Сплав Вуда

Сплав Вуда – химическое соединение, полученное в 1860 году американским дантистом Д. Вудом для применения в стоматологии, однако впоследствии сфера использования материала существенно расширилась. Сплав представляет собой твердое тяжелое (9720 кг/м³) вещество серо-черного цвета с металлическим блеском, основными компонентами которого являются висмут (50%), свинец (25%), олово (12,5%) и кадмий (12,5%), при этом допускается и другое соотношение компонентов. Благодаря такой пропорции элементов температура плавления сплава составляет всего 68,5°C.

Форма выпуска и характеристики сплава Вуда должны соответствовать требованиям ГОСТ 21931-76 («Припои оловянно-свинцовые в изделиях») и ТУ 6-09-4064-87 («Сплав Вуда чистый»). В зависимости от сферы применения можно купить сплав Вуда в таблетках, гранулах, прутках, чушках, в виде проволоки и т.д.

Характеристики

Сферу применения определяют специфические характеристики сплава:

• Более низкая, по сравнению с другими сплавами аналогичного назначения, температура плавления.
• Высокая плотность.
• Твердость по Бринеллю – 10,5 кгс/мм².
• Предел прочности на разрыв – 45 МПа.
• Удлинение при растяжении – 7%.

Также важным свойством является способность расплавленного состава (благодаря присутствию в составе висмута) при затвердевании увеличиваться в объеме, в результате чего при литье или пайке он, расширяясь, плотно примыкает к стенкам заполняемой формы или заполняет место соединения деталей. 

Преимущества и недостатки

К преимуществам металла можно отнести следующие свойства:

• Самую низкую среди подобных материалов температуру плавления, позволяющую применять сплав Вуда для пайки чувствительных к воздействию высоких температур элементов, при этом затрачивая минимальное количество энергии на его нагрев. Также при выпаивании микросхем, процессоров и других деталей можно быть уверенным в сохранении целостности как самой детали, так и платы.
• Для того чтобы использовать припой Вуда не требуется приобретать дорогостоящее оборудование большой мощности.
• Широкая сфера использования: при металлографических исследованиях, в химических лабораториях, а также выполнении некоторых процессов в гальванопластике и других отраслях.
• Доступность материала практически в любом магазине радиотоваров, при этом цена за 1 кг сплава Вуда относительно невысокая. 
• Высокие показатели пластичности (относительное растяжение около 40%, сужение – 60%).

В то же время сплав имеет и ряд недостатков. Низкая температура плавления является не только преимуществом, но и недостатком, существенно ограничивающим сферу применения материала (например, в электротехнике, подверженной нагреву во время работы). Также в твердом состоянии сплав легко растрескивается даже при незначительных механических воздействиях и требует аккуратного обращения.

Еще одним недостатком является токсичность входящего в состав кадмия. При большой концентрации в воздухе паров кадмия при выполнении пайки в случае острого отравления может наблюдаться головокружение, тошнота, одышка, судорожный кашель, а также другие симптомы. Для предотвращения негативных последствий необходимо обеспечить полноценную вентиляцию помещения, в котором проводятся работы, и периодически контролировать предельно допустимую концентрацию кадмия в воздухе, которая не должна превышать 0,1 мг/м³. 

Сфера применения

Наиболее часто такой материал используется для пайки и лужения. Применение легкоплавкого припоя сводит к минимуму риск повреждения пластиковых и других подверженных воздействию высоких температур деталей. Благодаря высокой текучести покрытие равномерно распределяется по всей поверхности обрабатываемой детали, заполняя мельчайшие сколы, царапины и щели. 

Также материал применяется в качестве заполнителя при сгибании тонкостенных труб. Заполненная сплавом труба не образует складок в месте сгиба, а после выполнения операции сплав легко удаляется при разогреве феном или горячей водой.

Благодаря малой термоусадке сплав может применяться в прецизионном (точном) литье.

Кроме того материал подходит для изготовления плавких вставок в температурных датчиках, в частности, в системах пожарной безопасности.