Олово висмут или золото

Может есть металурги.
Собственно вопрос.
Предположим есть у меня, олово, висмут, серебро и медь.
Эти 4 металла имеют разную т.. плавления, олово и висмут порядка 200-300оС медь и серебро порядка 1000 оС.

Я хочу получить некий сплав где предположим 97% олова и по 1% всего остального. Компоненты взвешены.

Что делать-то теперь ? Олово с висмутом я положим могу нагреть и сплавить, наверное можно и медь с серебром (или взять готовую пробу нужную), но как смешать олово и серебро ? Нагреть отдельно олово до 300 и отдельно серебро до 1000(задолбаюсь искать горелку ), а потом влить серебро в олово и «быстро быстро мешать» ? Так ведь 1% в 99% так фиг размешаешь, металлы они теплопроводные, из серебра все тепло и уйдет сразу-же.
А главное. в результате получится сплав с температурой плавления порядка 250оС, что в общем-то загадка конечно.

И отдельно. Есть ли какая-то «правильная схема», или как не смешивай, получится один результат и порядок неважен ?

Висмут — металл, из которого растут кристаллы.

В результате хочу получить что-нибудь типа 96.8Sn 0.15Cu 2.9Bi 0.15Ag или 95Sn 2.5bi 0.25Cu 0.25Ag

Re: Создание сплавов.
Добавлено: Пт авг 18, 2006 6:05 am
Kam писал(а):

А главное. в результате получится сплав с температурой плавления порядка 250оС, что в общем-то загадка конечно.

Загадки в этом нет, подозреваю что получится эвтектический сплав (в таких сплавах часто можно получить Tплав. сплава меньше Tплав. самого легкоплавкого компонента).

Для смешивания: расплавь олово и висмут, затем добавь медь и серебро (не перегрей расплав ). в результате должно произойти хим. взаимодействие компонентов + частичное растворение друг в дружке.

Примерно так, насколько я помню (коллеги, если где ошибся поправьте, склероз уже, мог и подзабыть )

Добавлено: Пт авг 18, 2006 7:26 am

У меня есть смутные сомнения, что ничего не получится и олово все выгорит, но даже если и не выгорит, то процент его значительно снизится — все таки большая разница в температуре плавления серебра и олова, тем более висмута.
А какой смысл таких страданий? Что в результате должно получится?

_________________
Stientia potentia est
Добавлено: Пт авг 18, 2006 9:15 am

Тут вопрос до какой температуры греть.
Если до 300, то по-моему серебро будет камнем лежать на дне вечно.
Или растворится ?
Если до 1000. поди олово вскипит. Шансов по-моему никаких.
Олово нашел пч (пищевое), висмут знаю теперь где «ч» дают, серебро с медью найдем в каком-нибудь виде для пробы.

Должен получится аналог «западного литьевого материала».
Если почитать историю форума станет ясно, что я озабочен фактом засорения своей жизни свинцом из сплавов типа пос40+розе.
Можно заказывать и на западе, но 100-200$/кг для меня дороговато.

Добавлено: Пт авг 18, 2006 10:15 am

тугоплавкие компоненты измельчи — это увеличит площадь взаимодействия с раславом и ускорит процесс (если процесс начнётся )

На что способен ВИСМУТ?

Добавлено: Пт авг 18, 2006 10:39 am

Я думаю, что эта затея обречена на провал. Уж очень велика разница в температуре плавления. И даже, если предположить, что всё же удастся все компаненты расплавить, то не только часть их выгорит, но и что будет с литейными свойствами данного сплава? Даже небольшой перегрев уже влияет на качество отливки, а тут перегрев в несколько раз.

Добавлено: Пт авг 18, 2006 11:29 am

Так сразу никто лить и не собирается. Разлить по чушкам и потом уже нагреть «как надо».

Как-то эти сплавы делают, вопрос как ?
В неитральной среде ? Вводят постепенно ? Что-то еще ?
Возможно процесс неповторим не на заводе, но хотя-бы понять-бы, что за процесс.

Добавлено: Пт авг 18, 2006 1:48 pm
Цитата:
Как-то эти сплавы делают, вопрос как ?

В заводских условиях возможно изменить некоторые условия среды, чаще это атмосферное давление, которое может просто катастрофически влиять на степень растворимости и температуру плавления различных материалов.

В домашних условиях это нереально. Температура плавления серебра чистого около 500С, меди около 800С, олово около 250С. Добавляя медь к серебру — автоматически увеличивается температура плавления сплава, что губительно повлияет и на олово и на висмут.

_________________
Stientia potentia est
Добавлено: Пт авг 18, 2006 3:34 pm
genius писал(а):
Цитата:
Как-то эти сплавы делают, вопрос как ?

В заводских условиях возможно изменить некоторые условия среды, чаще это атмосферное давление, которое может просто катастрофически влиять на степень растворимости и температуру плавления различных материалов.

Да, давление это грусно .

genius писал(а):

В домашних условиях это нереально. Температура плавления серебра чистого около 500С, меди около 800С, олово около 250С. Добавляя медь к серебру — автоматически увеличивается температура плавления сплава, что губительно повлияет и на олово и на висмут.

А если вначале всюду висмут добавлять для легкоплавкости ?
Выгорать будет и шлаками все засорять — это понятно.
В общем и целом затык такой и предвидел, но все еще есть надежда на какое-нибудь простое решение.

Добавлено: Вс авг 20, 2006 6:40 pm

Я думаю, проще всего подрулить куда-нить на кафедру металлургии — там должны это дело растолковать с чувством и с толком. Мне, правда, видится вариант использования солей этих металлов, разлагающихся при высокой температуре, или электролиз.

И ещё — какой объём литья предполагается? если не большой, то не проще ли всё-же пос и вытяжка?

Добавлено: Пн авг 21, 2006 5:37 am
KrisMoro писал(а):

Я думаю, проще всего подрулить куда-нить на кафедру металлургии — там должны это дело растолковать с чувством и с толком.

Насколько я знаю, хорошие специалисты в Бауманке. По крайней мере, большинство серьёзных книг по художественному литью, из тех, что мне встречались, были написаны именно их профессорами.
Может быть действительно имеет смысл обратиться туда на кафедру

Добавлено: Пн авг 21, 2006 7:19 am

Сдается существует только два пути. Первый, понять
физико-химическую природу процесса. Тут без консультации
у химиков, или по крайней мере беглого изучения основ
металлургии не обойтись. Второй, найти точное описание
методики создания сплавов в домашних условиях. Если
только кто то, где то, когда то, уже решал точно такую же
задачу. Например, для ювелирных сплавов существуют
практические описания, которые многие повторяют не
вникая в суть процесса, и получают нужный сплав.
Во всяком случае так готовят самодельные припои
для серебра или золота и даже лигатуры. Существуют
ли такие описание для оловянных сплавов ? хм, искать надо.
Если же отталкиваться от понимания процесса обладая
школьными знаниями, то следует признать что затея не
такая простая. Нужно не просто смешать несколько
веществ, нужно произвести между ними некую реакцию,
или даже серию последовательных реакций,
чтобы получилось новое вещество с совсем другими
физическими и химическими свойствами. Другая температура
плавления, другая текучесть, другая устойчивость
к образованию окислов. Сдается что пробема, если
и решаема, то потребует невероятных усилий и времени.

_________________
лепить не умею но очень хачу
Добавлено: Пн авг 21, 2006 7:43 am
KrisMoro писал(а):

Я думаю, проще всего подрулить куда-нить на кафедру металлургии — там должны это дело растолковать с чувством и с толком. Мне, правда, видится вариант использования солей этих металлов, разлагающихся при высокой температуре, или электролиз.

Ищу хвосты туда активно.
Чтобы не просто по коридору шарится с ящиком коньяка и приставать ко всем встречным. Может кто-то кого-то знает ? Готов оплатить кончультацию по этому вопросу чем скажут можем натурой, можем деньгами, можем пивом.

KrisMoro писал(а):
И ещё — какой объём литья предполагается? если не большой, то не проще ли всё-же пос и вытяжка?

Небольшой. Но не устраивает псевдоядовитый результат.
Проигрыша при отсутствии свинца я не вижу, только в цене сплава.
Выигрышь немал. К геморою готов. Будем пробовать для начала
простые сплавы олово-висмут. Попутно искать еще больше информации.
К сожалению в интернет ничего не нашел, убил немало времени,
написал немало писем. Все льют из пос-ХХ и не парятся. Больной я человек .

Добавлено: Вт май 01, 2007 6:08 am

Привет всем! В свое время мне захотелось сделать действующие модели-копии средневековых пушек, ну ясное дело по технологиям тех времен. Медь была, олово тоже и далее по вашему списку. Тогда я еще учился в техникуме и вовлек в эту авантюру своего преподавателя по технологии металлов. Нам нужна была пушечная бронза, мы ее получили.

Думаю, что это применимо и здесь.
Сначала нужно расплавить самый тугоплавкий компонент сплава. У Вас это медь. Далее небольшими порциями добавьте, что там дальше, серебро.

Температура плавления этого сплава у Вас станет постепенно быть ниже чем у меди, но еще выше чем у серебра, но с увеличением содержания последнего она станет ниже температуры плавления самого легкоплавкого из компонентов — это свойство всех двухкомпонентных сплавов. А далее в сплав добавляйте олово, на тех же условиях, а уж потом висмут. Только имейте терпение. Добавляемый компонент должен сам плавиться уже в расплавленном предыдущем сплаве, а его количество должно быть таким, чтобы расплав не замечал добавления более легкоплавкого компонента.
Только вот у меня вопрос, как Вы представляете плавку меди в домашних условиях? Или у Вас есть муфельная или какая другая печь? Поделитесь.

Добавлено: Вт май 01, 2007 6:27 am

Да чуть было не забыл. Расплав прикроите каким-нибудь флюсом, типа буры. Можно конечно попытаться идти от обратного, например растворять медную стружку в олове, в принципе, я так когда-то делал на газовой плите, но толком никогда не знаешь, когда она соизволит растворится полностью, но таким образом мне удавалось получить свинцово-цинково-оловянно-сурмяно-медные сплавы на кухне, несмотря на протесты моей жены. Труднее получить всякие сплавы типа силумин и компоненты с более тяжелым удельным весом, но и это тоже в принципе решаемо, если есть какой-нибудь вибратор.

Источник: chen-la.com

Покрытие олова висмутом

Многие знают, что большим недостатком оловянных покрытий считается утрата возможности к паянию после продолжительного хранения. При изготовлении электронных приборов, оно недопустимо. Однако совместный сплав олово висмут создает надежное покрытие и дает много преимуществ в паянии.

Сплав олова висмута применяется в случае необходимости спаивания материала. Благодаря покрытию, материал получает защиту от ржавчины, кислотной среды и прочих вредных процессов. Чаще всего оно применяется в электротехнике, для получения защиты от воздействия воздуха, и используется в электронной промышленной отрасли. Процесс нанесения покрытия на изделие, в промышленности, имеет название гальваники.

Процесс гальваники

Гальваника является процессом нанесения защитного слоя металла электростатическим способом. Используется в промышленном и ювелирном производстве. Применяя покрытие олова висмутом, металл получает возможность производить паяние без использования вредоносных веществ. Само покрытие наносится на медные детали при помощи электролиза.

Перед началом процедуры гальваники, материал должен обезжириваться и промываться. Это необходимо для проведения работ по нанесению покрытия. Затем деталь помещается в специальную ванну вместе с трансформатором, который будет давать электролиз. Далее начинается процесс нанесения покрытия олова висмута. После окончания работы изделие промывается и обрабатывается до товарного вида.

Свойства покрытия

Покрытие олово висмута обеспечивает отличное скрепление с металлом. Может выдержать такие процессы как:

• штамповка;
• изгибы;
• вытяжка;
• прессовая посадка.

Сплав олово висмута обладает сильной выносливостью по отношению к коррозии металлов, предотвращая его появление в течении длительного периода. Он владеет высокой пластичностью, нейтрально относится к негативным средам, таким как сероводород. Обладает свойством образовывать токопроводящие иглы на поверхности в результате длительного хранения. Этим он схож с оловянным покрытием.

Покрытие считается лучшим среди остальных, благодаря длительному сроку хранения. Оно сохраняет все свои свойства, включая отличное паяние, в течение года. Покрытие олова висмута имеет серый цвет, но не редко встречается светло-серый оттенок.

Источник: olovok.com

Технология гальванического оловянирования

Одним из способов нанесения олова на различные поверхности, является гальваническое оловянирование . Олово обладает высокой химической стойкостью. Разбавленные растворы серной, соляной и азотной кислот взаимодействуют с оловом очень медленно, сернистые соединения почти не действуют. Крепкие растворы щелочей растворяют олово только при нагревании.

В органических кислотах олово очень устойчиво. Стандартный потенциал олова –0,14 В, следовательно, в паре с железом оно более положительно и в условиях атмосферной коррозии электрохимически железо не защищает, так как является катодным покрытием. По отношению к изделиям из медных сплавов олово является анодным покрытием.
В присутствии органических веществ, содержащихся в пищевых продуктах, фруктовых соках, пиве и т.п., потенциал олова становится более электроотрицательным и в этих условиях оно надежно защищает сталь от коррозии. Продукты коррозии олова безвредны для человеческого организма. Кроме того, олово относится к числу очень немногих материалов, которые при контакте с пищевыми продуктами не меняют их вкуса. По этим причинам олово с давних времен применяется в качестве покрытия жести, идущей на изготовление консервных банок, а также для покрытия изделий, связанных с хранением и приготовлением пищи.

Состав растворов, концентрация г/л

Плотность тока, напряжение

Время обработки, мин

Гидроокись натрия – 10-20 г/л

Соляная кислота – 80-100 г/л

Нанесение сплава олово-висмут

Олово сернокислое — 50-70 г/л

Серная кислота — 160-180 г/л

Вода техническая Вода техническая Вода техническая

При низких температурах (ниже–13°С) олово склонно к переходу в серую модификацию и рассыпается в порошок. Это явление, известное под названием «оловянной чумы», необходимо учитывать при выборе покрытия для изделий, эксплуатирующихся при низких температурах. Для уменьшения пористости оловянных покрытий и покрытий сплавами олова со свинцом (60% олова и 40% свинца), а также для улучшения способности оловянных покрытий к пайке их подвергают оплавлению , что приводит к дополнительным затратам энергии.

При длительном хранении электролитически луженых деталей отмечаются случаи образования тонких (0,5-2 мкм) игольчатых наростов (усов), наличие которых может привести к неисправности точных приборов вследствие коротких замыканий электрических цепей. Добавки небольших количеств висмута позволяет решить эти проблемы, кроме того покрытие получается более коррозионностойким. Небольшие добавки висмута к олову замедляют рост нитевидных кристаллов и предотвращают переход белого олова в рыхлое серое при низких температурах. Сплавы олова с висмутом образуют системы эвтектического типа, причем при содержании висмута до 5% предполагается образование твердого раствора устойчивого при температуре до 231,8°С. .

Электролиты для осаждения олова (сплава олово-висмут) бывают двух видов; кислые, содержащие олово в виде Sn2+, или щелочные, в которых олово находится в виде аниона SnO3 (2–). Различие в валентности олова обусловливает разную скорость осаждения олова в кислых и щелочных электролитах. При одних и тех же плотностях тока и выходе по току олово в кислых электролитах осаждается в два раза быстрее, чем в щелочных.

Осаждение олова на катоде происходит по реакции:

SnO32- + 3H2О + 4е -> Sn + 6ОН-

Щелочные электролиты обладают хорошей рассеивающей способностью и позволяют получать весьма равномерные покрытия на сложнорельефных деталях даже в том случае, когда они покрываются в барабанах.
Наибольшее распространение получил щелочной электролит следующего состава:

Станнат натрия…………..20-80 г/л
Едкий натр……………….8-15 г/л
Ацетат натрия……………15-50 г/л
Перекись водорода………2 мл/л

Особо вредной примесью в щелочном электролите оловянирования является станнит-ион Sn(OH)2-4, где олово находится в двухвалентном состоянии
При низких плотностях тока (до 2 А/дм2) растворение оловянных анодов происходит с образованием двухвалентных ионов олова, а при повышенных (более 4 А/дм2) — аноды полностью пассивируются и их растворение прекращается. Растворение оловянных анодов с образованием четырехвалентных ионов олова происходит в интервале 2-4 А/дм2; при этом поверхность анодов приобретает желтовато-золотистый оттенок, отвечающий моменту частичной пассивности. При рабочих плотностях тока ниже 2 А/дм2 проводится предварительная частичная пассивация анодов путем завешивания в ванну с электролитом при плотности тока 4 А/м2 и температуре 70-80 °С, до того момента, как поверхность анодов приобретет золотистый оттенок, отвечающий моменту частичной пассивации.

Электролиты осаждения сплава олово-висмут представляют собой обычные электролиты лужения с добавками небольших количеств солей висмута. Щелочные станнатные электролиты непригодны для получения этих сплавов, так как соли висмута в щелочной среде неустойчивы, и легко выпадают с образованием основных нерастворимых солей.

К кислым электролитам оловянирования относятся сульфатные, пирофосфатные, фенолсульфоновые, борфтористоводородные и др.
В пирофосфатных электролитах олово находится в виде комплексного аниона [Sn(P2О7)2]6-, что обусловливает хорошую рассеивающую способность электролитов и возможность замены щелочных электролитов, где скорость осаждения вдвое ниже и условия работы на ваннах более сложные.Наиболее стабильным в работе является пирофосфатный электролит лужения состава:

Олово (в расчете на металл) — 70 г/л
Пирофосфат калия — 500 — 600 г/л
Солянокислый гидразин — 8 — 12 г/л
ПАВ- 3-4 г/л
Желатин (гидролизованный) — 2-2,5 г/л
Показатель рН = 8,0-8,5.

Режим электролиза: температура электролита 300- 340 К, плотность тока до 6 А/дм2. Выход по току 80-90 %. Рабочая плотность тока зависит от температуры и перемешивания электролита: при комнатной температуре она составляет 3-3,5 А/дм2, а при 330-340 К — до 6 А/дм2 .
Основными компонентами фенолсульфонового электролита оловянирования являются сульфат олова и фенолсульфоновая кислота. При смешивании этих компонентов в воде образуется фенолсульфонат олова:

Состав фенолсульфонового электролита лужения:
SnSO4…………………………………………50-70 г/л
Пара-фенольсульфоновая кислота………..80-90 г/л
Дигидрооксидифенилсульфон…………….6,5-11,5 г/л
Натрий-монобутилфенилфенолсульфон….0,4-1 г/л
При температуре 40-50 °С, плотность тока 20-30 А/дм2.

Эти электролиты менее склонны к окислению, чем сульфатные.
Борфтористоводородные электролиты содержат оловянную соль борфтористоводородной кислоты, олово находится в двухвалентном состоянии, свободную HBF4, и H3BO3 или несколько органических ПАВ, без которых невозможно получить качественный осадок. Борфтористоводородные электролиты применяют при температурах от 20 до 40°С. Они позволяют применять более высокие плотности тока, по сравнению с сернокислыми электролитами. Максимальная допустимая плотность тока, при покрытии в стационарных ваннах 10-12 А/дм2.
Состав борфтористоводородного электролита лужения :

В состав сульфатных электролитов оловянирования входят сульфат олова, серная кислота, а также коллоиды и поверхностно — активные вещества. В некоторых случаях в электролит прибавляют сульфат натрия, повышающий электропроводность раствора.
Серную кислоту вводят в электролит для снижения гидролиза оловянных солей, а также для предотвращения окисления двухвалентного олова в четырехвалентное и образования шероховатых осадков. При отсутствии органических веществ в кислых электролитах невозможно получить приемлемые осадки олова из-за образования крупных кристаллов и усиленного роста дендритов на краях деталей.

Сульфатные электролиты оловянирования с добавкой ПАВ отличаются сравнительно высокой рассеивающей способностью, приближающейся к рассеивающей способности медных цианистых электролитов. Выход по току сульфатных оловянных электролитов равен примерно 90 -98 %.
Анодный процесс при лужении протекает без заметной поляризации, олово переходит в раствор в основном в виде двухвалентных ионов. Поверхность анодов покрыта легко удаляемым тонким слоем черного шлама. При повышенных плотностях тока поверхность анодов имеет резко выраженную кристаллическую структуру; пленок на поверхности не наблюдается. Анодный выход по току, как правило, превышает катодный.

Изменение концентрации сульфата олова в пределах 30- 60 г/л не сказывается заметно на характере катодного процесса. Пониженная концентрация сульфата олова снижает максимальный предел рабочей плотности тока, но положительно влияет на рассеивающую способность электролита. При повышенном содержании сульфата олова аноды склонны к пассивированию.

Серная кислота повышает электропроводность электролита, предохраняет электролит от гидролиза и появления шероховатости на осадках. Концентрация серной кислоты может колебаться в пределах от 20 до 100 г/л. При малых концентрациях кислоты увеличивается опасность гидролиза и окисления сульфата олова; слишком большая ее концентрация приводит к снижению выхода но току, быстрому разрушению коллоидных добавок и пассивированию анодов .

Сульфатные электролиты оловянирования имеют склонность к расслаиванию. Концентрация олова в нижних слоях может в 3-4 раза превышать концентрацию в верхних слоях. Для устранения этого явления рекомендуется перемешивать электролит.

Присутствие хлоридов и нитратов вредно сказывается на нормальной работе сульфатного электролита оловянирования. Ионы меди также оказывают отрицательное влияние на качество оловянных осадков. Малые концентрации в сульфатном электролите оловянирования ионов свинца, железа, цинка и никеля до известных пределов не оказывает влияния на ход катодного процесса.

Хорошими блескообразующими свойствами обладают электролиты, содержащие синтанол ДС-10 и ДИ-7, формалин, ацетил-ацетон, a-нафтол, желатин, блескообразователь Лимеда Sn-2. Осадки блестящего олова очень чувствительны к механическим загрязнениям, которые могут попадать в электролит из шлама, образующегося в результате окисления Sn2-. Нерастворимый осадок, содержащий ионы четырехвалентного олова, является коллоидным, и для полной очистки электролита следует пользоваться коагулянтами .

Режим электролиза плотность тока и температура — в значительной степени влияет на качество осадков. При малых плотностях получаются осадки с крупнокристаллической структурой, отличающиеся повышенной пористостью. Чрезмерно высокая плотность тока приводит к тому, что осадки становятся шероховатыми, на краях растут дендриты.

Перемешивание электролита может осуществляться при повышенных плотностях тока. Для тонких покрытий (около 1-2 мкм) допустимы большие плотности, чем для толстых покрытий. Повышение температуры в период работы с сульфатными электролитами приводит к снижению катодной поляризации, уменьшению рассеивающей способности и ухудшению качества осадков. Так, при нагреве сульфатного электролита до температуры, превышающей 40 °С, образуются грубокристаллические шероховатые осадки. При повышенной температуре уменьшается стабильность ванны.

Кислые сульфатные электролиты лужения с органическими добавками ОС-20 и ДДДМ позволяют получить компактные, блестящие осадки. Блестящие покрытия менее пористы и дольше сохраняют способность к пайке, поэтому даже при осаждении сплава олово-висмут им отдают предпочтение.
Состав электролита осаждения сплава олово-висмут:
Сульфат олова……………..40-60 г/л
Серная кислота…………….95-120 г/л
Сульфат висмута………0,2-1,5 г/л (поддерживается 0,2 г/л)
Хлорид натрия…………….0,3-0,8 г/л
Препарат ОС-20……………5-15 г/л
ДДДМ……………………….1,5-5 г/л

Добавка ОС-20 является блескообразователем и поверхностно активным веществом, добавка ДДДМ или же 4,4′-диамино-3,3′-диметоксидифенилметан. Ввод этих добавок уменьшает контактное выделение висмута на оловянных анодах и значительно улучшает качество покрытия [4].
Реакция контактного вытеснения оловом висмута из раствора:
3Sn+2Bi3+->2Sn2++2Bi

Источник: vskplast.ru