Вольфрамовые пластины ГОСТ 17163-90: технические характеристики и применение
Вольфрамовые пластины по ГОСТ 17163-90 — это деформированные полуфабрикаты из металлического вольфрама технической чистоты, изготовленные методами порошковой металлургии с последующей прокаткой и отжигом. Стандарт регламентирует размерный сортамент, предельные отклонения, состояние поставки и марки исходного сырья. Пластины выпускаются толщиной от 0,1 до 10 мм и шириной до 300 мм; длина определяется по согласованию с потребителем. Плотность готового проката составляет 19,1–19,3 г/см, что соответствует остаточной пористости не более 1–2 %.
Марки и состояние поставки
ГОСТ 17163-90 распространяется на пластины из вольфрама марок ВЧ, ВТ и ВМ, различающихся содержанием примесей и способом получения. Состояние поверхности и термообработка фиксируются в заказе:
- ВЧ — вольфрам чистый с суммарным содержанием примесей не более 0,05 %;
- ВТ — вольфрам технический, допускается повышенное содержание кремния и углерода;
- ВМ — вольфрам с молибденовой лигатурой для повышения жаропрочности;
- без отжига (нагартованные) — повышенная твёрдость и прочность;
- отожжённые — снятие внутренних напряжений после прокатки;
- шлифованные — чистота поверхности Ra 1,6 мкм, точность по толщине 0,05 мм.
Физико-механические свойства
Вольфрамовые пластины сохраняют работоспособность в восстановительной и инертной среде до 2500 C; на воздухе интенсивное окисление начинается выше 600 C. Температура плавления вольфрама — 3422 C, модуль упругости — 410 ГПа, теплопроводность при 20 C — 173 Вт/(мК). Пластины обладают низким температурным коэффициентом линейного расширения — 4,510 К, что важно при сопряжении с керамикой и графитом в узлах высокотемпературных печей.
| Марка | Толщина, мм | Предел прочности, МПа | Твёрдость HV | Применение |
|---|---|---|---|---|
| ВЧ | 0,1–0,5 | 800–1100 | 400–480 | Экраны, мишени |
| ВЧ | 1,0–3,0 | 700–950 | 380–450 | Тигли, подложки |
| ВТ | 2,0–5,0 | 600–850 | 350–420 | Электроды, экраны |
| ВМ | 3,0–10,0 | 550–800 | 320–400 | Оснастка, нагреватели |
Технология получения
Исходное сырьё — вольфрамовый порошок с чистотой 99,95 %. Формование заготовок выполняют холодным изостатическим прессованием, спекание проводят при 2200–2400 C в водороде. Далее следует горячая прокатка при 1400–1600 C и промежуточные отжиги для снятия наклёпа. Финальная операция — механическая обработка: шлифование, полирование или электроэрозионная резка по контуру. Такая схема обеспечивает равноосную мелкозернистую структуру с размером зерна 10–30 мкм.
Области применения
Пластины востребованы в узлах, где требуется сочетание тугоплавкости, эрозионной стойкости и стабильности геометрии при циклическом нагреве:
- экраны и тепловые узлы вакуумных печей сопротивления и установок электронно-лучевой плавки;
- мишени магнетронного распыления для нанесения барьерных слоёв в микроэлектронике;
- подложки и держатели в установках ионной имплантации и лазерной резки;
- электроды контактной сварки и элементы газоразрядных ламп;
- оснастка для горячего прессования тугоплавких порошков и спекания керамики;
- детали рентгеновских трубок и коллиматоров в дефектоскопии.
Приёмка и контроль качества
Партия сопровождается сертификатом с указанием марки, размеров, химического состава и результатов контроля. Проверяют геометрию (толщину, ширину, отклонение от плоскостности), макро- и микроструктуру, отсутствие расслоений и трещин. Плотность определяют гидростатическим взвешиванием, твёрдость — по Виккерсу. Пластины поставляются в отожжённом или нагартованном состоянии, упакованными в индивидуальную тару с защитой от влаги.
Вопросы и ответы
Какая максимальная рабочая температура вольфрамовых пластин по ГОСТ 17163-90?
В инертной или восстановительной среде — до 2500 C. На воздухе без защитного покрытия эксплуатация ограничена 600 C из-за интенсивного окисления.
Чем отличаются марки ВЧ и ВТ?
Марка ВЧ содержит не более 0,05 % примесей и применяется в микроэлектронике и вакуумной технике. ВТ допускает повышенное содержание кремния и углерода и используется в менее критичных узлах нагрева и оснастки.
Какой допуск по толщине обеспечивает стандарт?
Для шлифованных пластин предельное отклонение составляет 0,05 мм при толщине до 1 мм и 0,1 мм при толщине свыше 3 мм. Для нешлифованного проката допуски расширяются.
Можно ли обрабатывать пластины механически?
Да, но вольфрам обладает высокой твёрдостью и хрупкостью. Применяют алмазный инструмент, электроэрозионную или лазерную резку; точение и фрезерование требуют твёрдосплавного инструмента и обильного охлаждения.
