钽铌加工发表评论(0)编辑词条

焊接 在高温下钽铌对氧和氮极为敏感，只要避免与它们接触，焊接还是很容易的。最常用氩弧焊，以钨作为电极。对小工件可在焊接室内进行，焊接室应先抽空，再充以纯度为99．996％的高纯氩气，其压力稍大于0．1MPa(1大气压)。工件大而无法放入焊接室时，则向工件的焊接区和热影响区平稳地吹以氩气，以隔离空气，直至冷却到250℃以下为止。真空电子束焊的质量最好，但费用大。爆炸复合焊(见金属爆炸加工)也是一种很好而且费用相对节省的方法。
钽铌加工(tantalum and niobium fabrication)

用金属钽、铌经粉末冶金或熔炼方法制成坯锭，经塑性加工的方法制成板、带、箔、管、棒、线等加工材，再经机加工、焊接或冲压等方法制成零件与制品的过程。钽铌材和钽铌制品是通称，实为纯钽、纯铌或钽合金、铌合金的材与制品。

钽铌材制品的原料为冶炼厂来的金属钽粉和铌粉、配制合金的金属和物料以及生产中或社会上回收的钽铌废料。各种原料要根据制品和生产的要求，按纯度、粒度和其他理化性能分类分级，进行选用。对回收废料应作分析、破碎、清洗、脱氢等预备处理，然后才能配料。

压制 将松散的粉末状的原料通过压力而团聚成块或条，称压块或压条，以便于后续加工。有压模压制和等静压制等方法。根据后工序的要求和本工序的可能，压块可为圆条状、方条状、扁块状、实心或空心的圆柱体等，重量自几公斤至几十公斤。压块应具有相当的致密性，孔隙度和密度是考核压块致密性的指标。

烧结 将压块或压条作升温、保温和冷却处理。烧结后的压块和压条称坯块和坯条。烧结提高了压块压条的纯度、强度和密度。在升温过程中原料中的杂质按序逐步挥发；在某温区开始粉末颗粒的边界相互扩散熔合，由物理结合变为冶金结合，同时因颗粒间的熔合使压块体积收缩，变成基本致密或完全致密并达到或接近其理论密度。坯块的纯度、密度和强度是考核烧结优劣的指标之一。

烧结时向压块加热的方法有：(1)通过热辐射对坯块作外加热；(2)导入大电流，通过坯块自身电阻而内部发热。用后一种方法烧结时，压块为条棒状并垂直放置，故通常称为垂熔。

纯钽的烧结温度为2400～2600℃，保温2～4h；纯铌的烧结温度为2000～2300℃，保温2～4h。温度和时间由原料的纯度、粒度、压块的大小、致密度和对坯块的理化性能的要求而定。

钽铌在高温下具有极强的活性，与氧氮氢碳等元素都能起反应，从而变硬变脆，故烧结应在真空中进行。

为组织生产的方便，烧结可分预结、预烧结和烧结3段进行。预结用来排除吸附的气体和水分，以便作短期储存；预烧结是除去一部分化合物形式的气体和碳，是使后续的电子束或电弧熔炼能顺利进行；最后是烧结。

熔炼 对钽和铌常使用电子束熔炼进行工业生产。电子束熔炼的方式有滴落式熔炼和冷流槽熔炼两种。滴落式电子束熔炼是将电子枪发出的电子束流聚焦在钽铌坯块上，在电子束流的高速打击下该处的温度迅速升高并被熔化而流入(滴落)下部的水冷紫铜铸模或结晶器中，使焦点在坯块上不断扫动，坯块则不断地被熔化。熔化滴落的钽铌凝固成为铸锭。还有一股电子束流聚焦在熔池表面并不断扫动，除保持和调控熔池温度外，还将可能落入熔池的固体颗粒熔化，使铸锭具有良好的外表和内部质量。冷流槽熔炼时，钽铌坯块被熔化后滴落到水冷的铜流槽中，在流槽中继续受电子束的加温，进行精炼，然后流到结晶器中凝固，即其熔化、精炼和凝固在炉膛的不同部位进行，是连续作业。

电子束熔炼在真空中进行，高的真空度方能使电子束流稳定，因此应配备强的真空系统，坯块的含气量也应有所限制，一般为碳<800×10-6、氧<1500×10-6、氮<300×10-6、氢<50×10-6。为此，熔炼用的坯块常先经烧结或预烧结。

钽铌的熔点都很高，分别为2996℃和2470℃，熔炼又在真空中进行，故蒸气压高的杂质被挥发殆尽。因此，电子束熔炼有良好的提纯作用。可调整电子束流的，功率以控制熔化速率和熔体温度，改善提纯效果。根据坯块的纯度和成品要求的纯度，可进行二次甚至三次熔炼，以进一步提高纯度。

电子束熔炼是在高温、真空、敞开的条件下进行的，有提纯效果好的优点，同时也有造成挥发损失大的缺点，因此合金元素的添加量要精确控制。

钽铌也使用自耗电极电弧炉熔炼。(见有色金属合金真空电弧炉熔炼)

坯和锭 烧结和熔炼都是把粉末颗粒组成的压块转变为纯度高、强度大而且致密的大块金属。通常烧结的称为坯，熔炼的称为锭。烧结坯通常尺寸较小，重量较轻，并以纯钽铌和微合金为主。烧结温度低于金属的熔点，故晶粒较细，但内部尚存少量孔隙，称作烧结孑L。熔炼的设备较大，可得重几十至几百公斤的铸锭。因为温度高、纯度好，铸锭的晶粒十分粗大，能达到几毫米甚至几厘米。熔炼不但用于制备纯钽铌锭，而且经二次三次熔炼能得到成分比较均匀的钽铌合金。铸锭的外表面质量较差，应剥皮。铸锭的截面常为圆形。

开坯 钽铌锭坯的首次塑性变形，为随后的塑性加工做准备。

铸锭开坯的目的是改变尺寸和细化晶粒。由于铸锭的晶粒十分粗大，故需用极大的变形量；又因铸锭的尺寸较大，为提高变形效率，常采用热锻或热挤压的方法开坯。纯钽、铌的开坯温度为1000℃，变形量超过90％；钽、铌合金则因变形抗力高、晶粒稍细，故开坯温度应更高些，但变形量可稍小些。为防止高温下气体对钽铌污染，铸锭应在惰性气体中或在玻璃浴中加热，或用紫铜或软钢包套密封。开坯后用机械剥皮或化学腐蚀方法除去表面污染层。常以氢氟酸与硝酸的混合酸作腐蚀剂。蚀洗时有有害的NO2烟雾排出。紫铜与软钢包套也可用酸蚀洗除掉。

烧结坯开坯的主要目的在于压合烧结孔。变形量为20％或稍多即可，但变形应深入到坯的中心。为防止气体污染，考虑到钽铌烧结坯的尺寸不大，塑性尚可，开坯在室温下进行。开坯后应进行2000～2200℃下的二次烧结，以消除烧结孔压合后的内表面，成为完全致密且内部完美无裂纹的金属坯。

塑性加工 开坯后的纯钽铌坯，室温塑性极好，变形抗力中等，为防止气体污染，后续的塑性加工都在室温下进行。采用常规的平辊轧制、孔型轧制、旋转锻造、拉拔、冷轧、旋压和冷冲压等方法制取板、带、箔、管、棒、线以及旋压件和冲压件等。塑性加工时应采用适合的润滑剂和工具。为降低变形抗力，在冷变形的适当时候进行中间退火。纯钽铌的退火温度为1000～1200℃，合金则高些。退火应在真空中进行，真空度应优于1×10-2Pa。为防止炉膛内不洁物侵入钽铌，可将工件置于钽铌盒中或用钽铌箔片包裹再放入炉膛内加热。退火前工件的表面应进行脱脂和蚀洗，以除去润滑油脂与氧化层，避免它们在高温下掺入钽铌，恶化性能。成品退火与中间退火相同，只是温度视要求而定。

机加工 钽铌的机加工条件是：使用高速钢刀具时切削速度为15～18m／min；使用硬质合金刀具时为40～80m／min。切削时使用氯化石蜡为冷却剂，刀具的角度如表所示。磨削时采用粒度120的碳化硅砂轮，速度为1800m／min。