Вольфрамовая фольга ВС: технические характеристики и области применения
Вольфрамовая фольга марки ВС — тонколистовой прокат из вольфрама технической чистоты, получаемый методом порошковой металлургии с последующей прокаткой и отжигом. Марка ВС регламентируется ГОСТ 22349-77 и выпускается в виде листов толщиной от 0,05 до 0,6 мм. Содержание основного элемента — не менее 99,9 % W. Плотность материала — 19,2–19,3 г/см, температура плавления — 3410 C. Фольга сохраняет прочность при нагреве до 1600 C в вакууме и до 1200 C в инертной среде.
Технические параметры и физико-механические свойства
Вольфрамовая фольга ВС поставляется в отожжённом состоянии с регламентированной степенью деформации. Предел прочности при растяжении — 600–900 МПа в зависимости от толщины. Относительное удлинение — 2–8 %. Модуль упругости — 390–410 ГПа. Теплопроводность при 20 C — 163–173 Вт/(мК). Коэффициент линейного расширения — 4,3–4,5 10 К. Удельное электрическое сопротивление — 0,055–0,058 Оммм/м.
Марка ВС отличается от ВЧ и ВА повышенным содержанием примесей внедрения, что ограничивает её применение в восстановительных средах при высоких температурах, но обеспечивает достаточную технологичность при штамповке и гибке. Газосодержание: кислород — не более 0,005 %, азот — не более 0,003 %, углерод — не более 0,008 %.
| Толщина, мм | Предел прочности, МПа | Относительное удлинение, % | Ширина, мм | Допуск по толщине, % |
|---|---|---|---|---|
| 0,05 | 750–900 | 2–4 | 50–100 | 10 |
| 0,10 | 700–850 | 3–5 | 80–150 | 8 |
| 0,20 | 650–800 | 4–6 | 100–200 | 7 |
| 0,30 | 620–780 | 5–7 | 150–250 | 6 |
| 0,50 | 600–750 | 6–8 | 200–300 | 5 |
Области применения
Фольга вольфрамовая ВС применяется в условиях, требующих сочетания высокой температуры эксплуатации, минимального газовыделения и стабильности геометрических размеров. Основные направления:
- Экраны и нагреватели высокотемпературных вакуумных печей сопротивления с рабочим пространством до 2000 C.
- Эмиттеры и подложки в электронно-лучевых испарителях установок магнетронного напыления.
- Токоподводы и элементы арматуры газоразрядных ламп высокого давления, включая ксеноновые и металлогалогенные.
- Диафрагмы и фокусирующие электроды в ионно-плазменных источниках и ускорителях частиц.
- Теплозащитные экраны в ракетных двигателях малой тяги и системах терморегулирования космических аппаратов.
- Контакты и электроды в сварочных аппаратах точечной сварки при соединении тугоплавких металлов.
Технология производства и обработки
Исходным сырьём служит вольфрамовый порошок, восстанавливаемый из триоксида водорода. Формование заготовок осуществляется методом холодного прессования с последующим спеканием при 2200–2500 C в водородной среде. Далее следует горячая прокатка при 1400–1600 C и многопроходная холодная прокатка с промежуточными отжигами при 1100–1300 C в вакууме. Фольга марки ВС подвергается химическому травлению для удаления поверхностных загрязнений и оксидных плёнок.
Механическая обработка фольги ВС включает резку лазером или электроэрозионным методом, штамповку при комнатной температуре с предварительным нагревом до 200–400 C для снижения хрупкости, а также гибку по радиусу не менее двух толщин листа. Сварка выполняется аргонодуговым методом в камере с контролируемой атмосферой или электронно-лучевой сваркой в вакууме.
Условия эксплуатации и ограничения
Вольфрамовая фольга ВС сохраняет работоспособность в вакууме при остаточном давлении не выше 10 Па и в среде инертных газов (аргон, гелий). При нагреве выше 400 C на воздухе происходит интенсивное окисление с образованием летучего триоксида вольфрама. В водородной среде при температуре свыше 1000 C возможно образование вольфрамовых бронз и охрупчивание. Рекристаллизация начинается при 1200–1300 C, что приводит к снижению пластичности.
Вопросы и ответы
Какое содержание вольфрама соответствует марке ВС?
Массовая доля вольфрама — не менее 99,9 %. Основные примеси: кислород, азот, углерод, железо, молибден. Суммарное содержание примесей не превышает 0,1 %.
При какой температуре можно эксплуатировать фольгу ВС без потери свойств?
В вакууме — до 1600 C, в инертной среде — до 1200 C. На воздухе предельная рабочая температура не превышает 400 C из-за активного окисления.
Чем марка ВС отличается от ВЧ и ВА?
Марка ВС содержит больше примесей внедрения по сравнению с ВЧ (чистый) и ВА (особо чистый). Это снижает стоимость, но ограничивает применение в восстановительных средах и при высоких температурах.
Какой стандарт регламентирует поставку вольфрамовой фольги ВС?
ГОСТ 22349-77 устанавливает сортамент, технические требования, методы испытаний и правила приёмки вольфрамового проката, включая фольгу марки ВС.
