Principais matérias-primas utilizadas para cadinhos de tungstênio

Cadinhos de tungstênio são recipientes de alta-temperatura usados ​​principalmente em crescimento de cristal de safira, fornos de-cristal único de silício, revestimento a vácuo e componentes de fornos de alta-temperatura. Sua fabricação começa a partir do pó de tungstênio, que deve atender a rigorosos requisitos de pureza e{4}tamanho de partícula antes da prensagem e sinterização.

1. Matéria-prima: Pó de tungstênio

Pureza:normalmente maior ou igual a 99,95% W; graus mais altos (99,99%) são usados ​​para aplicações exigentes onde impurezas metálicas podem contaminar o fundido.

Tamanho de partícula:O tamanho das partículas de FSSS é geralmente controlado na faixa de cerca de 1 a 5 mícrons, dependendo da rota de prensagem e sinterização.

Conteúdo de oxigênio:mantido baixo (normalmente menor ou igual a 0,1%) para evitar porosidade e perda de propriedade no corpo sinterizado.

Aditivos:pequenas adições (por exemplo, dopagem de potássio-alumínio-silício em alguns produtos-para lâmpadas) podem ser usadas para requisitos específicos de estrutura-de grãos; os graus padrão de cadinho normalmente usam pó não dopado.

2. Formando Rotas

Duas rotas principais são usadas para cadinhos de tungstênio:

Cadinhos sinterizados:o pó é prensado (prensagem isostática ou matriz) e sinterizado em alta temperatura (normalmente 2.200-2.400 graus) em um corpo denso; adequado para tamanhos moderados e menor custo.

Cadinhos laminados/forjados:os tarugos sinterizados são trabalhados por forjamento e laminação em chapas, que são então formadas e soldadas em cadinhos; usado para tamanhos grandes e maior confiabilidade mecânica.

3. Laminação de placas de tungstênio (parâmetros típicos)

Como o tungstênio tem uma resistência à deformação muito alta, a laminação requer materiais de rolo especiais e pré-aquecimento. Os valores abaixo são práticas típicas da fábrica e variam de acordo com o equipamento e o produto:

Pré-aquecimento do rolo: 100-350 graus dependendo das condições de rolamento.

Densidade relativa do tarugo (real/teórica): deve ultrapassar 90% antes do trabalho; melhor trabalhabilidade em 92-94%.

Supressão por laminação a quente (detalhamento): 1350-1500 graus; parâmetros inadequados podem causar delaminação do tarugo.

Laminação a quente: começa em torno de 1200 graus; uma placa laminada-a quente de 8 mm pode ser reduzida para cerca de 0,5 mm por laminação a quente.

Laminação de folhas: folhas finas (por exemplo, 0,5 mm) são quebradiças na temperatura ambiente ou acima dela devido à alta temperatura de transição dúctil-para{4}}frágil; a laminação para 0,2 mm é realizada a 200-500 graus.

Lubrificação: na fase posterior, os revestimentos de grafite ou dissulfeto de molibdênio melhoram a uniformidade do aquecimento e reduzem o atrito.

Durante a laminação, o corpo do rolo pode dobrar sob a alta resistência à deformação, causando variação de espessura ao longo da largura; a troca de rolos ou moinhos também pode induzir rachaduras devido à deformação irregular.

4. Notas de qualidade e aplicação

Inspecione a densidade do sinterizado, a estrutura dos grãos e a integridade da superfície; cadinhos soldados exigem soldas sólidas e-à prova de vazamentos.

A temperatura de serviço para cadinhos de tungstênio é normalmente acima de 2.000 graus em vácuo ou atmosferas inertes; a oxidação limita o uso no ar acima de cerca de 400-500 graus.

Aplicações: crescimento de safira (fornos Kyropoulos e HEM), extração de cristais de silício, processos de sinterização e revestimento em alta-temperatura.

Perguntas frequentes

Para que são usados ​​os cadinhos de tungstênio?Cadinhos de tungstênio são recipientes de alta-temperatura usados ​​principalmente em crescimento de cristal de safira, fornos de-cristal único de silício, revestimento a vácuo e componentes de fornos de alta-temperatura. Por operarem sob condições térmicas extremas, sua fabricação começa a partir do pó de tungstênio, que deve atender a rigorosos requisitos de pureza e tamanho de partícula.

Quais especificações a matéria-prima em pó de tungstênio deve atender?A pureza do pó é normalmente de 99,95% W ou superior, com graus de 99,99% reservados para aplicações onde impurezas metálicas podem contaminar o fundido. O tamanho da partícula FSSS é geralmente controlado na faixa de cerca de 1-5 mícrons, dependendo da rota de prensagem e sinterização, o teor de oxigênio é mantido baixo, normalmente 0,1% ou menos, para evitar porosidade e perda de propriedade no corpo sinterizado, e os graus padrão de cadinho normalmente usam pó não dopado.

Quais são as duas principais rotas de formação de cadinhos de tungstênio?Os cadinhos sinterizados são produzidos por prensagem (prensagem isostática ou matriz) e sinterização em alta temperatura, normalmente 2.200-2.400 graus C, em um corpo denso, que se adapta a tamanhos moderados a um custo mais baixo. Os cadinhos laminados ou forjados partem de tarugos sinterizados que são forjados e laminados em chapa e depois formados e soldados, que é o caminho para tamanhos grandes e maior confiabilidade mecânica.

Por que é difícil enrolar placas de tungstênio?O tungstênio tem uma resistência à deformação muito alta, portanto, a laminação requer materiais de rolo especiais e pré-aquecimento. A prática típica de usinagem inclui pré-aquecimento do rolo a 100-350°C, uma densidade relativa do tarugo acima de 90% (melhor trabalhabilidade a 92-94%), ruptura da laminação a quente a 1350-1500°C, onde parâmetros inadequados podem causar delaminação, e laminação a quente de cerca de 1200°C, que pode reduzir uma placa laminada a quente de 8 mm para cerca de 0,5 mm.

Como é enrolada uma folha fina de tungstênio?Chapas finas como 0,5 mm são quebradiças na temperatura ambiente ou próximas a ela devido à alta temperatura de transição dúctil-para{2}}frágil do tungstênio, portanto, a rolagem até 0,2 mm é realizada a 200-500 graus C. No estágio posterior, revestimentos de grafite ou dissulfeto de molibdênio são usados ​​como lubrificação para melhorar a uniformidade do aquecimento e reduzir o atrito.

Quais verificações de qualidade e limites de serviço se aplicam aos cadinhos de tungstênio?A densidade do sinterizado, a estrutura do grão e a integridade da superfície devem ser inspecionadas, e os cadinhos soldados exigem soldas sólidas e-estanques a vazamentos. A temperatura de serviço é normalmente acima de 2.000 graus C em atmosferas de vácuo ou inertes, enquanto a oxidação limita o uso de ar acima de cerca de 400-500 graus C; aplicações típicas são crescimento de safira em fornos Kyropoulos e HEM, extração de cristais de silício e processos de sinterização e revestimento em alta temperatura.