元素 | C | O | N | H | Fe | Mo | Nb | Ni | Si | Ti | W |
R05200 (%,Max) | 0.01 | 0.015 | 0.01 | 0.0015 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.01 | 0.005 | 0.01 | 0.05 |
R05400 (%,Max) | 0.01 | 0.03 | 0.01 | 0.0015 | 0.01 | 0.02 | 0.1 | 0.01 | 0.005 | 0.01 | 0.05 |
切削加工
车削:是最常见的加工方式之一。将钽坯料(如钽棒或钽锭)固定在车床上,通过旋转坯料,使用刀具对其进行切削,从而获得圆柱形状或带有圆柱特征的钽加工件。例如,在制造钽轴、钽销等零件时,车削工艺可以精确控制零件的直径、长度和表面粗糙度。由于钽的硬度较高,车削时需要选择合适的刀具材料(如硬质合金刀具),并且要合理控制切削参数,如切削速度、进给量和切削深度,以防止刀具过度磨损和加工件表面质量下降。
铣削:利用铣床使刀具旋转,同时工件作进给运动,对钽材料进行切削加工。铣削可以制造出具有平面、沟槽、齿形等复杂形状的钽加工件。比如,在制造钽板上的特定形状的槽或钽齿轮等零件时,铣削工艺发挥着重要作用。在铣削钽材料时,同样要考虑钽的特性来选择刀具和合适的铣削参数,如采用高速钢刀具或硬质合金刀具,并根据加工要求调整铣削速度、进给量和铣削深度。
钻削和镗削:用于在钽材料上加工孔。钻削主要用于加工较小的孔,通过钻头的旋转和轴向进给来完成。镗削则是对已有的孔进行进一步的精密加工,以提高孔的尺寸精度、形状精度和表面质量。在钻削和镗削钽材料时,要注意钽的韧性和硬度,选择合适的钻头和镗刀,并且合理控制切削参数,防止孔壁出现撕裂、粗糙度大等问题。例如,在制造钽管或带有高精度孔的钽零件时,这些工艺是必不可少的。
锻造加工
自由锻造:将钽坯料(通常是钽锭)加热到合适的锻造温度(一般在 1200 - 1500℃之间),然后使用锻造设备(如空气锤、液压机等)对其施加压力,使其产生塑性变形。自由锻造可以改变钽坯料的形状,如将钽锭锻造成简单的块状、轴状等形状。这种工艺可以改善钽材料的内部组织结构,提高其力学性能,如强度和韧性。例如,对于一些大型的钽加工件,如果需要较高的强度,自由锻造是一种有效的预处理工艺。
模锻:将加热后的钽坯料放置在具有特定形状的模具中,通过压力使其充满模具型腔,从而获得与模具形状一致的加工件。模锻可以制造出形状复杂、尺寸精度较高的钽零件,如钽齿轮、钽连杆等。与自由锻造相比,模锻的优点是能够精确控制零件的形状和尺寸,生产效率也相对较高,但模具成本较高,适用于批量生产。
轧制加工
热轧:对于钽板坯或钽棒坯等坯料,将其加热到适当的温度(1000 - 1300℃左右)后进行轧制。热轧可以减小坯料的厚度或直径,同时改善材料的组织结构,使其更加致密均匀。例如,在制造钽板时,热轧工艺可以将较厚的钽板坯轧制成符合要求的薄板,并且能够提高钽板的强度和韧性。在热轧过程中,需要控制好轧制速度、压下量等参数,以保证钽加工件的质量。
冷轧:在常温或较低温度下对钽材料进行轧制。冷轧主要用于提高钽加工件的尺寸精度和表面质量,通常在热轧之后进行。例如,对热轧后的钽板进行冷轧,可以进一步减小板厚,并且使钽板的表面更加光滑。冷轧时要注意控制轧制压力和变形程度,避免材料出现裂纹等缺陷。
焊接加工
氩弧焊:是钽加工件焊接中常用的方法之一。氩弧焊利用氩气作为保护气体,在焊接过程中防止钽与空气中的氧气、氮气等发生反应。在焊接钽材料时,需要选择合适的钽焊丝,并且要精确控制焊接电流、电压和焊接速度等参数。例如,在连接钽管或钽板时,氩弧焊可以保证焊接质量,使焊接接头具有良好的强度和耐腐蚀性。
电子束焊接:利用高速电子束聚焦在焊接部位产生的高热量进行焊接。这种焊接方法可以精确控制焊接区域的能量输入,焊接速度快,热影响区小,适用于对焊接质量要求极高的钽加工件。例如,在航空航天领域的一些钽零部件的制造中,电子束焊接可以有效地连接复杂形状的钽零件,并且保证焊接后的零件性能不受影响。
粉末冶金加工
混粉与压制:将钽粉末与其他合金元素粉末(如果需要制造钽合金加工件)按照一定的比例混合均匀。然后,将混合粉末放入模具中,在一定的压力下进行压制,使其成为具有一定形状和密度的坯体。例如,在制造一些形状复杂、用传统加工方法难以制造的钽零件(如带有内部多孔结构的零件)时,粉末冶金的压制工艺可以实现坯体的初步成型。
烧结:将压制后的坯体在高温下进行烧结,使粉末颗粒之间形成冶金结合,从而提高坯体的强度和密度。烧结温度一般根据钽粉的特性和零件的要求而定,通常在 1800 - 2200℃之间。通过烧结,可以得到具有较高强度和良好性能的钽加工件。在烧结过程中,还可以通过控制气氛(如真空烧结或在惰性气体保护下烧结)来进一步提高零件的质量。
电子工业
钽电容器外壳和内部结构件:利用钽的高介电常数和良好的化学稳定性,加工成钽电容器的外壳和内部电极等结构。例如,通过冲压和焊接工艺将钽加工成适合电容器的小型外壳,内部电极则可以通过蚀刻和化学沉积等工艺在钽加工件上完成。
电子设备的散热片和导热部件:钽加工件的良好导热性使其可用于制造电子设备的散热片。通过铣削、切割等工艺将钽材料制成特定形状的散热片,安装在电子元件(如 CPU、GPU 等)上,有效地散发电子设备产生的热量。
化工行业
化工反应釜的内衬和搅拌器部件:钽的耐腐蚀性使其成为化工反应釜内衬的理想材料。通过轧制、焊接等工艺将钽加工成反应釜内衬板,并且可以制造与内衬配套的搅拌器部件(如钽搅拌桨),确保在腐蚀性化学介质的反应环境中,反应釜和搅拌器能够长期稳定运行。
化工管道系统的特殊管件:在化工管道中,对于输送强腐蚀性介质的部分,通过锻造、焊接等工艺制造钽管件(如弯头、三通等),将其安装在管道系统中,提高管道的耐腐蚀性,减少维护和更换成本。
航空航天领域
航空发动机的高温部件和结构件:利用钽的高熔点和耐高温性能,加工成航空发动机中的火焰稳定器、涡轮叶片的涂层等部件。例如,通过喷涂工艺将钽加工成的粉末或丝材制成涂层,涂覆在涡轮叶片表面,提高叶片的耐高温和抗腐蚀性能。
航天器的热管理系统和结构部件:在航天器的热管理系统中,钽加工件可作为散热管道或热交换器的部件。通过轧制、焊接等工艺制造适合航天器使用的钽管道,帮助调节航天器内部的温度。同时,钽加工件也可以作为航天器的一些结构部件,利用其高强度和低密度的特点,减轻航天器的重量。
医疗领域
医疗器械的植入部件和手术器械:钽的生物相容性好,通过精密加工制成各种医疗器械的植入部件,如人工关节、牙种植体等。这些植入部件通过锻造、切削等工艺制造,并且要经过严格的表面处理,以确保其在人体内部能够与组织良好结合,减少排异反应。同时,钽加工件也用于制造手术器械,如手术刀、镊子等,利用其耐腐蚀性和良好的机械性能,提高手术器械的质量。
能源领域
核能反应堆的部件:在核能领域,钽加工件可用于制造核反应堆中的控制棒、燃料元件的包壳等部件。通过锻造、焊接等工艺将钽加工成符合反应堆要求的形状和尺寸,利用其对中子的吸收特性和耐腐蚀性,确保核反应堆的安全运行。
新能源设备的零部件:在太阳能、风能等新能源设备中,钽加工件也有一定的应用。例如,在太阳能光伏发电设备中,钽加工件可以作为电池板的连接部件,利用其良好的导电性和耐腐蚀性,提高设备的性能和寿命。在风力发电设备中,钽加工件可以用于制造发电机的部分零部件,如导电环等,提高发电机的可靠性。