Вольфрамовая фольга ВА-ПК: технические характеристики и применение
Вольфрамовая фольга марки ВА-ПК — тонколистовой прокат из вольфрама вакуумной плавки, полученный методом порошковой металлургии с последующей прокаткой и химическим полированием поверхности. Марка ВА-ПК расшифровывается как вольфрам, полученный вакуумно-дуговым переплавом, пластически деформированный, с полированной поверхностью. Содержание основного элемента — не менее 99,95 % W. Плотность материала — 19,1–19,3 г/см, температура плавления — 3410 C, температура начала рекристаллизации — 1200–1400 C в зависимости от степени деформации.
Фольга ВА-ПК поставляется толщиной от 0,02 до 0,5 мм, шириной до 300 мм и длиной до 1000 мм. Предел прочности при растяжении в деформированном состоянии — 800–1100 МПа, относительное удлинение — 2–8 %. Модуль упругости — 400–410 ГПа. Твёрдость по Виккерсу — 350–450 HV. Коэффициент линейного термического расширения — 4,5 10 К при 20 C. Теплопроводность — 173 Вт/(мК).
Технологические особенности марки ВА-ПК
Ключевое отличие ВА-ПК от других марок вольфрамовой фольги — сочетание вакуумно-дугового переплава шихты и финишного химического полирования. Вакуумно-дуговой переплав обеспечивает низкое содержание газовых примесей: кислород — не более 0,005 %, азот — не более 0,003 %, водород — не более 0,001 %. Химическое полирование удаляет поверхностный деформированный слой и микротрещины, формируя зеркальную поверхность с шероховатостью Ra 0,1 мкм.
Фольга ВА-ПК сохраняет пластичность при комнатной температуре благодаря мелкозернистой структуре с размером зерна 5–15 мкм. Это позволяет выполнять гибку, штамповку и резку без предварительного нагрева при толщине до 0,1 мм. При толщине свыше 0,2 мм рекомендуется подогрев до 200–400 C для предотвращения хрупкого разрушения.
Типоразмеры и механические параметры
| Толщина, мм | Ширина, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Шероховатость Ra, мкм |
|---|---|---|---|---|
| 0,02–0,05 | до 100 | 900–1100 | 2–4 | 0,05 |
| 0,05–0,1 | до 150 | 850–1050 | 3–6 | 0,08 |
| 0,1–0,2 | до 200 | 800–1000 | 4–8 | 0,1 |
| 0,2–0,5 | до 300 | 750–950 | 5–10 | 0,1 |
Области применения
- Эмиттеры и катоды в электронно-лучевых пушках установок электронно-лучевой сварки и напыления.
- Экраны и теплозащитные элементы в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления с рабочичей температурой до 2500 C.
- Мишенные узлы в магнетронных распылительных системах для нанесения вольфрамовых покрытий в микроэлектронике.
- Токоподводы и контактные элементы в дуговых газоразрядных лампах высокого давления.
- Диафрагмы и коллиматоры в рентгеновской аппаратуре и ускорителях заряженных частиц.
- Подложки для эпитаксиального роста в установках MOCVD и HVPE при производстве нитридных гетероструктур.
Условия эксплуатации и совместимость
Фольга ВА-ПК работоспособна в вакууме не хуже 1 10 Па и в инертных средах (аргон, гелий) при температурах до 2000 C без потери механической целостности. В окислительных средах при температуре выше 400 C наблюдается интенсивное образование летучего триоксида вольфрама WO, что требует защитной атмосферы или вакуумирования. Материал совместим с керамикой на основе оксида алюминия и нитрида бора при пайке твердыми припоями на основе меди и серебра.
При монтаже фольги ВА-ПК в узлы электронно-оптических систем применяется точечная сварка в среде аргона или лазерная сварка. Для крепления к металлическим держателям из молибдена и тантала используется диффузионная сварка при 1400–1600 C в вакууме. Резка осуществляется электроэрозионным методом или лазером с длиной волны 1064 нм.
Вопросы и ответы
Чем марка ВА-ПК отличается от ВА?
ВА-ПК дополнительно проходит химическое полирование, обеспечивающее шероховатость Ra 0,1 мкм и удаление поверхностного дефектного слоя. Марка ВА поставляется после прокатки без финишного травления.
При какой минимальной толщине фольга ВА-ПК сохраняет герметичность?
Герметичность при вакуумной плотности обеспечивается начиная с толщины 0,05 мм. При меньшей толщине возможна микропористость, требующая проверки гелиевым течеискателем.
Допускается ли отжиг фольги ВА-ПК для снятия напряжений?
Да, отжиг проводится в вакууме не хуже 1 10 Па при 900–1100 C в течение 1–2 часов. Превышение 1200 C вызывает рекристаллизацию и охрупчивание.
Какая максимальная рабочая температура фольги ВА-ПК в вакууме?
В вакууме фольга сохраняет механические свойства до 2000 C. В инертной среде аргона — до 1800 C. В окислительной среде — не выше 400 C.
