Производство и применение танталовых пластин
Танталовые пластины — это листовые материалы, изготовленные из металла тантала. Процесс их производства является технологически сложным, и конечный продукт играет решающую роль во многих высокотехнологичных областях производства благодаря своим превосходным комплексным характеристикам. Производство танталовых пластин — это процесс точной механической обработки от порошка или слитка до готового изделия, в основном с использованием двух методов: порошковой металлургии и литья слитков. Ключевым моментом является контроль чистоты и микроструктуры.
Подготовка сырья: Порошковая металлургия включает изостатическое прессование и вакуумное высокотемпературное спекание порошка тантала высокой чистоты для образования пластин. Литье слитков: Слитки тантала высокой чистоты получают с помощью таких процессов, как вакуумная электронно-лучевая плавка (ЭЛМ). Получение сырья высокой чистоты имеет основополагающее значение для обеспечения характеристик танталовых пластин. Пластическая обработка: Горячая обработка: После нагрева выполняются ковка и горячая экструзия для создания заготовок. Холодная/горячая прокатка: Проводится многопроходная прокатка с точным контролем толщины. В процессе требуется промежуточный отжиг для устранения упрочнения. Это ключевой этап, определяющий размер, форму и внутреннюю структуру танталовой пластины. Например, при изготовлении широких танталовых пластин необходим точный контроль скорости прохода и общей скорости обработки. Термообработка с вакуумным отжигом: Отжиг для снятия напряжений и отжиг готового изделия проводятся в вакууме или защитной атмосфере для устранения внутренних напряжений, контроля размера зерна и конечных свойств. Например, отжиг при чрезвычайно высоких температурах (например, выше 1950℃) и в вакууме позволяет получить танталовую фольгу с определенной кристаллической ориентацией (например, кристаллические плоскости (110)) для использования в специальных электронных устройствах. Чистовая обработка и контроль: Шлифовка поверхности, травление, механическая полировка и т. д. Обеспечивают чистоту поверхности и точность размеров танталовых пластин, а также проводят строгие испытания химического состава и механических свойств.
Области применения: Химическая защита и защита от коррозии: Это один из крупнейших рынков сбыта танталовых пластин. Благодаря своей чрезвычайно высокой коррозионной стойкости — устойчивости к соляной кислоте, азотной кислоте и даже царской воде — танталовые пластины используются для производства теплообменников, реакторов, башен и трубопроводов для работы с различными высококоррозионными средами. Хотя первоначальные инвестиции в оборудование высоки, длительный срок службы и низкие затраты на техническое обслуживание делают его весьма конкурентоспособным.
Медицинская область: Тантал известен как «биосовместимый металл», поскольку он хорошо совместим с тканями человека. Поэтому танталовые пластины используются для производства пластин для восстановления черепа, ортопедических имплантатов и хирургических инструментов. Высокочистые мелкозернистые танталовые пластины являются ключевым материалом в электронной и полупроводниковой промышленности для производства мишеней для полупроводникового магнетронного распыления, используемых для нанесения тонких пленок на чипы. Тантал также используется в производстве электродов электронных ламп и компонентов конденсаторов.
В высокотемпературных условиях, благодаря температуре плавления до 2996 °C, танталовые пластины используются в качестве нагревательных элементов, теплозащитных экранов и опорных компонентов в высокотемпературных вакуумных печах. Кроме того, он используется в качестве добавки в никелевых суперсплавах для улучшения свойств сплавов. В других областях применения используется его превосходная пластичность; танталовые пластины могут использоваться для изготовления лабораторной утвари, такой как тигли и чашки Петри, методом штамповки и глубокой вытяжки, или для изготовления высокоточных компонентов, таких как наконечники ручек и фильеры.