כור היתוך טונגסטן: מסלולי ייצור ושימושים בטמפרטורה גבוהה-

למה טונגסטן מתאים לשירות טמפרטורה קיצונית

טונגסטן נמס בכ-3,422 מעלות צלזיוס, הגבוהה ביותר מכל מתכת, ויש לו צפיפות של בערך 19.3 גרם לסנטימטר מעוקב, עם לחץ אדים נמוך מאוד ומוליכות תרמית טובה. תכונות אלו מאפשרות לכור היתוך טונגסטן להחזיק תחמוצות מותכות, מתכות אדמה נדירות והמסות תגובתיות אחרות בטמפרטורות שבהן מתכות עקשנות אחרות יתרככו, יגיבו או מתאדות. טונגסטן טהור מסחרית עבור כור היתוך מוגדר בדרך כלל ב-99.95 אחוזים ומעלה, עם מוליבדן, חמצן, פחמן וחנקן מבוקר. מכיוון שהמתכת שבירה בטמפרטורת החדר, נעשה שימוש בכור ההיתוך מעל טמפרטורת המעבר המשיכות לשבירה ויש לטפל ולתמוך בה בזהירות. תקנים כגון ASTM B760 מכסים צלחת טונגסטן, יריעות ונייר כסף, שהם צורות ההתחלה של כור היתוך רבים.

ייצור על ידי לחיצה וסינטרינג

המסלול הנפוץ ביותר מתחיל באבקת טונגסטן, הנלחצת בתבנית פלדה או גומי, לפעמים בכבישה איזוסטטית קרה להשגת צפיפות ירוקה אחידה, ולאחר מכן מושחתת בכבשן אטמוספרה מימן בטמפרטורות גבוהות מספיק כדי לדחוס את הקומפקט. סינון במימן מפחית תחמוצות פני השטח ומייצר גוף צפוף עם מבנה גרגר עדין. ניתן לייצר כור היתוך גדול יותר על ידי לחיצה וסינטה של ​​קיר ובסיס בנפרד ואז חיבורם, או על ידי סינון לצורה כמעט נטו וגימור בעיבוד שבבי. הטוהר של אבקת ההתחלה וניקיון אווירת הסינטר קובעים את תכולת הביניים הסופית, וצפיפות לאחר סינטר היא בדרך כלל מעל 18 גרם לסנטימטר מעוקב, כאשר ערכים גבוהים יותר מגיעים על ידי עיבוד נוסף.

עיבוד שבבי, פרזול וגימור

לאחר סינטר, כור ההיתוך מסתיים על ידי השחזה ועיבוד יהלומים, מכיוון שטונגסטן הוא קשה ושוחק ולא ניתן לחתוך עם כלי עבודה רגילים. היכן שנדרשים צפיפות וחוזק גבוהים יותר, הגוף המחובר עשוי להיות מזויף בחום או מגולגל, מה שסוגר נקבוביות שיורית ומיישר את מבנה התבואה. עיבוד שבבי חייב להתבצע בצורה מבוקרת, מכיוון שטונגסטן רגיש לחריצים וגימור משטח גרוע או פינה חדה עלולים להתחיל סדק. הקדח נטחן לפי גודל, השפה משופשפת, והמשטח עשוי להיות מלוטש או מלוטש, תלוי אם ההמסה חייבת להשתחרר בצורה נקייה. כור היתוך מוגמר מנוקים ונארזים בדרך כלל בתנאים יבשים, ותעודת הניתוח צריכה לרשום את האלמנטים הביניים וכן את בדיקת הטונגסטן.

יישומים בגידול קריסטל ומטלורגיית ואקום

כור היתוך טונגסטן נמצאים בשימוש נרחב כמיכל ההיתוך בגידול גבישי ספיר על ידי ה- Kyropoulos ושיטות דומות, כאשר כור ההיתוך מחזיק תחמוצת אלומיניום מותכת במעל 2,000 מעלות צלזיוס במשך ימים, ובגידול גבישי תחמוצת ופלואור אחרים. הם משמשים בהתכת קוורץ וזכוכית, בהפחתת מתכות עפר נדירות ובהתכת ואקום, וכמקורות אידוי וגופי חימום בתהליכי ציפוי ואקום ובתהליכי אידוי תרמי. בכל אחד מהמקרים כור ההיתוך פועל בוואקום או באווירה מבוקרת, מכיוון שטונגסטן מתחמצן במהירות באוויר בטמפרטורה גבוהה, וחיי השירות תלויים בהימנעות מזיהום והלם תרמי. יש לאשר בניסוי תאימות עם ההמסה הספציפית לפני השימוש בייצור.

מפרט ותרגול מחזור חיים

שאילתת רכישה צריכה לציין את הקוטר החיצוני והפנימי, העומק, עובי הדופן והבסיס, דרגת הטוהר עם מגבלות ביניים, הצפיפות הנדרשת וגימור פני השטח, ועליה לזהות את הרכב ההיתוך ואת אווירת הפעולה. יש לשמור על רכיבה תרמית עדינה מכיוון שחימום וקירור מהירים גורמים ללחץ על חומר שביר, ויש לתמוך בכור ההיתוך כך שיוכל להתרחב ולהתכווץ בחופשיות. עובי הקיר נבחר בדרך כלל כדי לתת מספר הולם של מחזורי חימום ולא רק כדי למזער את העלות, מכיוון שקיר דק עלול להיכשל מוקדם. תיעוד של כל מחזור שימוש, ההמסה המעובדת וכל סימני סדקים או שחיקה מאפשרים למפעיל לתכנן החלפה לפני שכשל מפריע לריצת צמיחת גבישים ארוכה.

שאלות נפוצות

ש: מהי נקודת ההיתוך של כור היתוך טונגסטן?
בערך 3,422 מעלות צלזיוס, הגבוהה ביותר מכל מתכת, וזו הסיבה שטונגסטן יכול להכיל נמסים שיהרוסו את רוב החומרים העמידים האחרים.

ש: כיצד מיוצרים כור היתוך טונגסטן?
אבקת טונגסטן נלחצת, לעתים קרובות על ידי לחיצה איזוסטטית קרה, ולאחר מכן חונטת במימן, והגוף הצפוף מסתיים על ידי השחזה ועיבוד יהלומים, או מזויף חם לצפיפות גבוהה יותר.

ש: באיזו טוהר משתמשים בכור היתוך טונגסטן?
טונגסטן טהור מסחרית בשיעור של 99.95 אחוזים ומעלה הוא סטנדרטי, עם מוליבדן מבוקר הדוק ואלמנטים ביניים כגון חמצן, פחמן וחנקן.

ש: האם ניתן להשתמש בכור היתוך טונגסטן באוויר?
לא. טונגסטן מתחמצן במהירות בטמפרטורה גבוהה באוויר, לכן השירות חייב להיות בוואקום או באווירה אינרטית או מפחיתה בטוהר גבוה.

ש: באילו תעשיות משתמשים בכור היתוך טונגסטן?
צמיחת גבישי ספיר ותחמוצת, המסת קוורץ וזכוכית, מתכות אדמה נדירה ואקום, ותהליכי אידוי תרמי וציפוי ואקום.

ש: מה צריך לכלול במפרט?
מידות, עובי דופן ובסיס, טוהר עם מגבלות ביניים, צפיפות, גימור פני השטח, ההיתוך לעיבוד ואווירת ההפעלה, בתוספת רישומי בדיקה.