Приготовление танталовой проволоки
Танталовая проволока – это нитевидный материал, изготовленный из высокочистого металла тантала (Ta, чистота обычно ≥99,95%) или танталовых сплавов (таких как тантал-вольфрамовые, тантал-ниобиевые сплавы) методом порошковой металлургии – обработки пластмасс – прецизионной обработки. Основные характеристики включают высокую температуру плавления (2996 °C), отличную коррозионную стойкость (устойчив к воздействию сильных кислот и щелочей), хорошую холодную обрабатываемость и сверхпроводимость (при низких температурах). Проволока в основном используется в электронных компонентах (например, анодных проволоках конденсаторов), нагревательных элементах высокотемпературных печей, медицинских имплантатах, прецизионных деталях для аэрокосмической промышленности и других областях. При её изготовлении необходимо преодолеть технические трудности, такие как «контроль высокой чистоты, предотвращение растрескивания при обработке пластмассой и стабильная точность размеров». Основной процесс включает в себя подготовку сырья, формование заготовок методом порошковой металлургии, обработку пластмассой (прокатку/волочение) и последующую тонкую обработку. Подготовка сырья: Основой является высокочистый танталовый порошок. Для производства танталовой проволоки предъявляются чрезвычайно высокие требования к чистоте сырья (содержание кислорода ≤0,1%, примесей, таких как Fe, Ni, C и N ≤50 ppm). Примеси могут повышать хрупкость танталовой проволоки и снижать её электро- и теплопроводность. Поэтому основой подготовки сырья является «очистка танталовой руды – восстановление металлического танталового порошка», а основным процессом – метод фторидно-натриевого термовосстановления.
Пластическая переработка: от танталовой заготовки до танталовой проволоки (сердечника). Тантал отлично поддаётся холодной обработке (с относительным удлинением более 30% при комнатной температуре), но его диаметр необходимо постепенно уменьшать посредством «горячей предварительной обработки + нескольких проходов холодного волочения», чтобы избежать чрезмерной деформации за один проход, приводящей к растрескиванию. Суть процесса заключается в «контроле деформации, промежуточном отжиге и подборе формы», который подразделяется на два этапа: «раскрытие заготовки и прокатка — многократная вытяжка».
После вытяжки танталовая проволока должна пройти «термообработку — обработку поверхности — контроль качества», чтобы убедиться в её соответствии требованиям к применению (таким как высокая электропроводность для электронных проводов и высокая коррозионная стойкость для медицинских проводов).