Заготовки и детали высоко эмиссионных электродов

Заготовки и детали высоко эмиссионных электродов из тяжелых сплавов из тяжелых сплавов для использования в вакуумных и газонаполненных приборах электроники



Заготовки и детали высоко эмиссионных электродов из тяжелого сплава



Заготовки высоко эмиссионных электродов из тяжелого сплава Ф27 мм

Основой тяжёлых сплавов является вольфрам, содержание которого может составлять от 76% до 97%. Помимо вольфрама в состав сплавов обычно входят никель, железо и медь, но также могут входить и другие металлы — молибден, кобальт, хром, серебро, а также для придания особых свойств, например высокая эмиссионная способность, оксиды металлов – оксид стронция, оксид бария, оксид иттрия, оксид калия, оксид тория, оксид лантана и др.

Технология получения тяжёлых сплавов основана на методах порошковой металлургии.

Получение тяжёлых сплавов пропиткой пористого вольфрамового каркаса расплавленными металлами основано на затекании в поры жидкой фазы под действием капиллярных сил и образованием беспористого сплава. Пористый каркас получают прессованием и низкотемпературным спеканием вольфрамового порошка.

Помимо получения тяжёлых сплавов пропиткой, может быть использовано жидкофазное спекание прессовок. В этом случае порошки исходных металлов прессуют под давлением 100-200 МПа и спекают в среде водорода или вакуума, или в среде инертных газов. В зависимости от марки сплава температура спекания составляет 1400-1550 °C.

Тяжёлые сплавы характеризуются хорошей обрабатываемостью и могут быть подвергнуты термомеханической обработке. Твёрдость сплавов находится в пределах 20-30 HRC. В случае последующей механико-термической обработки твёрдость может составлять 36-42 HRC. Предел прочности при растяжении составляет от 530 МПа до 1200 МПа, а относительное удлинение 0,1−27%.

Высокая плотность тяжёлых сплавов позволяет им значительно поглощать γ-излучение. Так, при плотности сплава 16,5 г/см3 коэффициент поглощения в 1,5 раза выше чем у свинца, поэтому из них изготавливают защитные экраны и контейнеры для хранения радиоактивных веществ. Из тяжёлых сплавов изготавливают электрические контакты, электроды, роторы гироскопов и гирокомпасов, регуляторы центрифуг, балансиры, маховики колес, противовесы, инерционные грузы, сердечники подкалиберных снарядов

В результате завершенной в 2017 году НИОКР «Эмиссия» при участии МГТУ им.Баумана разработана новая технология и освоены в производстве заготовки высоко эмиссионных электродов из тяжелых сплавов (рис.1) для применения в изделиях плазменной и вакуумной электроники. 

Заготовки высоко эмиссионных электродов из тяжелых сплавов

Рис. 1
Заготовки высоко эмиссионных электродов из тяжелых сплавов


Новая технология производства заготовок высоко эмиссионных электродов из тяжелых сплавов позволила получить более высокие характеристики продукта по сравнению с существующими аналогами.

На рисунке 2 приведен фотографии структур поверхности заготовок электродов, полученных по традиционной технологии (слева) и новой технологии (справа) при увеличении х1000, х5000 (*).

 *- Фотографии сделаны в лаборатории тонких физических методов исследования структуры материалов МГТУ им.Баумана на РЭМ VEGA II LMH


Структура поверхности заготовок электродовСтруктура поверхности заготовок электродов

Структура поверхности заготовок электродовСтруктура поверхности заготовок электродов

Рис. 2
Структура поверхности заготовок электродов,
полученных по традиционной технологии (слева) и новой технологии (справа)

На рис.3 приведены изображения оптической микроскопии шлифов заготовок электродов, полученных по традиционной технологии (слева) и новой технологии (справа).

Структура поверхности (шлифов) заготовок электродовimg51.jpgСтруктура поверхности (шлифов) заготовок электродов

Структура поверхности (шлифов) заготовок электродовСтруктура поверхности (шлифов) заготовок электродов 

Рис. 3
Структура поверхности (шлифов) заготовок электродов,
полученных по традиционной технологии (слева) и новой технологии НПП КУРС (справа)


В таблице 1 приведен сравнительный анализ параметров свойств высоко эмиссионных заготовок тяжелых сплавов, полученных по новой технологии. 


Табл. 1 Сравнительный анализ свойств заготовок

Параметры

Традиционная технология

Новая технология

Плотность, г/см3

12,8

15,3

Общая пористость, %

28

7

Металлографический контроль пористости, %

27,5

7,4

Твердость, HV

310

422

Рис. 3
Относительный прирост показателей качества заготовок
от применения новой технологии 


Созданная в 2017 году лаборатория производства тяжелых сплавов оснащена самым современным оборудованием – вакуумными печами, печью с контролируемой атмосферой, активатором поверхности металлических и неметаллических порошков, высокоэнергетическим помольным оборудованием, шейкером приготовления биндеров, вибростендом гранулирования, автоматическим прессовым оборудованием, системой подготовки и напуска газов, системой кондиционирования с «чистым» притоком воздуха, комплектом контрольного аналитического оборудования.

Лаборатория производства тяжелых сплавовЛаборатория производства тяжелых сплавов

Рис.1
Лаборатория производства тяжелых сплавов


Согласно техническим условиям ТСРН.271210.001 ТУ:

- массовая доля компонентов в материалах высоко эмиссионных заготовок соответствует значениям, приведенным в таблице 2.


Таблица 2 - массовая доля компонентов в материалах заготовок

Марка материала

Массовая доля компонентов, %

W

Y2O3

Sm2O3

BaO

CaO

SrO

Ni

ВоИ5

основа

3,5…6,0

ВоС5

основа

3,8…6,5

ВоС5Н

основа

3,8…6,5

0,02…0,07

ВоБ4Н3

основа

2,5…4,2

2,0…3,6

ВоК3Н3

основа

2,8…4,0

2,0…3,6

ВоСт4Н3

основа

3,0…4,5

2,0…3,6


- относительная плотность заготовок определенных марок материала заготовок соответствует значениям, приведенным в табл. 3.

Таблица 3 - относительная плотность заготовок

Марка материала

Относительная плотность, %,

не менее

ВоИ5

95

ВоС5

93

ВоС5Н

93

ВоБ4Н3

87

- абсолютная плотность заготовок из материалов марок ВоК3Н3 и ВоСт4Н3 - не менее 13,5 г/см3;

- включения оксидной фазы в материалах заготовок распределены равномерно;

- средние размеры включений оксидной фазы в материалах заготовок не превышают 2 мкм;

- размеры зерна вольфрама не превышают 2 мкм.

- средние размеры включений никеля в материалах заготовок не превышают 2 мкм;

- поверхность заготовок имеет равномерный серый металлический цвет без следов окисления;

- на поверхности заготовок из материала марки ВоБ4НЗ допускается наличие белого налета;

- на поверхности заготовок из материала марки ВоКЗНЗ допускается наличие белого налета и наличие темно-серых пятен.

        

В 2018 году «НПП КУРС» освоил в производстве и выпускает серийно высоко эмиссионные электроды из собственных заготовок тяжелых сплавов для изделий вакуумной и плазменной электроники.

Механическая обработка заготовок электродов ведется на токарных CNC-станках с частотой вращения шпинделя до 10000 об./мин с микронной подачей, что позволяет получать поверхность электродов с минимальной шероховатостью и точностью изготовления ±0,01 мм.

На рисунке 5 приведено фото партии изготовленных «НПП КУРС» электродов для газонаполненных разрядников. 

electrod_06.jpgelectrod_07.jpg

Рис.5 Электроды газонаполненных разрядников

Нужна консультация специалиста?

Звоните +7 (8422) 46-43-78
Или оставьте заявку и мы Вам перезвоним!

prorab.jpg

Хващинский
Алексей Валентинович

технолог
инструментального
производства


Заказать звонок

Укажите свой контактный телефон, и мы перезвоним вам в течении 5 минут

Отправить заявку
Прикрепить свои файлы