściej stosowanych niskocynowych lutów na osnowie ołowiu.

Jednym z najlepszych lutów spośród podanych w tablicy jest lut nr 18, stosowany przede wszystkim do lutowania mosiądzów. Równie dobre wyniki można otrzymać przy stosowaniu lutu nr 16. Natomiast lut nr 17 mimo podobnego składu, ze względu na podwyższoną zawartość antymonu daje wyniki nieco gorsze (kruchość).

Do tej samej grupy lutów można także zaliczyć znormalizowane stopy niskotopliwe na osnowie ołowiu, przeznaczone do lutowania opraw strzykawek lekarskich oraz sprzętu lekarskiego i ortopedycznego.

Czasem dla polepszenia własności mechanicznych i technologicznych, a także odporności na korozję, do lutów niskocynowych i bezcynowych wprowadza się niewielkie ilości srebra (1-7,5%). Jednym z lutów tego typu, doskonale zastępującym luty o zawartości około 50% cyny, jest stop o składzie: 20% cyny, 2,0% srebra, 1,5% antymonu, max 0,75% bizmutu, reszta ołów. Lut ten ma zastosowanie do lutowania miedzi, mosiądzu i stali.

tmpbb66-1Układ równowagi ołów-kadm podano na rysunku. Jak widać, przy zawartości 17,5% Cd układ ołów-kadm tworzy eutektykę o temperaturze topnienia i krzepnięcia równej 248 °C. Eutektyka ta składa się z kryształów granicznego roztworu stałego α kadmu w ołowiu i kryształów czystego ( kadmu, podobnie jak wszystkie stopy ołów-kadm zawierające powyżej i 3,3%Cd.

Kadm obniża temperaturę topnienia lutów ołowiowych, zwiększa ich twardość i odporność na korozję W praktyce jako luty, oprócz stopu o składzie eutektycznym, wykorzystuje się stopy zawierające od 10 do 30% Cd, a charakteryzujące się stosunkowo niewielkim zakresem krzepnięcia. W przypadku lutów wieloskładnikowych, np. Pb-Cd-Zn, ilość kadmu może być mniejsza.

Z innych bezcynowych lutów na osnowie ołowiu warto wymienić podwójne stopy ołów-cynk (0,5 do 2,0% Zn), ołów-antymon (eutektyka o składzie 87% Pb i 13% Sb i o temperaturze topnienia 247°C) oraz wieloskładnikowe stopy typu Pb-Zn-Mn i Pb-Cd-Zn-Sb-Na.

Ciekawym przedstawicielem ostatniej grupy jest lut o składzie 8% Cd, 1% Zn, 1,5% Sb, 0,3% Na, reszta ołów i temperaturze topnienia 270°C. Lut ten charakteryzuje się bardzo dobrą wytrzymałością na rozciąganie i ścinanie (około 120 MPa), kilkakrotnie wyższą od średniej wytrzymałości łutów cynowo-ołowiowych, a także dobrą wytrzymałością na pełzanie.

tmpeea7-2Skład chemiczny i niektóre własności częściej spotykanych bezcynowych lutów na osnowie ołowiu podano w tabeli.