Studiul metalografic al metalelor i aliajelor neferoase. Aliaje de lipit

95

L U C R A R E A N R . 1 2

S T U D I U L M E T A L O G R A F I C A L M E T A L E L O R I A L I A J E L O R

N E F E R O A S E . A L I A J E D E L I P I T

Prin lipire se nelege procesul tehnologic de mbinare rigid a dou piese metalice cu ajutorul unui alt metal sau aliaj n stare topit, care dup solidificare ader prin difuziune cu materialul de baz al fiecrei piese. Pentru obinerea unor mbinri de calitate este necesar ca aliajele de lipit s ndeplineasc anumite condiii:

s aib temperaturi de topire inferioare fa de temperatura de topire a materialului de baz;

s posede fluiditate bun pentru umplerea complet a custurii;

s aib caracteristici optime de tensiune superficial pentru a asigura o bun ntindere i aderen pe suprafeele de lipit;

coeficientul de dilatare liniar s fie aproximativ egal cu cel al materialelor de baz, pentru a nu se produce fisuri i crpturi la solidificare i rcire pn la temperatura obinuit;

s asigure rezistena mecanic i rigiditatea lipiturii; la lipirea conductorilor electrici este necesar o bun

conductivitate electric; aliajele de lipit trebuie s posede o bun rezisten la

coroziune mai ales pentru aliajele destinate industriei chimice.

Aliajele de lipit se clasifica n dou mari categorii: 1. Aliaje de lipit greu fuzibile pentru lipitur tare; 2. Aliaje de lipit uor fuzibile pentru lipituri moi.

12.1. Aliaje de lipit pentru lipitur tare Sunt cunoscute sub denumirea de alame de lipit. Ele conin procente mari de Zn pentru a le cobor temperatura de topire i a asigura o bun fluiditate. La lipire se arde inevitabil Zn, care se volatilizeaz la 906C. Arderea Zn este nsoit de degajarea vaporilor de oxid de Zn i de zgurificarea aliajului la suprafa, ceea ce provoac ridicarea

Lucrri de laborator

96

temperaturii de lipire. Pentru a atenua aceste dezavantaje, n compoziia alamelor de lipit se introduc mici adaosuri de Si i Sn. Ele se toarn n lingouri rotunde, destinate presrii sau laminrii sub form de srme sau vergele (STAS 294-80, SR EN 1044:2002).

Microstructura unei alame de lipit cu adaos de Si de compoziie 59,7% Cu+40% Zn+0,3% Si livrat sub form de vergele este artat n fig. 12.1 n urma atacului chimic se pun n eviden constituienii structurali: soluia solid rmas neatacat (poriunile albe) i soluia solid , atacat, care apare de culoare cafenie-nchis.

Aceast alam are caliti foarte bune pentru oeluri i fonte asigurnd o lipire rigid. Temperatura de topire este 890900C.

Aliaje de lipit cu baz de argint se pot folosi pentru lipirea tuturor metalelor i aliajelor feroase i neferoase, deoarece umecteaz n bune condiii suprafeele metalice, umplu perfect interstiiile custurilor, rezist bine la coroziune, iar mbinrile obinute sunt rezistente la ncovoiere, vibraii i ocuri. Deoarece aliajele binare Ag-Cu sunt prea scumpe i au temperaturi ridicate de

topire, n industrie se folosesc mai mult aliaje ternare (fig. 12.2) din sistemul Ag-Cu-Zn (alame cu argint). Alamele cu Ag posed conductivitate electric remarcabil i pot fi folosite n industria electrotehnic. Aliajele cu mai mult de 25% Zn devin fragile din cauza formrii fazelor intermetalice pe baza compuilor electronici (+). Cele mai utilizate domenii de compoziii sunt:

- aliaje cu mult Ag: 70% Ag+26% Cu+4% Zn, folosite n electrotehnic;

Fig. 12.1. Alam de lipit. Atac cu

clorur cupric amoniacal

Fig. 12.2. Diagrama ternar Ag-Cu-Zn.

Izotermele lichidus

Studiul metalografic al metalelor i aliajelor neferoase. Aliaje de lipit

97

- 45% Ag+30% Cu+25% Zn (cu interval de solidificare 725-780C);

- 37% Ag+37% Cu+26% Zn (cu interval de solidificare 740-680C) pentru industria constructoare de maini.

Pentru a cobor temperatura de topire i a mbunti fluiditatea, ntr-unele aliaje se introduc adaosuri de Cd, staniu, nichel. Structura unui aliaj de compoziie 37% Ag+37% Cu+25% Zn+1% Cd n stare turnat este reprezentat n fig. 12.3. n urma atacului chimic s-au pus n eviden dendritele de soluie solid neomogen i eutecticul ternar (Ag-Cu-Zn) separate interdendritic. Alajul se preteaz pentru lipirea pnzelor de ferstraie n industria forestier. Structura unui aliaj cu un procent mai mare de Cd: 50% Ag+16% Cu+16% Zn+18% Cd devine aproape eutectic, temperatura de topire cobornd la 635-650C. Prin atac chimic (fig. 12.4) se pune n eviden eutecticul cuaternar (Ag-Cu-Zn-Cd) mai uor fuzibil i dendritele mici de soluie solid complex. Aliajul este mai fragil, ns se preteaz destul de bine pentru lipirea plcuelor achietoare pe suportul de oel

12.2. Aliaje de lipit pentru lipituri moi Sunt aliaje de plumb cu staniu, cu temperaturi de topire sub 300C; se utilizeaz pentru lipituri moi care nu cer mare rezisten, ci numai o lipire etan (SR EN ISO 9453:2007). Constituia lor se poate interpreta pe baza diagramei binare Pb-Sn reprezentat n fig. 12.5.

Fig. 12.3. Aliaj de lipit Ag-Cu-Zn

(alam cu Ag). Atac cu clorur cupric amoniacal

Fig. 12.4. Aliaj de lipit Ag-Cu-Zn-Cd. Atac cu clorur cupric amoniacal

Lucrri de laborator

98

Se disting domeniile de soluii solide (n Pb) i (n Sn) i domeniul de nemiscibilitate cu eutecticul binar (Pb+Sn) la un coninut de 61,9% Sn, cu temperatura de topire 183C.

Aliajele de lipit cu coninut mare de Sn, peste 90% Sn au cea mai bun rezisten la coroziune i se folosesc mai ales n industria alimentar (lipirea cutiilor de conserve) sau n instalaiile sanitare. Mult ntrebuinate pentru lipire sunt aliajele cu 50-60% Sn, care posed fluiditatea

cea mai bun, avnd compoziia eutectic. Microstructura unui aliaj de lipit Pb-Sn cu 60%Sn, care se livreaz sub form de vergele turnate este prezentat n fig. 12.6.

Prin atac chimic s-a pus n eviden structura eutecticului binar (Pb+Sn) a crui temperatur de topire este 183C. Aliajul se utilizeaz pentru lipituri fine n electrotehnic i radiotehnic. Pentru a se reduce preul de cost se folosesc aliaje de lipit cu coninut de Sn mai mic (3050%), mrindu-se proporia de Pb. n vederea durificrii se introduce uneori adaosuri de 12% Sb. Structura unui astfel de aliaj de lipit cu mai mult Pb, avnd 37% Sn este dat n fig. 12.7. In urma atacului chimic s-a pus n eviden structura dendritic a soluiei solide neomogene, pe baz de Pb (puternic atacat), i eutecticul separat interdendritic.

Fig. 12.5. Diagrama de echilibru Pb-Sn

Fig. 12.6. Aliaj eutectic Pb-Sn. Atac cu

nital

Fig. 12.7. Aliaj Pb-Sn hipoeutectic.

Atac cu nital

Studiul metalografic al metalelor i aliajelor neferoase. Aliaje de lipit

99

Regiunile mai bogate n Sn sunt mai rezistente la coroziunea agentului chimic de corodare. Intervalul de solidificare este de 248183C. Aliajul livrat sub form de vergele se folosete pentru lipirea manoanelor de Pb la cabluri, conducte telefonice i telegrafice, lucrri de instalaii sanitare, etc. Aliajele foarte uor fuzibile se pot obine prin alierea metalelor cu puncte de topire sczute: Pb (327C), Cd (321C), bismut Bi (271C), Sn (232C), indiu (156C), n asemenea proporii nct s se formeze eutectice binare, ternare sau complexe. Aliajul eutectic ternar cu 50% Bi+31,25% Pb+ 18,75% Sn are temperatura de topire de 96C. Aliajul eutectic cuaternar (aliaj Wood) cu 50% Bi+25% Pb+12,5% Sn+12,5% Cd are temperatura de topire 60,5C. Microstructura aliajului Wood este alctuit dintr-un eutectic cuaternar (Bi-Pb-Sn-Cd) i are temperatura de topire de 68C (fig. 12.8). Acest aliaj se utilizeaz pentru prinderea probelor metalografice, pentru abloane n turnarea de precizie, la modelele de proteze dentare, n aparatele avertizoare de incendiu, etc.

12.3. Aparatur i materiale Se folosesc microscoape metalografice i probe metalografice pregtite n prealabil. Identificarea probelor, a constituienilor, puterea de mrire i reactivii de atac folosii se vor prezenta la ora de laborator.

12.4. Modul de lucru Structurile se vor studia la microscop i se vor reda grafic, prin desenare, indicndu-se constituienii metalografici ai probelor metalografice.

Fig. 12.8. Aliaj Wood Bi-Pb-Sn-Cd.

Atac cu nital