Проволока из танталового сплава
Проволока из танталового сплава – это проволочный сплав, изготовленный на основе тантала с добавлением других элементов. Он обладает превосходными физическими, химическими и механическими свойствами и широко применяется в различных областях. В состав обычной танталовой проволоки, например, Ta2.5W, входит 2,5% вольфрама по массе, что улучшает свойства сплава за счет упрочнения твердого раствора. Среди других сплавов – Ta10W с содержанием вольфрама от 9,5% до 10,5%. Содержание примесей, таких как углерод, кислород, азот и железо, строго контролируется, и его суммарное содержание обычно не должно превышать 0,1%.
Танталовая проволока может быть классифицирована по химической чистоте на металлургическую танталовую проволоку (99,0% Ta), высокочистую танталовую проволоку (99,0% ~ 99,9% Ta) и сверхвысокочистую танталовую проволоку (99,9% ~ 99,99% Ta). Ее также можно классифицировать по эксплуатационным характеристикам на химически стойкую коррозионно-стойкую танталовую проволоку, высокотемпературную высокопрочную танталовую проволоку и кислородостойкую хрупкую танталовую проволоку. Кроме того, по применению ее можно классифицировать на танталовую проволоку для выводов твердых танталовых электролитических конденсаторов и танталовую проволоку для выводов жидких танталовых электролитических конденсаторов. Проволоки из сплава тантала могут образовывать на своей поверхности плотную оксидную пленку (Ta>2O5), которая устойчива к коррозии от соляной кислоты (за исключением горячих концентрированных кислот), серной кислоты, азотной кислоты и царской водки, и практически не реагируют при температуре ниже 200 ℃. В то же время, он обладает превосходной биоинертностью, нетоксичен и обладает превосходной биосовместимостью с тканями человека.
Выплавка осуществляется методом электронно-лучевой плавки (ЭЛП) или вакуумной дуговой плавки (ВДП) для обеспечения высокой чистоты и однородности состава с содержанием кислорода ≤100 ppm. Горячедеформированные заготовки куются и прокатываются в прутки при начальной температуре обработки 1200–1400 °C. Холодное волочение включает несколько проходов с уменьшением площади поверхности на 10–20% за проход, после чего следует промежуточный отжиг при 1000–1200 °C для предотвращения наклепа.
Обработка поверхности: для обеспечения чистоты поверхности Ra ≤0,8 мкм обычно используется электролитическая полировка или химическая очистка. Типичные области применения включают высокотемпературные компоненты, такие как опоры нагревательных элементов вакуумных печей и сопла ракет, обеспечивая стабильную работу в условиях высоких температур. В химическом оборудовании, благодаря своей высокой коррозионной стойкости, он может использоваться в качестве валов мешалок в реакторах с соляной кислотой и трубопроводах для транспортировки кислых сред, предотвращая коррозию под действием сильных кислот в химическом производстве. В медицинских имплантатах его биоинертность и рентгеновская радиоактивность делают его пригодным для ортопедических хирургических проводников и стентов для имплантации радиоактивных частиц. В производстве полупроводников он может использоваться в качестве соединителей мишеней для распыления пластин и электродов для плазменного травления, играя решающую роль в процессах производства полупроводников.
Проволока из танталового сплава быстро затвердевает при холодной обработке (например, волочении и гибке), поэтому в процессе обработки требуется промежуточный отжиг для восстановления её пластичности. Чистота имеет решающее значение; тантал реагирует с кислородом, азотом и водородом при высоких температурах, что приводит к охрупчиванию. Поэтому термическую обработку необходимо проводить в высоком вакууме или в среде инертного газа. Особое внимание необходимо уделять тому, что тантал поглощает водород при высоких температурах с образованием гидридов, что приводит к сильному охрупчиванию. При использовании тантала в водородсодержащих средах необходимо соблюдать особую осторожность.