Способ изготовления изделий изМАТЕРиАлОВ HA OCHOBE ВОльфРАМА Советский патент 1981 года по МПК B21J5/00 C22F1/16 H01J9/02 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологии изготовления изделий из материалов на основе вольфрама, и может быть использовано для производства электродов и проволоки из таких труднодеформируемых материалов.

Изделия из материалов на основе вольфрама, типа электродовгазоразрядных и эмиссионных устройств, ра- . ботающие при температурах выше , изготавливают из вольфрама, отличающегося наиболее высокой прочностью и эрозионной стойкостью. Для повЕлшения их эксплуатационных характеристик (повьашение эмиссионной способности, снижение электрической эрозии) в вольфрам вводят окислы тория, иттрия лантана и других редкоземельных элементов, бария, алюмосиликаты и т.д.

Известен способ изготовления изделий из материалов на основе вольфрама путем изготовления исходной заготовки из спеченного материала, нагрева ее до температуры деформирЬвания и деформирования 1 .

Однако исходные заготовки из спеченного материала имеют плотность 90-95% от теоретической и в процессе деформирования поры, всегда имеющиеся на поверхности заготовки, служат очагами зарождения мелких поперечных трещин. В свою очередь, чередование окисления и восстановления поверхности пористой заготовки приводит к ее разрыхлению, а растягивающие напряжения, возникающие при деформировании, ускоряют процессы окисления. В результате микротрещины в процессе деформирования развиваются в макротрещины и приводят к обрывам .на стадии волочения проволоки, снижая тем самым выход готовой продукции.

При производстве из-за растрескивания в процессе деформирования, значительная часть заготовок (до 30%) идет в отходал, которые затем перерабатываются гидрометаллургическим методом до трехокиси вольфрама и т.д. В процессе нагрева и деформирования заготовок из вольфрама происходит интесивное выделение радиоактивных продуктов, ухудшающих условия труда

в производственных помещениях на всех стадиях обработки. На поверхности готовых прутков и проволоки из торированного вольфрама имеете двуокись тория,радиоактивностькоторой ухудшаёт условия труда при дальнейшем их использовании в других отраслях промышленности. Цель изобретения - повыщение выхода годного за счет предотвращения образования трещин в процессе ковки, а также улучшение условий труда при обработке вольфрама и его последующем использовании. . Цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из материа лов на основе вольфреила путем изгото ления исходной заготовки из спеченно го металла, нагрева её и деформирова ния, на наружную поверхность исходно заготовки наносят осаждением из газо вой смеси слой вольфрама, площадь сечения которого составляет 8-80% от площади сечения получаемой промежуточной заготовки, и нагрев ведут до температуры на 50-150 С ниже температуры деформации исходной заготовки Осаждение вольфрама целесообразно осуществлять, восстановлением его газ образного гексафторида водородом при атмосферном давлении, при этом процесс осаждения вольфрама начинают пр 700-800 0, а после начала осаходения снижают до ЗОО-бОО с, поддерживая содержание гексафторида вольфрама в газовой смеси (NWF мольн,%, в соответствии с зависимостью NWFg 0,05t 40, где NWF - содержание гексафторида вольфрама в газовой смеси в мольн, %, t - температура газовой смеси, Дефекты на поверхности исходной заготовки в случае их наличия перед осаждением вольфрама разделывают под углом 90-120°. В процессе осаждения вольфрама из газовой фазы он заполняет закрыты поры, имеющиеся на поверхности заготовки (штабика) , устраняя очаги зарождения трещин. Кроме того, осажден ный слой чистого и поэтому более пластичного вольфрама выполняет роль скрепляющей спайки, препятствукнцей развитию оставшихся дефектов в поверхностном слое заготовки, а также .роль бС1эе мягкой оболочки, которая рассредотачивает усилие, создаваемое бакенами при ковке, и препятствует образованию и развитию трещин как на стадии ковки, так и последующего волочения. Большая пластичность оболочки из чистого.вольфрама позволяет снизить температуру ковки на 50-150 С, повысив прочность поверхностного слоя и уменьшить тем самым вероятность за рождения микротрещин. Изменение температуры ковки зависит от вида обрабатываемого материала и толщины слоя. Так, например, при обработке метариалов типа ВР10Т2 и сечении нанесенного слоя 80% температура ков ки может быт| снижена на 150°С. При нанесении относительно тонкого покрытия (8% от сечения заготовки) температура ковки снижается на 50 С. Нанесение покрытия сечением менее 8% не обеспечивает предотвращение трещинообразования при ротационной ковке. Увеличение сечения осажденного слоя более 80% приводит к получению изделий с низким сечением активированной центральной части, которые в настоящее время не имеют практического применения. Для обеспечения хорошего сцепления осаждаемого слоя с исходной заготовкой необходимо, чтобы поверхность последней была чистой от окислов, вольфрама, которые начинают восстанавливаться водородом при температурах выше 700°С. Поэтому процесс осаждения необходимо начинать при температуре выше . С другой стороны, повышение температуры выше 800 С нецелесообразно, так как полнота -восстановления WF при образовании плотных осадков вольфрама снижается. После образования прочносцепленного слоя температуру процесса следует снизить до 500-бОО С, где обеспечивается наиболее высокая производительность процесса и эффективность восстановления гексафторида вольфрама. Предложенный состав газовой смеси в сочетании с вышеуказанными температурами обеспечивает получение наиболее чистого и потому.наиболее пластичного вольфрама, что позволяет снизить температуру при ковке. Слой вольфрама, осажденный в реко 1ендованных условиях, характеризуется минимальными внутренними напряжениями, чТо позволяет подвергать его ковке без предварительного отжига. Снижение содержания гексафторида вольфрама в газовой смеси ниже рекомендованных значений сопровождается ростом внутренних напряжений в осадке и требует введения дополнительной операции - отжига при 1700-1900 с. Одновременно ухудшается чистота полученного вольфрама и его пластичность. С другой стороны, увеличение содержания гексафторида вольфрама в газовой смеси более, чем в 1,4 р. по сравнению с минимсшьно-рекомендованными значениями, нецелесообразно, так как снижается полнота восстановления исходного гексафторида вольфрама. При наличии на поверхности исходной заготовки дефектов, например трещин, их следует разделать до самого основания трещины, при этом угол разделки должен составлять 90-120 . Если угол разделки менее 90°, то в процессе последующего осаждения вольфрама в корне разделки образуется замкнутая пора приводящая к возникновению трещины в процессе ковки. Разделка под углом более 120 нецелесооб разна из-за большого количества снимаемого материала.