Сплав Вуда: характеристики и состав
Америка. 1960 год. Дантист Барнабас Вуд работает над сплавом, который отличался бы низкой температурой плавления с одной стороны и высокой плотностью с другой. После серии экспериментов ему все-таки удалось достичь своей цели. Сплав Вуда, позднее получивший его имя, отвечал всем требованиям, которые к нему предъявлялись изначально. Далее он получил самое широкое применение, уходящее далеко за рамки стоматологии.
Общие сведения
Сплав Вуда представляет собой химическое соединение на основе висмута и обладает серо-черным цветом и металлическим блеском. Поставляется в виде гранул в специальных пакетах, общая масса которых не превышает 100 грамм.
Cостав Вуда регулируется отраслевым стандартом ТУ 6 09 4064-87. Согласно ТУ включает в себя следующие элементы:
Сразу стоит отметить, сто существует несколько разновидностей сплавов Вуда. Они включают в себя один и тот же тип элементов, но имеют их разное соотношение между собой.
Особенности и характеристики
Главной особенностью Вуда является его низкая температура плавления, которая составляет порядка 72 ºC. Данный параметр остается неизменным даже при смене условий окружающей среды, что особенно ценно в электротехнике.
Вторая особенность – это относительное высокое значение плотности. Оно равно 9720 кг\м3, что выше аналогичного показателя конструкционной стали примерно на 20%. Сплав Вуда имеет одну из самых высоких значения плотности по сравнению с другими видами припоев, температура плавления которых не превышает 100 ºC.
Вуда – материал, обладающий высоким значением пластичности. Относительное растяжение составляет 40%, а относительное сужение 60%.
Также отметим легкодоступность сплава для рядового потребителя. Купить Вуда сейчас не составляет труда. Большинство магазинов электротехники имеют его в наличии.
Но помимо плюсов, Вуда обладает рядом недостатков. Главным из них является невозможность выдерживать высокую температуру в течение продолжительного периода времени, что значительно сокращает область применения.
Второй минус – склонность к образованию трещин. Любое ударное воздействие на сплав способно привести к его разрушению. В связи с этим обращение с ним при эксплуатации должно быт крайне аккуратным.
Стоит также отметить повышенную токсичность материал в силу наличия кадмия в своем составе. По этой причине при работе с Вуда необходимо строгое соблюдение правил безопасности и наличие качественной вытяжной системы.
Применение
Сплав Вуда имеет множество вариантов использования в техническом производстве. Его можно встретить и в особо точном литье, и в гальванопластике. С помощью него проделывают лужение печатных плат и используют в качестве реактива в химической промышленности. Вуда служат материалом для выплавления всевозможных металлов в металлургии. Но среди всего этого разнообразия использования, до сих пор основным назначением сплава является его применение как припоя при пайке.
Особенность пайки сплавами Вуда заключается в использовании паяльников небольшой мощности. Так мы снижаем риск перегрева металла и не позволяем сплавам терять свои вязкостные свойства.
Для избежания перерасхода материала при пайке малогабаритных деталей следует применять паяльник с тонким и плоским жалом. Обильное количество припоя еще не гарантирует более высокого качества соединения. При пайке сплавом Вуда большее значение имеет точность движения при его нанесении.
Также при пайке необходимо применять флюс, хоть материал и обладает низкой температурой плавления. Это предотвратит попадание в сплав нежелательных элементов таких как кислород, водород и прочих газов, которые содержатся в атмосфере. Таким образом, наличие флюса способствует лучшему качеству и схватыванию припоя.
После проведения пайки необходимо дать время чтобы сплав закристаллизовался. Но даже после этого не рекомендуется подвергать микросхему механическим нагрузкам по причине высокой хрупкости сплава. Для контроля качества пайки достаточно проведение визуального контроля.
Сплав Вуда
Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 16 декабря 2016 · Обновлено 25 августа 2018
Истоки возникновения сплава
Своим появлением и названием этот легкоплавкий сплав тяжелых металлов обязан американскому стоматологу Барнабасу Вуду, открывшим его состав в 1860 году. Следует отметить, что сам факт получения легкоплавкого сплава не был чем-то уникальным, так как еще в 1701 году Ньютон получил аналогичный сплав, но без применения кадмия. Так у Ньютона сплав состоял на 50% из висмута (Bi), 31,2% из свинца (Pb) и 18,8% из олова (Sn).
У Вуда же мы имеем Bi около 50%, около 25 % Pb, и по 12,5% Sn и, внимание, кадмия (Cd). Правда, сплав Ньютона имеет температуру плавления 97 градусов Цельсия, а сплав Вуда – около 67. Вот были у Вуда проблемы со свинцом и оловом, а вот с кадмием видно, по какой-то причине, проблем не было, вот он и заменил последним свинец и олово. И вот был получен сплав, который при нормальной температуре находится в кристаллическом состоянии, но уже в горячей воде становится жидким
По-видимому, именно сравнительно низкая температура плавления и сделала этот сплав и его изобретателя таким известным. Ведь до этого были известные легкоплавкие сплавы Rose (1772) и D’Arcet (1775) имели температуру плавления 95 градусов Цельсия. Снижение же температуры плавления на 26% несомненно давало возможность для весьма существенной экономии энергии, со всеми вытекающими, особенно с учетом областей применения сплава Вуда.
Паять и лудить — сплавом «вудить»
В кругу радиолюбителей и электронщиков сплав Вуду нашел применение для выполнения пайки и лужения, и вот почему. Лужение, как известно, заключается в нанесении тонкого слоя олова на другой металл, защищая при этом металл от окисления и коррозии. А как мы узнали выше, сплав Вуда – это сплав, содержащий в своем составе олово. Кроме легкоплавкости сплав Вуда обладает хорошей текучестью, которая позволяет ему равномерно растекаться по поверхности и заполнять малейшие щели. Для того, чтобы выполнить лужение дорожек на печатной плате необходимы: вода, зерна или стержни самого сплав, лимонная (или паяльная) кислота. Лужение с помощью сплава Вуда происходит следующим образом (см. видео, правда в нем идет речь о сплаве Розе, но для сплава Вуда оно тоже подойдет с небольшим уточнением):
1. В емкость заливаем воду (или глицерин), нагревают ее, замеряя температуру, доводят до температуры точки плавления, т.е. около 68,5 градуса Цельсия.
2. В горячую (очень горячую, но не обязательно кипящую) воду чуть-чуть добавляется лимонная кислота.
3. Затем в емкость укладывают предварительно почищенную плату, которую необходимо лудить и на медные дорожки платы выкладывают несколько кусочков сплава Вуда. Воду нагревают, сплав нагревается и переходит в жидкое состояние.
4. Тампоном, а лучше деревянной или пластиковой лопаткой выполняют лужение дорожек путем растирания капель жидкого сплава по дорожкам платы.
5. После лужения покрывают плату канифолью (флюсом) и моют.
Описанный способ лужения относиться к горячим, с нанесением покрытия растиранием. Другим горячим методом нанесения является погружение. Но в этом случае, понятно используется ванна со сплавом, для которой требуемое количество сырья намного больше, чем для метода с растиранием.
При пайке, вернее выпаивании элементов из плат – процессоров и микросхем, разъемов и других деталей – сплав Вуда хорош тем, что его температура плавления намного меньше температуры плавления пластика корпусов деталей. Следовательно, не нужно опасаться, что при выпаивании (или запаивании) пластиковый корпус будет поврежден. Конечно, все операции пайки в любом случае нужно делать максимально осторожно и внимательно. Паять этим сплавом можно различные металлы и сплавы (медь, и никель, алюминий, бронзу и латунь), а также изделия из драгоценных металлов.
В целом сплав Вуда значительно облегчает процесс лужения, что очень важно для новичков в этом деле.
Краткие характеристики сплава
Выпускается сплав Вуда в виде серебристо-белого цвета круглых стержней или капелек-гранул. Предел прочности на разрыв составляет около 45 МПа, относительное удлинение 7%, твердость по Бринеллю 10,5 единиц, плотность 9720 кг/м3. Срок хранения слитков сплава – 3 года.
 |  |
Металлографические исследования сплава показывают, что компоненты, из которых он состоит, не растворяются друг в друге и не образуют химических соединений. Структура сплава – эвтектическая, включающая в себя светлые дендриты твердого раствора, содержащие в себе висмут, и темную сложную эвтектику (содержащую в себе все четыре компонента).
Где еще применяется сплав Вуда
Существует большая сфера применения материала со свойствами сплава Вуда. Это в первую очередь его технологические свойства, заключающиеся в возможности удаления сплава горячей водой. Таким, например, применением, является способ изгибания труб с тонкими стенками, которые при изгибе без спецсредств будут деформированы, т.е. изомнутся, по меньшей мере, в неравномерный гофр. Чтобы не допустить такую деформацию, трубы внутри заполняют сплавом, который сдерживает гофрообразование. Затем, после сгибания трубы, сплав легко удаляется, вытекая наружу при нагреве. По этой же причине сплав применяется и в гальванопластике, где он заполняет полости в металлических изделиях.
Еще одно технологическое назначение сплава – прецизионное литье, т.е. такое литья при котором получаемые размеры требуется соблюсти очень точно, даже с учетом термоусадки сплава отливки. Сплав Вуда имеет очень малую усадку.
Также сплав находит применение в научных целях. Он используется для получения металлографических образцов, когда сам по себе исследуемый образец очень мал и неудобен для шлифовки и полировки. Тогда его заливают сплавом Вуда до такого размера, который позволяет выполнять обработку микрошлифов. Кроме этого известно применение сплава в химических лабораториях для создания низкотемпературной нагревательной бани.
Известно, что детали из сплава Вуда можно найти и датчиках, реагирующих на температуру, как правило, это датчики противопожарной сигнализации.
Известно, что сплав Вуда в 1976 году также побывал и в космосе на орбитальной станции «Салют-5», на которой в рамках технологического эксперимента с кодовым названием «Сфера» космонавты Б.Волынов и В.Жолобов выступили в роли металлургов, исследуя процесс затвердевания жидкого металла в условиях невесомости.
А где сплав Вуда купить?
Известность сплава Вуда можно оценить по тому, где и как его можно приобрести для своих целей. Сплав настолько востребован, что в нынешнее время продается даже через Интернет. Его можно найти на всех популярных площадках электронной торговли – eBay, Все инструменты.ру, Aliexpress, Alibaba. Производится он в основном заводами химической продукции (например «Уральским заводом химических реактивов»).
Особенности применения и отличие от аналогов
Как уже отмечалось, сплав Вуда не первый и не единственный аналогичный сплав с подобным составом. Наиболее известный аналог – это сплав Розе. Однако сплав Розе имеет более высокую температуру плавления, что не является в целом критичным для современной паяльной техники, однако требует использования глицерина для нагрева. Глицерин же при высоком нагреве интенсивно испаряется, дымит.
Единственным существенным преимуществом сплава Розе является то, что он не токсичен, так как в его составе отсутствует канцерогенный токсин кадмий.
Токсичность сплава Вуда – основной его недостаток, которые определяет необходимость в специальных мерах безопасности, заключающихся в контроле ПДК и организации проветривания при работе.
Сплав Вуда
Цена и сортамент
Гранулы
Изделие каплеобразной формы. Во всех плоскостях не превышающая 10мм.
Цена договорная*
*Цена формируется в зависимости от объема.
Чтобы узнать подробную информацию или купить гранулы сплава Вуда нажмите кнопку «ЗАКАЗАТЬ»
Химический состав
Сплав Вуда входит в группу особо легкоплавких сплавов, состав и свойства которых оговариваются техническими требованиями ТУ 6-09-4064-87. Состав представляет собой литейную эвтектическую смесь четырёх химических элементов: висмута (50%); свинца (25%); олова (12,5%); кадмия (12,5%).
У разных производителей соотношение вышеуказанных компонентов может изменяться в незначительных пределах. В качестве металлургических примесей в состав сплава входит также незначительное количество серы, меди и висмута, не изменяющее его основные потребительские показатели.
Присутствия кадмия делает сплав Вуда весьма токсичным, поэтому работы с расплавом необходимо производить только при эффективно действующей приточно-вытяжной вентиляции.
| Состав и температура плавления | ||||
|---|---|---|---|---|
| Основные элементы | Температура плавления (°С) | |||
| Sn | Pb | Bi | Cd | |
| 12,5 | 25 | 50 | 12,5 | 60-68,5 |
Технические характеристики
Большинство физико-механических свойств сплава Вуда весьма схожи с аналогичными показателями для сплав Розе, что объясняется наличием тех же химических элементов в составе. Так, температура плавления и предел временного сопротивления двух сплавов совпадают, а показатель относительного удлинения немного ниже. Обращает внимание высокая плотность материала, из-за чего в зоне пайки возможно повышение суммарного веса готового соединения.
Области применения
Рассматриваемый легкоплавкий сплав используется:
• При обустройстве нагревательных ванн, используемых для повышения температуры антифрикционных металлов или припоев;
• При работах по пайке и лужению в качестве припоя с низкой температурой плавления;
• В качестве огнеупорно-расплавляемого клапанного элемента в системах пожаротушения промышленных и общественных зданий;
• В гальванотехнических операциях для укрепления связи некоторых металлов с неметаллическими покрытиями;
• В медицине для взрывобезопасного уплотнения баллонов с газами:
Другие применения включают изготовление отверстий и блоков нестандартной формы (например, вырезы для электронного луча) при медицинской радиационной обработке, а также при изготовлении металлических вкладок из дерева.
Заказ и доставка
На нашем сайте вы можете заказать сплав Вуда с доставкой по всей России. Готовый продукт отгружается в офисе компании или отправляется транспортной компанией.
Что такое сплав Розе и для чего он нужен
Свойства и применение
Относительно припоя ПОС (который кстати тоже считается мягким в общей классификации припоев), сплав Розе в разы хрупче. Поэтому среди радиолюбителей и электронщиков он считается легкоплавким (хотя тот же ПОС тоже относится к легкоплавким, у твердоплавких температура выше +300 °C)
Розе хорошо подходит для выпаивания деталей, разъемов, шлейфов SMD микросхем и демонтажа защитных металлических экранов с плат мобильных телефонов. 
Например, можно снять все металлические экраны с платы мобильного телефона при помощи пары гранул сплава Розе. 
А еще при помощи него можно легко выпаивать большие разъемы на компьютерных материнских платах. С помощью оплетки для снятия припоя это будет очень долго и дорого (вы потратите почти всю оплетку на какой-нибудь PCI + перегреете контакты, если это донор). Оловоотсос тоже не вариант, так как современные платы практическим не имеют зазоров в отверстиях между контактом и деталью. Да и игла не поможет. 
Можно использовать фен и нижний подогрев, но зачем лишний раз нагревать всю плату? Можно просто снизить температуру пайки сплавом Розе. Достаточно парой гранул сплава смешать с припоем контактов, и можно феном без перегрева аккуратно выпаять разъем с платы.
Особенности сплава:
Сплав Вуда и Розе
Еще один популярный низкотемпературный припой – это сплав Вуда.
Не рекомендуется паять таким припоем ни при каких обстоятельствах!
Только в крайнем случае и в проветриваем помещении. Не стоит злоупотреблять этим сплавом. Если есть выбор между Розе и Вуда – лучше использовать первый и избегать второй.
Методы паяльных работ
Для выпаивания разъема или детали из платы без перегрева нужно залудить контакты низкоплавким материалом.
Итоговая температура плавления будет выше, чем у Розе в чистом виде так как он смешивается с припоем на плате у которого другой состав и характеристики. (плавление при 270 °C)
Место работ имеет важное значение. Например, плата может быть очень теплоемкой из-за ее толщины. Время и мощность нагрева должны быть больше, чем у более легкой платы.
Материнскую плату от компьютера придется дольше прогревать, чем маленькую плату от мобильного телефона из-за большей многослойности и толщины текстолита.
Сначала наносится флюс на контакты выпаиваемой детали. Добавляется несколько гранул легкоплавкого припоя. Есть несколько техник паяльных работ.
Работа паяльником
Нужны массивные жала: мини волна, топорик.
Температуру паяльника можно оставить в пределах 230 °C, например, 200 °C.
Контакты детали нужно залудить легкоплавким сплавом, предварительно нанеся флюс.
На контактах образуется капля припоя, которую легко разогреть одним паяльником на небольшой мощности.
Результат паяльных работ.
Как выпаять разъем USB одним паяльником и Розе
Быстрая и безопасная пайка одним паяльником и легкоплавким припоем.
Пайка феном
Фен выставляется на температуру примерно 120 — 170 °C со средним потоком воздуха.
Гранулы постепенно расплавляются и смешиваются с контактами. Их лучше поправлять пинцетом по месту пайки, чтобы припой лучше распределился.
Нужно тщательно прогреть место пайки. Постепенно, по мере повышения температуры, деталь начнет выпаиваться. Это будет заметно при появлении блика на припое.
Результат низкотемпературной пайки.
Комбинированный метод
Фен сверху над местом пайки нужен для вспомогательного инструмента, на 100°C, а паяльником паяются детали сплавом Розе на температуре 200 °C.
После пайки детали обязательна очистка от получившейся смеси припоя с помощью оплетки.
А можно ли паять и лудить с помощью Розе
Для выпаивания деталей с платы сплав подходит, но для окончательной пайки уже детали на плату — ни в ком случае из-за хрупкости. Сплав Розе очень хрупкий, соединения получаются ненадежными. Особенно это касается разъемов и проводов. Когда по плате или проводам протекает электрический ток, выделяется тепло.
Из-за этого начинает плавиться низкотемпературный спав. К тому же, он не терпит вибрации или механических ударов. Появляются микротрещины, возникают окислы и потеря соединения.
Лужение сплавом Розе
У радиолюбителей есть популярный «ленивый» способ лужения плат с помощью слава Розе. Для этого в кипящую кастрюлю с щепоткой лимонной кислоты добавляются несколько гранул низкотемпературного сплава и платы, которые нужно залудить. Припой равномерно в считанные секунды распределяется. Основные недостатки данного способа лужения — это токсичность и все та же хрупкость сплава.
Существенный недостаток — хрупкость и токсичность. Именно из-за этого не стоит запаивать таким сплавом детали.
Меры предосторожности
Так как используемые материалы токсичны, то обязательно паять в проветриваемом помещении и средствах защиты. 
Во время паяльных работ нужно держать дистанцию и надевать защитные очки. Расплавленные капли металла могут попасть на кожу или слизистые тем самым вызвав ожоги, заражение.
Сами гранулы брать только пинцетом, не допуская контакта. Они не настолько токсичны, но это намного уменьшает его влияние.
Нельзя допускать попадание сплава и его частичек на открытые раны.
Вывод
Сплав Розе справляется при низкотемпературном выпаивании деталей из плат. Его можно использовать только для этих целей. Лудить платы не очень хорошая идея из-за неудовлетворительных характеристик прочности и стойкости к механическим повреждениям или вибрации.
Если выбирать между Розе и Вуда, то выигрывает первый. Между ними не большая разница в температурах. Это не такой важный параметр, чтобы жертвовать своим здоровьем ради меньшей температуры пайки.
Характеристики и состав сплава Вуда
Сплав Вуда — материал, который используется при спайке радиодеталей, гальванопластике, работе с химикатами в лабораториях. Для людей, увлекающихся изучением однородных металлов и сплавов, будет не лишним изучить этот материал более подробно.
Сплав вуда
История открытия
Легкоплавкий сплав был впервые открыт американским стоматологом Барнобасом Вудом. Произошло это событие в 1860 году. Однако в 1701 году Ньютон открыл аналогичный материал, который отличается от Вуда отсутствием кадмия в составе. Температура плавления материала, открытого американцем, составляет 67 градусов. Смесь Ньютона плавится при 97 градусах.
Что такое сплав Вуда?
Это легкоплавкий материал, изготавливаемый из тяжёлых металлов. Он выпускается в виде стержней или гранул серебристого цвета, которые используются в различных сферах производства. Смесь не требует особых условий для хранения и транспортировки.
Состав
Технические характеристики и свойства материала зависят от его состава. Основные компоненты состава должны содержаться в определённом количестве:
Температура плавления изменяется в зависимости от содержания компонентов в составе. Изменения незначительные от 60 до 70 градусов.
По отдельности компоненты имеют высокую температуру плавления. Однако при изменении состава этот показатель снижается. Чтобы улучшить показатели пластичности, процентное содержание кадмия увеличивают до 20%.
Технические характеристики
Смесь уникальна своими характеристиками, которые зависят от компонентов, входящих в ее состав. Технические параметры:
Благодаря характеристикам и составу смесь взаимодействует с различными металлами. В сравнении с другими материалами, используемыми для пайки, эта смесь металлов обладает высоким показателем плотности.
Пайка низко температурным паяльником
Применение
Область применения сплава Вуда немногочисленна. Связано это с его характеристиками. Его используют в химической и технической промышленности.
Его используют при сгибании труб с тонкими стенками. Связано это с тем, что трубы при простой гибке могут деформироваться или сломаться. Сплавом Вуда заполняют полость трубы. Изделие сгибают до требуемого угла. Материал изнутри удаляется при нагреве стенок трубы.
Прецизионное литье — ещё одно направление, где используется смесь Вуда. Процесс подразумевает изготовление деталей высокой точности, которые не изменяют размеров при усадке.
Данный легкоплавкий материал часто используется в химических целях. В лабораториях из него создают низкотемпературные бани для разогревания реактивов. Его можно увидеть в датчиках пожарной безопасности.
Чаще используется в качестве припоя, для плавки которого необходимо использовать электрические паяльники малой мощности. Благодаря этому можно избежать перегрева припоя и сохранить показатель вязкости у расплавленного сплава. Если работать нужно с маленькими деталями, рекомендуется использовать нагревательный инструмент с тонким жалом. Таким образом можно сократить расход припоя и не портить детали. Если припоя слишком много, портится качество соединения.
При работе нужно делать точные и равномерные движения. Однако нельзя затягивать с процессом пайки, поскольку сплав быстро застывает. Готовое соединение обладает высоким показателем хрупкости.
Поскольку смесь при термической обработке становится токсичной, пайку проводят проветриваемом помещении. Дополнительно к этому используют защитные очки, которые уберегут слизистую оболочку глаз от испарений плавящегося металла. Также используют респиратор. Он защищает дыхательные пути от ядовитых веществ, которые выделяются при плавке. Чтобы не обжечь руки, нужно использовать защитные перчатки и пинцет.
Преимущества
У сплава есть ряд преимуществ:
Приобрести гранулы и стержни из смеси Вуда можно в любом строительном магазине.
Недостатки
Помимо преимуществ, материал имеет недостатками:
Сплав Вуда считается уникальным материалом, который используется в химической и технической промышленности. Благодаря компонентам состава смесь обладает определённым характеристиками, которые делают её уникальной. Важно понимать, что его нельзя использовать при высоких температурах, больших нагрузках.