Термины и определения

Адгезия покрытия – способность свинцового слоя сопротивляться отслаиванию.

Безокислительная среда – защитная атмосфера с содержанием кислорода <5 ppm, создаваемая инертными газами (N₂, Ar) или восстановителями (H₂). Исключает окисление поверхности обрабатываемых деталей.

Инертный газ – газ, не вступающий в химические реакции при нормальных условиях температуры и давления.

Свинцевание – процесс нанесения слоя свинца (или его сплавов) на поверхность металлов методом химико-термической обработки в расплаве или газовой фазе. Цель – улучшение антифрикционных свойств, коррозионной стойкости и паяемости.

Эвтектика – равновесная структура сплава с фиксированным соотношением компонентов (например, Pb-Sn), обладающая минимальной температурой плавления среди всех составов данной системы. При эвтектическом составе сплав плавится и кристаллизуется как однородная жидкость/твердый раствор без разделения фаз.

Введение

Свинцевание – это нанесение слоя свинца на поверхность металлов (обычно стали, меди или латуни) для улучшения антифрикционных свойств, коррозионной стойкости и паяемости. В безокислительной среде процесс исключает образование оксидов, обеспечивая равномерное покрытие.

Технологические этапы свинцевания

Подготовка установки

• Включение печи.
• Выполнение процедур контроля безопасности оборудования.

Нагрев печи:

• Включение нагрева программируемым регулятором «Термодат».
• Контроль температуры:
• Термопарами ТХА на нагревателях (аварийное отключение при перегреве).
• Погружной термопарой в тигле (мониторинг температуры расплава).

Пуск системы подачи азота:

• Проверка герметичности магистрали.
• Продувка рабочей зоны тигля (контроль давления по манометру, расход по ротаметру).

Загрузка и обработка

1. Предварительный нагрев заготовок. Размещение в зоне загрузки с окислительной атмосферой (предотвращение теплового шока). Рекомендуется использовать сушильные шкафы «СНОЛ». Рассмотреть возможность предварительного нагрева в нейтральной среде.
2. Перевод в бескислородную зону.

• Подача инертного газа под колокол тигля (игольчатые вентили регулируют расход).
• Погружение в расплав свинца (например, Pb-10%Sn, Pb-6%Sb), контроль уровня датчиками «min»/«max».

3. Выдержка:

• Стабилизация температуры (450–550°C) с точностью ±5°C.
• Визуальный контроль.

Охлаждение и выгрузка

Первичное охлаждение:

• Подъем в зону с защитной средой (температура снижается до 200–250°C).
• Принудительный теплоотвод через циркуляционный контур.

Финальное охлаждение:

• Перемещение в выходной короб и охлаждение до 50°C.

Контроль параметров

• Фиксация температурных кривых штатным регистратором системы управления.
• Анализ отклонений.

Корректировка режимов свинцевания в зависимости от состава сплава

Обращаем внимание на необходимость индивидуального подбора технологических параметров процесса свинцевания в зависимости от химического состава используемого свинцового сплава. Это требование обусловлено следующими техническими аспектами:

Температурные особенности сплавов:

• Для чистого свинца (99.99% Pb) оптимальный температурный диапазон составляет 450-500°C.
• При использовании сплава Pb-Sn (оловянистый свинец) рабочую температуру необходимо снижать на 20-30°C (до 420-470°C), так как:
• Олово имеет более низкую температуру плавления (232°C против 327°C у свинца).
• При повышенных температурах возможно неравномерное распределение компонентов сплава.

Влияние легирующих добавок:

• Сплавы Pb-Sb (сурьмянистые) требуют более высоких температур (+10-15°C к стандартным), но не более 490°C из-за интенсивного испарения сурьмы
• Добавки Cu, Ag, Ca изменяют вязкость расплава, что влияет на скорость осаждения

Практические рекомендации:

Для каждого состава сплава в оборудовании "Тула-Терм" предусмотрены отдельные температурные профили

Корректировка выполняется через программируемый регулятор "Термодат"

При смене типа сплава обязателен пробный цикл с контролем качества покрытия

По завершении валидации, рекомендуем составить блок-схему технологического процесса свинцевания в печи СВС(Г)-5.17.6/5,5.

Таблица. Температуры плавления свинцовых сплавов

Пример из практики:*

Сплав Pb-10%Sn при 275°C:

• Эвтектические зоны – расплавлены.
• Кристаллы Pb – остаются твердыми.

Техническое обоснование:

Изменение температуры влияет на:

• Скорость диффузии свинца в основной металл.
• Толщину формируемого слоя.
• Равномерность покрытия.

Примечание

Представленная технология свинцевания приведена в качестве типового примера и требует адаптации под конкретные производственные условия. Для внедрения процесса рекомендуется:

1. Уточнить параметры на основе:

• Технологических инструкций предприятия.
• Лабораторных испытаний с учетом состава обрабатываемых сплавов.

2. Провести валидацию.

Фактические режимы обработки, конструкция оборудования и состав защитной атмосферы могут отличаться в зависимости от технического задания.

Контроль качества

• Контроль толщины слоя.
• Адгезия: Испытание на отслаивание (по ГОСТ 9.302-88, метод решетчатых надрезов).
• Отсутствие пор: Микроскопия или тест на герметичность.
• Оценка равномерности покрытия.
• Коррозийные тесты.

Рекомендуется использовать сушильные шкафы «СНОЛ».

Для точного определения режимов рекомендуется проводить предварительные испытания на образцах.

Пример: При переходе с чистого свинца на сплав Pb-6%Sb в печи СВС(Г)-5.17.6/5.5 необходимо:

• Увеличить заданную температуру на 15°C.
• Уменьшить скорость охлаждения на 20%.
• Провести дополнительный контроль адгезии покрытия.

Рекомендации:

При отклонениях скорректируйте:

• Температуру процесса (±10°C).
• Скорость охлаждения.
• Состав защитной атмосферы.
• Качество защитной атмосферы.
• Объём подачи защитного газа.

Таблица. Характеристики защитных газов для свинцевания

Относительная стоимость к азоту (N₂ принят за 1.0)*.

Рекомендации по выбору:

• Азот - базовый вариант для большинства сплавов Pb/Sn.
• Аргон - для ответственных деталей и сложных сплавов (Pb-Sb-Ag).
• Водородные смеси - при обработке медных сплавов.

Техобслуживание

Ежедневное обслуживание

• Очистка тигля – удаление шлаков и окислов с поверхности расплава.
• Проверка герметичности газовых магистралей (азот/аргон) – контроль давления, осмотр соединений.
• Визуальный осмотр нагревателей и футеровки – выявление трещин или повреждений.
• Визуальный осмотр наличия заземления.

Еженедельное обслуживание

• Калибровка термопар – сверка показаний с эталонным датчиком.
• Смазка механических узлов (двери, подъемники, при наличии) – термостойкими составами.

Ежемесячное обслуживание

• Анализ защитной атмосферы – проверка чистоты азота/аргона.
• Ревизия электрооборудования – затяжка контактов, проверка автоматических выключателей.
• Контроль состояния футеровки – замена поврежденных шамотных элементов.

Сезонное обслуживание

• Замена нагревателей – при снижении КПД или пробоях.
• Чистка газовых форсунок – удаление нагара.

Документирование:

• Ведение журнала параметров (температура, расход газа).
• Фиксация замены расходников (нагреватели, уплотнения).

График ТО корректируется в зависимости от интенсивности экс*плуатации (например, при 24/7 работе проверки учащаются).

Таблица 6.1 ЧЕК-ЛИСТ ежедневного ТО печи свинцевания

Оборудование: СВС(Г)-5.17.6/5,5 Зав№_____
Дата: _________ Смена: _________ Оператор: _________

Х — аварийная ситуация (остановить оборудование)
V — норма

Аварийные ситуации

При разрушении тигля:

• Немедленный слив расплава в аварийную изложницу.
• Отключение нагрева и продувка азотом.

При утечке газа:

• Блокировка подачи, проверка вентилей и соединений.

Литература

• Ямпольский А. М., Ильин В. А., Краткий справочник гальванотехника, М. — Л., 1962 г.; Лайнер В. И., Защитные покрытия металлов, М., 1974 г.
• В.А. Ильин., под ред. Вячеславова П.М. — Л.: Машиностроение, 1971 г., стр. 64 (б-ка гальванотехника. вып. 3).
• Основы металлургии, т. 2. М., Лоскутов Ф. М. Металлургия свинца. М., 1965 г.; Некрасов Б. В. Курс общей химии.
• ГОСТ 9.302-88 Металлические и неметаллические неорганические покрытия, получаемые электрохимическим, химическим и горячим (оловянное и сплавы олова) способами. Методы контроля.
• ГОСТ 12.3.004-75 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности.
• Приказ Минтруда России от 11.12.2020 N 887н "Об утверждении Правил по охране труда при обработке металлов" (Зарегистрировано в Минюсте России 30.12.2020 N 61951).
• Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1.

Коммерческие преимущества сотрудничества с «Тула-Терм»©

• Российский производитель – полный цикл разработки и производства оборудования в РФ, гарантия качества и отсутствия логистических рисков.
• Гибкие условия поставки – готовые решения в наличии и изготовление под заказ с учетом ваших техзаданий.
• Доступные материалы – обеспечиваем расходными материалами (свинцовые сплавы, инертные газы) по конкурентным ценам.
• Техническая поддержка – помощь в настройке, пусконаладке и обучении персонала.
• Освоение технологии «под ключ» – адаптируем процесс под ваши детали, проводим пробные обработки.
• Сервисное обслуживание – гарантийный и постгарантийный ремонт, поставка оригинальных запчастей.

Хотите внедрить свинцевание на производстве? Наши инженеры бесплатно проконсультируют по выбору режимов и оборудования.

📞 Контакты: +7(4872) 701-961, info@tula-term.ru

------------

Подготовил: Валенцев А.А.