钽的加工工艺.pdfVIP

2000年第1O期 金属钽的加工工艺 开坯 钽不能用加工一般金属的普通方法加工。一般最初的工序是锻造加工热处理， 用锤击和冲压两种方式制成平板坯或者圆形中小型坯料。与一般金属不同的是钽不能热加 工。钽的再结晶温度超过 1000~C，如果加热，即使做了一般的覆盖保护层，也要发生过度 的氧化。更严重的是钽如果暴露在如此高的温度下，在钽的表面不但发生过度的氧化，氧 还能侵入到基体内部的原子之间，使钽变脆。不仅是氧，甚至氮、碳及氢都能使钽变脆。 由于上述原因，一般不对钽进行热加工。在必需进行热加工时，要做保护覆盖层或在惰性 气体气氛中进行。 热处理 由于钽与氧的反应活跃，所以必需避开在即使存在少许空气的气氛中进行 热处理。因此，几乎所有的退火都是在高度真空中进行，而且加热炉的气密性也必需很高。 通常，钽的热处理温度一般在 950~1300℃，钽与一般使用的钽合金在这一温度范围内不发 生相变，热处理仅仅是用来退火，因此加热温度和冷却速度都不重要。为了产生完全的再 结晶，热处理时间稍长一点好。 商业性生产的钽都有很高的纯度。通过退火晶粒变得非常大。结晶粒的尺寸大小由冷 加工、纯度、温度及工艺步骤所决定。因此，温度控制和工序控制是决定结晶大小的重要 手段。 钽与其它的很多金属不同，在热处理前必须非常干净。如不清洗得非常干净，便会发 生由氢、氧、氮及碳造成的表面污染，成为脆化 (硬化)组织。因为氢、氧、氮及碳在钽 退火的温度范围内是非常活跃的侵入型元素，一旦被这些元素污染，除了重新熔炼外，别 无办法除掉。 板翻品 钽几乎都采取冷加工。一般是从 15～30cm的钽锭开始，冷锻造成约8~10~m 厚的板坯，再从这种板坯开始冷轧，压缩率可在 95％以上。商业性生产中，板坯通常是用 两滚轧机或4滚轧机轧制成0．63～1．2cm厚的板，幅宽一般为51～102cm。代表性的轧制是 在室温或接近室温下进行，以防止表面生成氧化物。在需要热轧制时，由于再结晶的原因， 温度升到 1000℃，并发生激烈的氧化反应。 几乎所有的厚板都是在真空中热处理退火的。由于没有相变态，所以加热及冷却的速 度并不重要。用普通轧机进一步轧制，这时一般使用 4滚轧机或多滚轧机。由于钽很软， 在加工和运输过程中应注意防止划痕。 棒翻晶 为制造棒制品，首先是锻造或挤压成中间的适度尺寸，代表性断面收率为 700／0-．9．0％，然后对材料进行退火热处理。再进行加工时，通常用锻造、轧制、挤压或拉拔 工艺。线材使用普通形的拔丝机进行加工。由于钽材料很软，很容易产生划痕，拉制中表 面问题很大，制造者要特别注意表面状况和润滑。、 钽f 钽可以制造出焊接管和无缝管，有着广泛的用途。制造无缝管是使用挤压、 管缩径或者用板材深冲。焊接的制造方法是先形成板带，然后制成管形，再把接缝用气体 钨电弧 (GTAW)焊接。 一 2O00年|‘1O期 爆接 钽在焊接方面存在很多障碍。焊接基本上是在真空室中进行，但一般难于采 用。所以几乎所有的焊接都是在氩和氮气氛手套箱内进行GTAW焊接。大型的结构件用氩 气或氦气进行超前保护 (焊炬保护)、随后保护 (滞后保护)或背面保护进行焊接。利用惰 性气体保护，钽的温度必须保持在100C以下。焊接前的材料清洁是十分重要的。 切削 钽的切削非常困难，不能使用普通金属的切削方法。由于很容易与氧、氢和 碳发生反应，特别要求切削工具在接触钽时产生的热量要非常少。刀具慢速旋转、进尺小 及大量使用切削液是钽切削的诀窍。 在所有的切削作业中，均可使用高速工具钢刀具，而碳化物刀具不适合钽的切削。保 持切削工具的锐利十分重要，因为刀尖不锐利会加速产生热量。刃部的最佳角度为：前刀 面角 l5o，纵向前角45o，前倾角 (刀面角)5。’旋转速度和进尺速度必须很慢，旋转 速度以距离计算不应超过 22、86m／s。以7．62m／s作为起动点最为理想。进尺速度，在粗切 削中每转381tam，精切削中每转 127tam为好。刀具要牢固锁定，基本上不采用上架式固 定。切削液的选择上要更重视冷却效果，在精加工中经常使用氟碳化合物基的润滑剂。