» » Производство компактного ковкого вольфрама
05.02.2017

Высокая температура плавления вольфрама создает большие технические трудности для осуществления процесса плавки и литья вольфрама. Кроме того, изучение свойств образцов плавленого химически чистого вольфрама, полученных, например, расплавлением металла в вольтовой дуге между вольфрамовыми же электродами, показало, что литой вольфрам весьма трудно получить в ковком состоянии даже при повышенных температурах. Это, по-видимому, связано с наличием сплошных тонких прослоек окислов, выкристаллизовывающихся по межкристаллическим поверхностям при затвердевании вольфрамового слитка, а также с крупнозернистой и неоднородной структурой литого вольфрама.
Вольфрам начали использовать для проволок накала электроламп в начале XX в., еще до разработки метода производства ковкого вольфрама.
Первоначально вольфрамовую проволоку получали следующим путем: составляли пластическую смесь вольфрамового порошка с каким-либо пластификатором, например раствором декстрина, парафином и т. п.; из такой смеси выпрессовывали тонкую нить через очко соответствующего диаметра, просушивали ее и прокаливали в атмосфере водорода. Получалась спеченная хрупкая проволока, прямолинейные отрезки которой прикрепляли к крючкам электролампы.
В производстве вольфрамовой проволоки делались попытки применять и другие методы. Так, например, из смеси порошков вольфрама и никеля после ее прессования и спекания получался вольфрамовоникелевый сплав, который проковывался и протягивался в проволоку. При прокаливании такой проволоки в вакууме из нее испарялся никель и оставалась проволока из чистого вольфрама, с определенной пористостью и повышенной хрупкостью.
Испытывался также метод наращивания вольфрама на накаленную угольную нить путем разложения паров гексахлорида вольфрама WCl6 в атмосфере водорода с последующим удалением углерода прокаливанием проволоки в слегка увлажненном водороде.
Однако при всех этих и других методах получалась хрупкая нить.
Получить ковкий вольфрам удалось только в 1909—1911 гг. в результате работ Кулиджа и Финка, применивших металлокерамический метод, состоящий в прессовании мелкозернистого металлического порошка определенного гранулометрического состава и высокотемпературном спекании (сварке) спрессованного брикета (штабика).
Принципиальные основы и технологическая схема современного металлокерамического метода, заключающаяся в сочетании процессов прессования и спекания металлических порошков, впервые разработаны и осуществлены на практике производства платиновых изделий русским ученым П.Г. Соболевским в 1826 г.
Металлокерамический метод служит теперь основой промышленного производства ковких вольфрама, молибдена, тантала и ряда других тугоплавких металлов и их сплавов, а также применяется в той или иной степени для производства различных изделий почти из всех используемых в технике металлов и многих сплавов.
Исследование и развитие технологии производства ковкого вольфрама дало очень много важных научно-технических материалов для развития научных и технологических основ порошковой металлургии (металлокерамики) в целом. Металлокерамический метод применяется в производстве вольфрама уже около 40 лет.
Технологическая схема любого металлокерамического процесса состоит в большинстве случаев из следующих основных стадий:
1) получение металлического порошка (порошков);
2) прессование заготовок (брикетов, штабиков);
3) спекание;
4) обработка спеченной заготовки в изделия.
Условия производства металлических порошков на примере производств вольфрама и молибдена описаны выше. В последующих главах будут описаны процессы прессования и спекания и вкратце те основные общие закономерности этих процессов, которые можно проиллюстрировать на примере производства вольфрама.