Volframovi lončki so ognjevzdržne posode, strojno izdelane iz plošče, pločevine in palice iz čistega volframa. Staljene redke zemeljske kovine, kremenčevo steklo in oksidne kristale je treba zadržati brez pobiranja ogljika ali kovin v sledovih, volfram pa je eden redkih materialov, ki preživi to dolžnost. S tališčem blizu 3422 stopinj volfram zagotavlja najvišjo delovno zgornjo mejo med vsemi komercialnimi kovinskimi lončki. Ta vodnik pokriva tri proizvodne poti, razpoložljive stopnje čistosti ter točke dimenzij in kakovosti, ki spadajo v naročilnico.
Zakaj je volfram primeren servis za Crucible
Profil lastnosti za volframov lonček je dobro uveljavljen. Čisti volfram se tali pri približno 3422 stopinjah, vre nad 5500 stopinjami in ima gostoto pri-sobni temperaturi približno 19,25 g/cm3. Toplotna prevodnost je približno 173 W/m·K, koeficient toplotnega raztezanja pa blizu 4,5 x 10-6 /K, kar je nižje od večine ognjevzdržnih kovin. Praktične posledice so enostavne:
Minimalno povešanje ali lezenje, ko se lonček ciklično vrti med sobno temperaturo in 2000 stopinjami ali več.
Zelo nizek parni tlak, zato orodje skoraj nič ne prispeva k atmosferi v peči.
Dobra odpornost proti eroziji zaradi staljenih redkih zemeljskih kovin, oksidnih talin in staljenega stekla.
Brez prenosa ogljika v talino, prednost pred grafitnim orodjem pri rasti kristalov.
Meja je oksidacija. Volfram reagira z zrakom nad približno 400 stopinjami in tvori hlapne okside, zato je za uporabo nad to temperaturo potreben vakuum ali suha atmosfera inertnega plina, kot je argon. Zato so volframovi lončki določeni za vakuumske peči, sintranje inertnega plina in zaprte kristalne-komore za rast, namesto za-taljenje na odprtem zraku.
Primerjava treh proizvodnih poti
Lončki so dobavljeni v sintrani, vtisnjeni in predeni obliki, majhne velikosti pa se proizvajajo tudi s struženjem trdne palice. Vsaka pot ustreza različni kombinaciji premera, debeline stene in stroškov.
| Pot | Začetna zaloga | Tipična debelina stene | Raven stroškov | Najboljše prileganje |
|---|---|---|---|---|
| Sintrano | Volframov prah, vakuumsko ali HIP sintran | 3,0 do 10,0 mm | Najvišje | Veliki premeri, debele stene, visoka toplotna masa |
| Žigosano | Pločevina iz čistega volframa, stisnjena ali globoko vlečena, varjena | 0,5 do 3,0 mm | Najnižja | Plitki talilni lonci srednjega-premera |
| Vrtel | Volframova plošča se vrti čez trn, nato pa se zvari | 1,0 do 4,0 mm | Srednje | Cilindrični lončki z enakomerno steno |
| Strojno obdelan iz palice | Palica iz čistega volframa, stružena na središčih | 2,0 do 8,0 mm, majhni premeri | Najvišje | Laboratorijski in analitski lončki |
Sintrani lončki nimajo zvarov, zaradi česar so najprimernejša izbira, ko je pomembna neprepustna-ali popolnoma enotna struktura. Vrteni in žigosani lončki so varjeni, zato je treba določiti penetrantno -barvilo ali vakuumsko preskušanje tesnosti spoja, kadar koli bo posoda vsebovala staljeno kovino.
Čistost in kakovost plošč
Volfram-razreda Crucible je običajno dobavljen z najmanj 99,95 % W. Višja čistost, do 99,99 %, je na voljo za procese, pri katerih je nekaj delcev na milijon železa, niklja ali molibdena v talini nesprejemljivih. Volframova plošča in pločevina, ki se uporabljata za žigosane in predene poti, sta običajno dobavljena v skladu z ASTM B760, ki določa kemično sestavo ter tolerance dimenzij, ravnost in-razbremenjeno stanje ploščatega izdelka. Sintrani material je običajno certificiran s potrdilom o analizi, podprto z masno spektrometrijo s sijočim praznjenjem ali masno spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo.
Dve dodatni točki spadata v specifikacijo. Najprej je treba nadzorovati notranjo poroznost: sintrana gostota najmanj 19,0 g/cm3 v primerjavi s teoretičnimi 19,25 g/cm3 je praktična sprejemljiva vrednost. Drugič, rekristalizacija je pomembna. Hladno obdelan-volfram začne prekristalizirati v območju od 1200 do 1400 stopinj, popolnoma prekristalizirana struktura pa je bolj krhka pri sobni temperaturi, zato morajo kupci, ki lonček večkrat spreminjajo, navesti-dobavljeno stanje in zrnato strukturo, ki jo pričakujejo.
Tipične mere in tolerance
Zunanji premer: 20 mm do cca 500 mm, odvisno od trase.
Debelina stene: 0,5 mm za štancano pločevino do 10 mm za sintrana telesa.
Višina: do približno 600 mm v enem varjenem ali sintranem kosu.
Toleranca premera: približno ±0,5 mm za vrtljive dele, tesnejše pri dimenzijah tal.
Površinska obdelava: Ra 1,6 do 6,3 µm kot strojno obdelane, polirane notranje površine na zahtevo.
Geometrija dna: ravna, krožna ali polkrogla, z radiji vogalov, dogovorjenimi pred proizvodnjo.
Aplikacije v visoko-temperaturnih panogah
Taljenje redkih zemelj je največja uporaba. Volframovi lončki zadržujejo staljene redke zemeljske kovine in glavne zlitine, ker so odporni na visoko reaktivno talino in ne dodajajo ogljika. Pri proizvodnji kremenčevega stekla vsebujejo talino, ki se kasneje vleče v cevi in palice. Za rast kristalov safirja in drugih oksidov se uporabljajo volframovi lončki in matrice, kjer je kontaminacija taline nesprejemljiva. Elektronsko brizganje in vakuumsko nanašanje uporablja kot vire volframove lončke in izparilne čolne, ki izkoriščajo nizek parni tlak kovine. Sintranje v metalurgiji prahu se iz istega razloga opira na volframove čolne in pladnje.
Kaj navesti na naročilu
Proizvodna pot: sintrana, vtisnjena, predena ali strojno obdelana iz palice.
Čistost: najmanj 99,95 % W ali višja stopnja z navedenimi elementi v sledovih.
Mere: zunanji premer, višina, debelina stene in spodnji profil, vsak s tolerancami.
Brezšivna ali varjena konstrukcija, poleg tega pa je potreben kakršen koli preizkus puščanja ali penetracije-barva.
Končna obdelava površine in ali je treba notranjo površino polirati.
Pogoj ob dobavi: razbremenjen ali kot sintran in predvidena najvišja delovna temperatura.
Embalaža, ki ščiti tanke stene, ker volfram ostane krhek pri sobni temperaturi.
Pogosto zastavljena vprašanja
V: Kakšna je najvišja delovna temperatura volframovega lončka?
V vakuumu ali suhem inertnem plinu se volframovi lončki uporabljajo do približno 2600 stopinj. Na zraku mora obratovanje ostati pod približno 400 stopinjami, ker kovina nad to točko hitro oksidira.
V: Katera proizvodna pot je najcenejša?
Vtisnjeni lončki iz volframove pločevine so običajno najcenejša možnost za plitve dele v območju stene od 0,5 do 3 mm. Sintrana telesa stanejo dražje, vendar odstranijo varjeni šiv in omogočijo veliko debelejše stene.
V: Zakaj volframov lonček med rokovanjem poči?
Volfram je krhek pri sobni temperaturi, zlasti po rekristalizaciji. Običajni vzrok je mehanski udar ali vpenjanje med namestitvijo in ne toplotna okvara. Dvižna oprema in pred{2}}ogrevanje, kjer je praktično, zmanjšata tveganje.
V: Kako se preverja čistost?
S potrdilom o analizi dobavitelja plošče ali prahu, podprto z analizo sledi. Kupci, ki ga potrebujejo, naj zahtevajo podatke masne spektrometrije s sijočim praznjenjem, ki navajajo železo, nikelj, molibden in kisik.
V: Ali je mogoče popraviti poškodovan lonček?
Majhne okvare zvara in lokalne razpoke je včasih mogoče popraviti z varjenjem v komori z inertnim plinom, vendar je popravljeni lonček omejen na nižjo obremenitev. Razpoke, ki gredo skozi zid, običajno pomenijo zamenjavo.
V: Ali volframov lonček spremeni dimenzije po ponavljajočih se ciklih?
Krčenje ni zaskrbljujoče, ker je koeficient toplotnega raztezanja nizek in znaša približno 4,5 x 10-6 /K. Popačenje je bolj verjetno posledica mehanskega ravnanja ali neenakomernega toplotnega gradienta v peči.