Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Цветная металлургия -> Металлургия вольфрама -> Изготовление полуфабрикатов и заготовок из вольфрама -> Изготовление полуфабрикатов и заготовок из вольфрама

Изготовление полуфабрикатов и заготовок из вольфрама

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

Наиболее простым и в то же время широко известным примером использования метода порошковой металлургии для изготовления фасонных изделий из вольфрама может служить процесс изготовления вольфрамовых трубок мундштучным прессованием. В качестве пластификатора в этом процессе используют парафин, содержание которого в пресс-массе для исходных порошков различной зернистости может колебаться в пределах от 7-8 (зерна 0,6 мкм) до 4,5-5% (зерна 3-5 мкм). Прессование трубок диаметром более 10 мм производится с откачкой воздуха из пресс-массы, что необходимо для предупреждения образования на трубках вздутий и расслоений. Процесс позволяет получать трубки диаметром 2-30 мм и длиной до 450 мм с толщиной стенки 0,5 мм и более как из чистых порошков вольфрама, так и из их смесей с тугопавкими окислами. Плотность трубок в зависимости от температуры конечного спекания, времени выдержки при этой температуре и зернистости исходного порошка может изменяться в пределах 10-18,5 г/см3.

Для получения слитков вольфрама применяют вакуумные дуговые и электронно-лучевые печи. Наибольшее распространение получил метод дуговой вакуумной плавки, позволяющий получать слитки диаметром до 300-430 мм и массой до 1000 кг. Однако из-за трудности деформирования литого вольфрама слитки таких размеров не производят: обычно получают слитки диаметром 75-80 мм и массой 10-15 кг. Исходным материалом при дуговой плавке вольфрама служат обычно металлокерамические штабики. Плавку ведут как на постоянном, так и на переменном токе.

Переплав вольфрама в дуговой вакуумной печи приводит к снижению содержания кислорода, азота, водорода, а также легколетучих примесей по сравнению с примесями, содержащимися в вольфраме, полученном металлокерамическим методом. Очистка металла в процессе дуговой плавки достигается за счет испарения примесей. Одним из наиболее важных условий ведения плавки является быстрое удаление испаряющихся примесей из зоны дуги, что достигается уменьшением диаметра слитков. Соотношение между площадями поперечного сечения электродов и кристаллизатора влияет не только на условия дегазации, но и на глубину распространения газовых и подкорковых пузырей. Слитки переплавленного в вакууме вольфрама отличаются крупнозернистой структурой. При этом кристаллы ориентированы в соответствии с перемещением фронта кристаллизации и температурным полем в процессе плавки.

Вакуумная дуговая плавка вольфрама и его сплавов производится при давлении в камере 6•10-6-5•10-5 мм рт. ст. Прямая полярность при плавке на постоянном токе дает менее пористую поверхность по сравнению со слитками, выплавленными; на постоянном токе с обратной полярностью или на переменном токе. Скорость плавки при напряжении дуги 35 В и силе тока 4700 А составляет 1 кг/мин.

Применение электронно-лучевого переплава вольфрама вместо дугового хотя и обеспечивает более глубокое рафинирование металла по летучим примесям внедрения (кислороду, азоту, водороду), однако приводит к получению еще более крупнозернистого металла. Технологическая пластичность такого металла близка к нулю, и обработать такой слиток не удается. Для измельчения зерна при электронно-лучевой плавке используют специальные добавки. Несмотря на указанные недостатки, этот метод в сочетании с дуговой и гарнисажной плавкой является перспективным.

Слитки вольфрама со значительно более мелким зерном и высокой технологической пластичностью получаются при дуговой гарнисажной плавке в вакууме. Металл, полученный этим методом, обладает также лучшей обрабатываемостью резанием - меньше выкрашивается, и из него легче изготовлять изделия с острыми кромками.

Проведенные испытания свойств полуфабрикатов из вольфрама вакуумной плавки показали, что температура порога хрупкости вольфрама, полученного дуговой вакуумной плавкой, на 100-150° С ниже, чем для вольфрама, полученного металло-керамическим методом, и составляет 300-350° С. Однако по технологической пластичности эти вольфрамы практически не отличаются друг от друга.

Промышленные методы плавки и очистки тугоплавких металлов совершенствуются; появилась вакуумная плавка с расходуемым электродом, плавка электронным лучом и зонная очистка, решившая проблему получения достаточно чистых металлов без примесей внедрения, ничтожные доли которых делают эти металлы практически непригодными для обработки давлением при комнатной температуре. Все большее применение находят монокристаллы тугоплавких металлов. В отличие от поликристаллического вольфрама технической чистоты монокристаллы вольфрама высокой чистоты имеют целый ряд преимуществ: большую пластичность, вакуумную плотность и стабильность при изменении температуры до температуры плавления, устойчивость к воздействию плазмы щелочных и щелочноземельных металлов и др.

Наиболее распространенными методами получения монокристаллов можно считать метод зонной плавки с использованием электронного нагрева, метод вытягивания из расплава и метод рекристаллизации. Исходными заготовками для получения монокристаллов служат металлокерамические прутки вакуумной сварки или прутки вакуумно-плавленого вольфрама.

Также широко применяется метод выкрашивания монокристаллов путем зонной плавки или зонной перекристаллизации. Сущность метода состоит в следующем: небольшой участок (зону) твердого слитка расплавляют и медленно перемещают в одном направлении вдоль слитка. Можно перемещать одновременно и несколько зон. Металл при этом очищается за счет различной растворимости и содержания примесей в жидкой (в большей степени) и твердой (в меньшей степени) фазах. Так как процесс ведется в вакууме, то происходит испарение легкоплавких примесей с большой упругостью пара.

Основным недостатком метода зонного рафинирования следует считать невозможность изготовить качественные монокристаллы диаметром более 12-15 мм. Наиболее совершенные монокристаллы получаются при малых скоростях их перемещения. Однако уменьшение скорости перемещения ниже определенного предела приводит к росту испарения металла, что в свою очередь уменьшает диаметр монокристалла. Скорость перемещения монокристаллов в зонной плавке вольфрама обычно находится в интервале 2-4 мм/мин. Другим недостатком этого метода является его незначительная производительность.

Метод вытягивания монокристалла с затравкой непосредственно из ванны предварительно обезгаженного металла широко применяется в промышленности для производства полупроводниковых материалов.

Как правило, исходный материал в виде слитка помещают на поддон, которому сообщают вращательное и возвратно-поступательное перемещение. При этом применяют электронный нагрев с использованием кольцевого катода (анодом служит нагреваемый металл), что позволяет вытягивать кристалл из центра ванны, а краям слитка оставаться твердыми.

Процесс протекает следующим образом: в расплав опускают затравку на глубину 1-2 мм, которую затем медленно вытягивают. Температуру затравки делают несколько ниже температуры расплава, поэтому при вытягивании расплав постепенно кристаллизуется на плоской поверхности затравки. Вытягивание монокристалла проводится в вакууме (10-5 мм рт. ст.) или в инертной среде. Этот метод позволяет применять низкие скорости вытягивания монокристалла, так как испарение, происходящее из ванны, не оказывает влияния на диаметр кристалла. Это дает возможность получать монокристаллы любого диаметpa. Основной трудностью процесса вытягивания монокристалла является отсутствие химически стойкого материала для тигля, в котором можно было бы длительное время сохранять без загрязнений расплавленный металл.

Перспективным является метод получения вольфрама путем осаждения из парогазовой фазы с помощью восстановления его фторидов или хлоридов. Этот метод позволяет делать покрытия, а также и изделия любой конфигурации из вольфрама при температурах не выше 900-1000° С, не прибегая к металлургическим процессам и пластической деформации. Метод основан на использовании химических транспортных реакций, заключающихся в том, что твердое или жидкое вещество А, взаимодействуя по обратимой реакции с каким-либо газообразным веществом, образует летучие соединения, которые при некотором изменении условий равновесия разлагаются с выделением вещества А. Осаждение металла из паров летучих соединений происходит в результате их термической диссоциации или восстановления каким-либо активным восстановителем, например водородом.

Для получения вольфрама методом осаждения из газовой фазы чаще всего в практике используют такие соединения, как гексахлорид вольфрама WC16, гексафторид вольфрама WF6, гексакарбонил вольфрама W(CO)6 и другие химические соединения. Процесс осаждения вольфрама из смеси гексахлорида вольфрама и водорода протекает по реакции

WCl6 + 3H2 = W + 6HCl. (6)

Метод восстановления гексахлоридов вольфрама водородом сопровождается образованием промежуточных продуктов восстановления: дихлорида и трихлорида вольфрама. Адсорбируясь на поверхности осаждения, эти труднолетучие соединения загрязняют осаждения, а порой приводят к полному прекращению процесса. Плотный равномерный осадок получается при небольших скоростях осаждения при концентрации WC16 в смеси 0,07 г/л, большом расходе водорода (26 л/ч), температуре подложки 800-1000° С и давлении 20 мм рт. ст. Во избежание порошкообразования в объеме возможно использование только бедной по содержанию смеси гексахлорида вольфрама, с водородом, что значительно снижает скорость осаждения, и процесс идет очень медленно.

При использовании в качестве исходного продукта гексакарбонила вольфрама W (СО) 6 также возможно порошкообразование в объеме, из-за чего давление в камере, где происходит процесс, нельзя превышать выше 3 мм рт. ст., а температуру-выше 600°С (обычно 350-550° С), что определяет низкую скорость осаждения вольфрама. Кроме того, при разложении карбонилов вольфрама следует считаться с возможностью загрязнения осадка углеродом, что требует тщательного контроля процесса.

Таким образом, оба эти метода, и особенно карбонильный, обладают рядом существенных недостатков, в результате чего не получили широкого распространения.

В качестве сырья для получения вольфрама методом осаждения из газовой фазы лучше брать гексафторид вольфрама. При использовании в качестве исходного продукта WF6 содержание примесей в осажденном металле может быть значительно снижено. Гексафторид вольфрама помимо всего прочего имеет то преимущество, что санитарно-технические проблемы, связанные с обезвреживанием отходов производства, решаются значительно легче, чем при использовании хлоридов или бромидов вольфрама.

Гексафторид вольфрама-вещество с молекулярным весом 297,82, кипит при температуре 17,5±0,2°С, а плавится при 2,3"С. Ниже температуры плавления WF6 представляет собой белоснежную кристаллическую массу с плотностью при - 183° С 4,75±0,2 г/см3. При плавлении он превращается в маслянистую жидкость. Плотность кипящего вещества 3,427 г/см3. Фтористый вольфрам испаряется чрезвычайно легко. Пары его - тяжелый бесцветный газ, сильно дымящий на воздухе.

Восстановление гексафторида вольфрама возможно уже при достаточно низких температурах. Процесс восстановления начинается с заметной скоростью уже при температуре 275° С. При более низкой температуре восстановление гексафторида вольфрама протекает только частично, с повышением температуры скорость осаждения вольфрама возрастает. Осаждение вольфрама из потока реакционной смеси гексафторида вольфрама с водородом производится на нагретую внешним источником до температуры 400-700° С поверхность (подложку). Процесс восстановления гексафторида вольфрама до чистого металла идет по реакции

WF6 + ЗН2 = W + 6HF, (7)

которая позволяет обеспечить осадки любой толщины. Так получают покрытия из вольфрама заданной плотности, толщины, ориентации и химического состава на различных материалах. В случае удаления подложки механическим путем или растворением в кислотах из осажденного вольфрама можно изготовить детали любой конфигурации.

Весь процесс осаждения можно рассматривать как ряд последовательных стадий: испарение гексафторида вольфрама, перенос и смешивание гексафторида вольфрама с водородом, подогрев реагентов, зародышеобразование и рост кристаллов вольфрама.

В общем случае на скорость и качество осаждения вольфрама оказывают влияние следующие технологические параметры: температура подложки и газовой смеси; давление газовой смеси в реакционной камере; скорость газового потока; концентрация реагентов в газовой смеси; геометрическая форма, материал и шероховатость поверхности подложки.

Исследованиями процесса осаждения вольфрама из парогазовой фазы установлено, что на кинетику процесса и на характер кристаллизации осажденного металла значительное влияние оказывает фтористый водород, выделяющийся в процессе осаждения, и находящиеся в равновесии с ним низшие фториды вольфрама. До температуры 525° С контролирующей стадией является химическая стадия восстановления. С увеличением температуры выше 550° С процесс поверхностного восстановления быстро интенсифицируется, в связи с чем тормозится доставка молекул WF6 на реакционную поверхность. Эта стадия носит название диффузионной.

Скорость осаждения вольфрама существенно зависит от парциального давления HF, с повышением которого резко снижается скорость осаждения. Такое явление наблюдается до определенного значения парциального давления HF (Рне = 0,10? ?0,15 кгс/см2). Дальнейшее увеличение концентрации HF уже не оказывает такого влияния из-за адсорбционного торможения. Выделяющиеся в процессе восстановления фтористый вольфрам и низкие фториды являются активными веществами и блокируют наиболее реакционноспособные центры поверхности, что затрудняет попадание на них молекул WF6, снижает его скорость осаждения и рост энергии активации процесса. Предположение абсорбционного торможения подтверждается результатами анализа загрязненности осажденного вольфрама фтором. Действительно, если в условиях осаждения на весь HF и находящиеся с ним в равновесии низшие фториды успевают десорбироваться с поверхности до нарастания новых слоев вольфрама, то они загрязняют осадок фтором, что сопровождается ухудшением механических свойств металла. С повышением температуры и увеличением скорости осаждения содержание фтора в осадке увеличивается.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.12.25   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

13:27 лента стальная для заземления

04:50 Лист алюминиевый АМг61

04:42 Лист алюминиевый ВД1 рифленый

03:58 Лист алюминиевый рифленый 1105

09:41 Пружинная конусная дробилка КСД/КМД

01:25 Лента алюминиевая 1105

13:09 Сетка сварная оцинкованная по оптимальной цене.

12:49 Изготовим спираль из нихрома.

10:04 Монтаж композитных панелей для фасада

10:02 Монтаж офисных перегородок из алюминия

НОВОСТИ

23 Ноября 2017 17:10
Видеоподборка продвинутой дорожно-ремонтной техники

20 Ноября 2017 08:53
Мини-ПЭС понтонного типа (8 фото, 1 видео)

23 Ноября 2017 17:44
Южнокорейский импорт ферросплавов в октябре упал на 11,9%

23 Ноября 2017 16:22
”Boeing” начал поставки в ”Титановую долину”

23 Ноября 2017 15:50
Латиноамериканский импорт стали из Китая за 9 месяцев упал на 4%

23 Ноября 2017 14:58
Китайская компания инвестирует в освоение оловоносных месторождений на территории Якутии

23 Ноября 2017 13:55
”Силовые машины” поставят оборудование для новой ГЭС в Бразилии

НОВЫЕ СТАТЬИ

Оборудование для обустройства сильноточных/слаботочных электрических трасс

Одежда через посредника с рынка Садовод

Бизнес на металлоломе: что это и как начать?

Шаровые краны и дисковые затворы КМС

Станки портальной плазменной резки - технология и применение

Паркетная доска - виды и характеристики

Сферы применения цветного металлопроката

Как правильно выбрать жалюзи

Металлические воздуховоды

Какими преимуществами характеризуются санатории Кисловодска

Малярный инструмент и оборудование

Поэтапная установка элементов системы пожарной сигнализации

Виды полипропиленовых труб и их классификация

Отделка квартир - некоторые характерные особенности

Как выбрать шлифовальную машину по бетону и другим жёстким поверхностям

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.