Основное сырье, используемое для вольфрамовых тиглей

Вольфрамовые тигли — это высокотемпературные-контейнеры, используемые в основном при выращивании кристаллов сапфира, печах для монокристаллического-кремния, вакуумном нанесении покрытий и компонентах высоко-печных печей. Их производство начинается из вольфрамового порошка, который перед прессованием и спеканием должен соответствовать строгим требованиям к чистоте и размеру частиц.

1. Сырье: вольфрамовый порошок.

Чистота:обычно больше или равно 99,95% Вт; более высокие марки (99,99%) используются в сложных условиях, когда металлические примеси могут загрязнять расплав.

Размер частиц:Размер частиц FSSS обычно контролируют в диапазоне примерно 1-5 микрон, в зависимости от способа прессования и спекания.

Содержание кислорода:поддерживается на низком уровне (обычно меньше или равно 0,1%), чтобы избежать пористости и потери свойств спеченного изделия.

Добавки:небольшие добавки (например, легирование калием-алюминием-кремнием в некоторых изделиях для ламп-класса) могут использоваться для особых требований к зернистой-структуре; В стандартных тиглях обычно используется нелегированный порошок.

2. Формирование маршрутов

Для вольфрамовых тиглей используются два основных маршрута:

Спеченные тигли:порошок прессуется (изостатическое или штамповое прессование) и спекается при высокой температуре (обычно 2200-2400 градусов) в плотное тело; подходит для средних размеров и более низкой стоимости.

Катаные/кованые тигли:спеченные заготовки обрабатываются ковкой и прокаткой в ​​лист, который затем формуется и сваривается в тигли; применяется при больших размерах и повышенной механической надежности.

3. Прокатка вольфрамовых листов (типовые параметры)

Поскольку вольфрам обладает очень высокой стойкостью к деформации, для прокатки требуются специальные материалы валков и предварительный нагрев. Приведенные ниже значения являются типичными для заводской практики и различаются в зависимости от оборудования и продукта:

Предварительный нагрев валков: 100-350 градусов в зависимости от условий прокатки.

Относительная плотность заготовки (фактическая/теоретическая): перед работой должна превышать 90%; лучшая удобоукладываемость на уровне 92-94%.

Горячая-вырубка (пробой): 1350-1500 градусов; неправильные параметры могут привести к расслоению заготовки.

Теплая прокатка: начинается около 1200 градусов; горячекатаный лист толщиной 8 мм-может быть уменьшен примерно до 0,5 мм путем теплой прокатки.

Прокат фольги: тонкий лист (например, 0,5 мм) становится хрупким при комнатной температуре или выше из-за высокой температуры перехода от пластичного-к-хрупкости; прокатку до 0,2 мм производят при температуре 200-500 градусов.

Смазка: на более позднем этапе покрытия из графита или дисульфида молибдена улучшают равномерность нагрева и уменьшают трение.

Во время прокатки тело рулона может изгибаться под действием высокого сопротивления деформации, что приводит к изменению толщины по ширине; замена валков или станов также может вызвать растрескивание из-за неравномерной деформации.

4. Качество и рекомендации по применению

Проверьте плотность спекания, зернистую структуру и целостность поверхности; для сварных тиглей требуются прочные, герметичные-плотные сварные швы.

Температура эксплуатации вольфрамовых тиглей обычно превышает 2000 градусов в вакууме или инертной атмосфере; Пределы окисления используются в воздухе при температуре выше 400-500 градусов.

Область применения: выращивание сапфиров (печи Киропулоса и HEM), вытягивание кристаллов кремния, высоко-температурное спекание и процессы нанесения покрытий.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используются вольфрамовые тигли?Вольфрамовые тигли — это высокотемпературные-контейнеры, используемые в основном при выращивании кристаллов сапфира, печах для монокристаллического-кремния, вакуумном нанесении покрытий и компонентах высоко-печных печей. Поскольку они работают в экстремальных температурных условиях, их производство начинается из вольфрамового порошка, который должен соответствовать строгим требованиям к чистоте и размеру частиц-.

Каким характеристикам должно соответствовать сырье вольфрамового порошка?Чистота порошка обычно составляет 99,95% W или выше, при этом классы 99,99% предназначены для применений, где металлические примеси могут загрязнять расплав. Размер частиц FSSS обычно контролируется в диапазоне примерно 1-5 микрон в зависимости от способа прессования и спекания, содержание кислорода поддерживается на низком уровне, обычно 0,1% или менее, чтобы избежать пористости и потери свойств спеченного изделия, а в стандартных тиглях обычно используется нелегированный порошок.

Каковы два основных пути формирования вольфрамовых тиглей?Спеченные тигли производятся путем прессования (изостатического или штампового прессования) и спекания при высокой температуре, обычно 2200–2400 градусов Цельсия, с получением плотного тела, которое подходит для средних размеров и имеет меньшую стоимость. Прокатные или кованые тигли изготавливаются из спеченных заготовок, которые куют и раскатывают в лист, а затем формуют и сваривают, что является путем достижения больших размеров и более высокой механической надежности.

Почему прокатка вольфрамовой пластины затруднена?Вольфрам обладает очень высокой стойкостью к деформации, поэтому для прокатки необходимы специальные материалы валков и предварительный подогрев. Типичная практика стана включает предварительный нагрев валков при температуре 100-350 градусов Цельсия, относительную плотность заготовки выше 90 % (наилучшая обрабатываемость при 92-94 %), пробой горячей прокатки при 1350–1500 градусах Цельсия, когда неправильные параметры могут вызвать расслоение, и теплую прокатку при температуре около 1200 градусов Цельсия, которая может уменьшить толщину горячекатаного листа толщиной 8 мм примерно до 0,5 мм.

Как сворачивают тонкую вольфрамовую фольгу?Тонкий лист толщиной 0,5 мм является хрупким при комнатной температуре или около нее из-за высокой температуры перехода вольфрама от пластичного-к-хрупкому, поэтому прокатку до толщины 0,2 мм выполняют при 200–500 градусах C. На более поздней стадии в качестве смазки используются покрытия из графита или дисульфида молибдена для улучшения равномерности нагрева и уменьшения трения.

Какие проверки качества и ограничения по эксплуатации применяются к вольфрамовым тиглям?Необходимо проверять плотность спекания, зернистую структуру и целостность поверхности, а сварные тигли требуют прочных, герметичных-герметичных сварных швов. Рабочая температура обычно превышает 2000 градусов Цельсия в вакууме или инертной атмосфере, тогда как окисление ограничивает использование воздуха при температуре выше 400-500 градусов Цельсия; типичными применениями являются рост сапфиров в печах Киропулоса и HEM, вытягивание кристаллов кремния, а также процессы высокотемпературного спекания и нанесения покрытий.