Спосіб обробки молібдену і вольфраму та їх сплавів

Спосіб обробки молібдену і вольфраму та їх сплавів шляхом дифузійного насичення, який відрізняється тим, що тугоплавкі метали попередньо рафінують, а потім молібденують (вольфрамують) у порошковій суміші при такому співвідношенні компонентів, мас. %: молібден (вольфрам) 60-80 фтористий натрій 3-5 оксид алюмінію решта. (19) (21) 98020578 (22) 03.02.1998 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Дзядикевич Юрій Володимирович, Горбатюк Роман Михайлович, Сміян Олег Дмитрович, Бочар Ігор Йосипович (73) Дзядикевич Юрій Володимирович, Горбатюк Роман Михайлович, Сміян Олег Дмитрович, Бочар Ігор Йосипович 30238 му температурному режимі, прийому кількість термоциклів не перевищує чо тири. Цей спосіб зменшує в 2 рази температуру відпалу і в 1,5-5 разів тривалість процесу рафінування. В процесі одержання дроту та листового прокату молібдену і вольфраму на їх поверхні виникають макродефекти (тріщини, риски, пори, раковини), що погіршують фізико-механічні властивості металу, зокрема, пластичність. Зменшити вплив макродефектів на властивості тугоплавких металів можна шляхом механічної або хімічної обробки. Мета винаходу - підвищення пластичності молібдену і вольфраму та їх сплавів і зменшення браку вигото влених деталей. Поставлена мета досягається тим, що молібден і вольфрам попередньо рафінують за допомогою способу ДЮГРОС (Патент України № 14792 А, С22F1/18, від 18.02.1997 року), а потім їх поверхню насичують молібденом і вольфрамом відповідно. Для проведення рафінування і наступного дифузійного насичення використовували листовий прокат молібдену марки МЧ (ТУ 48-42-66-71) і вольфраму ВА (ТУ 48-19-108-74), із якого виготовляли зразки розміром 30х20х0,2 мм. Рафінування тугоплавких металів проводять у вакуумі (р=1·10-5мм рт.ст.) із використанням контейнерів заповнених порошковою сумішшю при такому співвідношенні компонентів (мас.%): титан - 40, магній - 20, хром - 25, церій-лантанова лігатура - 10, розріджувач - решта. Температура відпалу не перевищувала 0,4Тр. (де Тр. - температура рекристалізації тугоплавкого металу). Рафінування проводять у циклічному температурному режимі, при якому кількість циклів не перевищує 4, а експозиція складає чотири години. Поверхневе насичення тугоплавких металів молібденом і вольфрамом здійснюють таким чином. Молібденування (вольфрамування) тугоплавких металів проводять в порошковому середовищі при такому співвідношенні компонентів, мас.%: молібден (вольфрам) - 60-80, фтористий натрій - 3-5, розріджувач - решта. Компоненти порошкової суміші виконують такі функції. Молібден (вольфрам) є молібденуючий (вольфрамуючий) агент. Фтористий натрій виконує роль активатора процесу. Розріджував (оксид алюмінію) запобігає спіканню компонентів суміші і припіканню її до поверхні металів. Порошок молібдену (ТУ 48-42-66-71) і вольфраму (ТУ 48-19-106-74) використовують зернистістю 100-120 мкм. Фтористий натрій NaF (ГОСТ 4463-66) і оксид алюмінію Al2O3 марки ГОО (ГОСТ 6912-74) застосовують зернистістю до 40 мкм. При початковому використанні порошкової суміші всі компоненти змішують між собою з метою одержання однорідної маси. Насичення проводять в спеціальних контейнерах, які виготовлені із жаростійких сплавів. Перед проведенням насичення контейнер упаковували в такій послідовності. На дно контейнера насипали однорідну молібденуючу (вольфрамуючу) суміш то вщиною 20±5 мм, а потім вертикально встановляли зразки молібдену (вольфраму), віддаль між якими становила 5-7 мм, а до стінок контейнера 15±5 мм. Встановлені зразки повністю засипали сумішшю із одночасним її ущільненням, причому товщина ша ру суміші над верхнім краєм зразків повинна бути не менше 30±5 мм. Після проведених операцій контейнер поміщали у вакуумну піч (р=1·10-5мм. рт.ст.) і нагрівали при молібденуванні до 900°С, а вольфрамуванні до 800°С. Процес тривав одну годину. Під час рафінування тугоплавких металів, домішки проникнення, що знаходяться по границях зерен, дифундують із глибини металу на поверхню, де вони адсорбуються хімічноактивними компонентами порошкової суміші. В процесі молібденування (вольфрамування) в контейнері відбувається взаємодія фториду натрію з дифузантом, внаслідок чого утворюється фторид молібдену (вольфраму), який забезпечує перенесення насичуючого компоненту до поверхні тугоплавкого металу. Крім цього, насичення відбувається за рахунок безпосередньо компоненту джерела дифузії (Mo, W) з поверхнею листового металу. Спільна дія двох механізмів сприяє заліковуванню поверхневих дефектів, які є в тугоплавких металах. Після закінчення процесів рафінування та насичення контейнер охолоджується разом із піччю до 20±5°С, а потім його розпаковували і відокремлювали на ситі порошкові суміші від оброблених зразків. Суміш зберігають в герметичній тарі з метою запобігання контакту із парами води. Зразки тугоплавких металів після дифузійного насичення мають рівномірний світло-сірий колір і металографічним аналізом макродефектів в поверхневих шарах молібдену і вольфраму не виявлене. В результаті рафінування та молібденування (вольфрамування) пластичність металів значно зростає порівняно з необробленими. Показником пластичності є число перегинів. Відповідно до стандарту (ГОСТ 13813-68) за один перегин приймають згин зразка на 90° і повертання його у початкове положення. Згин зразків проводять в обидві сторони в спеціальному пристрої. Зменшення вмісту молібдену (вольфраму) і фтористого натрію нижче вказаних інгредієнтів погіршує пластичність, а підвищення їх вмісту приводить до налипання порошків до поверхні металів і погіршення їх чистоти, а також до надмірної витрати порошків. Для оцінки ефективності використання даного способу під час виготовлення тонкостінних виробів із оброблених зразків тугоплавких металів розміром 30х20х0,2 мм шляхом екструзії виготовляли стаканчики і лодочки з відношенням висоти до діаметру 3:1 і довжини до висоти 5:2 відповідно. Вироби бракували за такими дефектами: рвані краї, глибокі риски по зовнішній поверхні, тріщини. Постійну активність суміші для молібденування (вольфрамування) підтримують перед кожним її повторним використанням шляхом уведення 2% свіжого порошку молібдену (вольфраму) і 1% фтористого натрію. Постійну активність суміші підтримують протягом 15-20 разового її використання. Використовували такі склади порошкової суміші для молібденування (вольфрамування) тугоплавких, металі в (мас.%): а) молібден (вольфрам) - 60, фтористий натрій - 3, оксид алюмінію - решта; б) молібден (вольфрам) - 70, фтористий натрій - 4, оксид алюмінію - решта; в) молібден (вольфрам) - 80, фтористий натрій - 5, оксид алюмінію решта; г) рафінування тугоплавких металів спосо 2 30238 бом ДЮГРОС із використанням хімічно активної порошкової суміші такого складу (мас. %): титан - 40, магній - 20, хром - 25, церій-лантанова лігатура - 10, оксид алюмінію - решта - (прототип). 3 метою визначення ефективності даного способу використовували в кожному випадку партію з п'яти пластин розміром 30х20х0,2 мм молібдену і вольфраму. Результати випробувань приведені в таблиці. Одержані результати свідчать, що даний спосіб дозволяє підвищити в 1,5 рази пластичність тугоплавких металів і зменшити в 2 рази кількість браку. Даний об'єкт має такі переваги порівняно з прототипом: збільшує у два рази кількість придатних до експлуатації виробів і забезпечує багаторазове використання суміші для молібденування та вольфрамування. Спосіб обробки молібдену і вольфраму та їх сплавів може знайти застосування для обробки фольги, дроту, листового прокату та прутків тугоплавких металів, які використовуються для виготовлення різного роду конструкційних елементів електронних і світлотехнічних пристроїв і виробів спеціального призначення методами механічної обробки. Таблиця Кількість перегинів, шт./брак, % Склад "а"Склад "б" Склад "г" Прототип Молібден 15/15 17/12 20/10 14/20 Вольф6/20 8/18 10/15 4/30 рам Метал __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3