Рецензенты: докт. техн. наук С. И. Соболь и кольчугинский тех­никум по обработке цветных металлов 29 страница

Для вскрытия высокосортных вольфрамитовых концент­ратов (60—70 % W0₃) можно использовать их обработку растворами едкого натра, при которой образуется вольфра- мат натрия и гидроксид железа (II) и марганца:

MeW0₄ + 2NaOH = Na₂W0₄ + Me(OH)₂. (178)

Недостатки способа сводятся к получению загрязненных растворов и труднофильтруемых осадков. Шеелитовые кон­центраты растворами жидкого едкого натра не разлагают­ся. Их разложение можно осуществить спеканием с содой, обработкой содовыми растворами в автоклавах или кислот­ным способом — обработкой соляной кислотой.

При спекании шеелитовых концентратов с содой наряду с вольфраматом натрия образуются СаСОз или СаО. При последующем выщелачивании водой гидроксид кальция способен переводить вольфрам в форму нерастворимого в воде вольфрамита кальция по реакции

Na₂W0₄ + Са(ОН)₂ = CaW0₄ + 2NaOH. (179)

Это значительно снижает извлечение вольфрама в раствор.

С целью предотвращения образования свободного окси­да кальция в шихту спекания шеелитовых концентратов вводят кварцевый песок с целью перевода кальция в труд­норастворимый силикат:

2CaW0₄ + 2Na₂C0₃ + Si0₂ = 2Na₂W0₄+Ca₂Si0₄ + 2C0₂. (180)

Процесс спекания ведут в трубчатых вращающихся пе­чах со значительным избытком соды (50—100 %).

Автоклавно-содовый процесс для вскрытия шеелитовых концентратов был разработан в Советском Союзе и в на­стоящее время применяется на трех отечественных заводах и ряде заводов зарубежных стран. Этот способ заключает-

ся в обработке шеелита содовым раствором при 225—, 250 °С и давлении 2,5—2,7 МПа в автоклавах е механичес­ким перемешиванием и с перемешиванием паром. В рас­твор переходит 98—99 % вольфрама. Растворы содержат, г/л: 80—100 WO3; 5—8 Мо; 80—90 Na₂C0₃. При последую­щей обработке таких растворов выделяют вольфрамат на­трия и молибденовый концентрат.

Непосредственное разложение шеелитовых концентра­тов кислотным способом заключается в обработке исходно­го материала концентрированной соляной кислотой с полу­чением сразу технической вольфрамовой кислоты, что явля­ется важнейшим преимуществом метода. Разложе­ние шеелита по этому способу протекает практически по необратимой реакции CaWC>4 + 2 НС1 H2WO4 + ^-{-СаОг.

Процесс ведут в футерованных железных чанах при 90—100 °С в течение 6—8 ч с избытком кислоты 150— 200 % против теоретически необходимого.

Спек или плав, содержащий вольфрамат натрия, выще­лачивают горячей водой (70—90 °С) с целью перевода в раствор Na2W04- Выщелачивание проводят в обогреваемых чанах с механическим перемешиванием. Растворы отделя­ют от кеков фильтрованием.

§ 5. Переработка растворов вольфрамата натрия на вольфрамовый ангидрид

Конечной целью переработки растворов вольфрамата натрия является получение вольфрамового ангидрида WO3 с суммарным содержанием примесей не более 0,05—0,1 %, пригодного для производства металлического вольфрама или его карбида.

- Получение WO3 требуемой чистоты обычно осуществля­ется по сложной многостадийной технологии, включающей следующие процессы:

1) очистку растворов вольфрамата натрия от примесей;

2) осаждение вольфрамата кальция (искусственного шеелита);

3) разложение CaWC>4 кислотами с получением техни­ческой вольфрамовой кислоты;

4) растворение вольфрамовой кислоты в аммиачной воде;

5) выделение из раствора паравольфрамата аммония;

6) получение W0₃ прокаливанием паравольфрамата аммония или вольфрамовой кислоты.

Исходные растворы вольфрамата натрия, полученные при выщелачивании спеков или плавов, а также автоклав­но-содовым процессом, содержат 80—150 г/л W0₃. Приме­сями вольфраматных растворов являются в основном ра­створимые натриевые соли кислот кремния, фосфора, мышьяка, молибдена и серы. Предварительная очистка рас­творов от примесей позволяет получить вольфрамовую кислоту достаточной степени чистоты.

Очистка от кремния основана на осаждении кремниевой кислоты при рН=9-н8 в результате гидролиза силиката натрия по реакции

Na₂Si0₃ + Н₂0 H₂SiO_s + 2NaOH. (181)

При кипячении раствора кремниевая кислота коагули­рует и выпадает в осадок. Для нейтрализации щелочных ра­створов применяют соляную кислоту. Осаждение кремние­вой кислоты проводят в механических мешалках с паровым обогревом. Растворы после нейтрализации кипятят и дли­тельно отстаивают. Осветленный раствор отделяют от осадка декантацией или фильтрованием.

Очистку от фосфора и мышьяка производят путем их вы­деления из раствора в виде фосфатов и арсенатов магния. Наибольшей эффективностью отличается аммонийно-маг­ниевая очистка, направленная на осаждение из раствора малорастворимых солей, по реакциям:

Na₂HP0₄ + MgCl₂ + NH₄OH = Mg(NH₄)P0₄ + 2NaCl + H₂0;

(182)

Na₂HAs0₄ + MgCl₂ + NH₄OH = MgtNHJ As0₄ + 2NaCl +. H₂0.

(183)

Для уменьшения растворимости образующихся солей и предотвращения гидролиза вводят избыток ионов Mg²⁺ и (NH₄)+. После длительного отстаивания из растворов вы­падает кристаллический осадок аммонийно-магниевых солей.

Очистку от молибдена как самостоятельную стадию проводят только при его высоком содержании (>0,3 г/л). Если молибдена в растворах более 8—10 г/л, то важное значение приобретает его выделение в виде сульфида в молибденовый химический концентрат.

В основе очистки растворов вольфрамата натрия от мо­либдена лежит различие условий образования сульфосолей молибдена и вольфрама. При добавке строго ограниченно­го количества сульфида натрия в вольфраматный раствор и одновременном его подкислении соляной кислотой преиму-

Na₂W0₄ + СаС1₂ = CaW0₄ + 2NaCl.

щественно образуется Na₂MoS₄, который разрум

дальнейшем с выделением в осадок малорастворнмой^' сульфида молибдена: Na₂MoS4-}-HCl=MoS3-|-2NaC1^5^T^ +H2S. Степень осаждения молибдена не ниже 98 %.

Очищенный от примесей раствор вольфрамата натрия направляют на осаждение кристаллической вольфрамовой кислоты H2WO4, которая может быть получена непосредст­венным осаждением или путем осаждения вольфрамата кальция с последующим его разложением.

Прямое осаждение H₂W0₄ является технологически бо­лее простым способом. Необходимо только подкислить раствор вольфрамата натрия соляной кислотой, что вызо­вет выпадение в осадок вольфрамовой кислоты по реакции

Na₂W0₄ -f 2НС1 = 2NaCl + H₂W0₄. (J84)

Однако непосредственное получение вольфрамовой кис­лоты связано с образованием¹ труднофильтруемых колло­идных осадков.

Более распространенным способом выделения вольфра­ма из растворов является предварительное осаждение вольфрамата кальция CaW04, который вследствие малой растворимости в воде позволяет получать крупнозернистые осадки с достаточно высоким извлечением вольфрама из раствора.

Вольфрамат кальция (искусственный шеелит) обычно осаждают водным раствором хлористого кальция, добав­ляемого в раствор вольфрамата натрия. При этом образу­ется легко отстаивающийся кристаллический осадок ше­елита:

Полнота осаждения CaW04 зависит от состава раство­ра. Рекомендуется вести осаждение из нагретых до кипе- \ния растворов при содержании в них 120—130 г/л W0₃ и 0,3—0,7 г/л щелочи. Из раствора осаждается 99— 99,5% вольфрама. Отмытый горячей водой осадок воль­фрамата кальция в виде пасты или пульпы разлагают го­рячей соляной кислотой:

Высокая кислотность пульпы обеспечивает дополни­тельную очистку растворов от фосфора, мышьяка и час­тично молибдена.

Разложение CaW0₄ проводят в стальных реакторах, футерованных кислотоупорной плиткой или гуммирован­ных резиной и снабженных гуммированной мешалкой.

CaW0₄ -f 2HC1 H₂W0₄ -f CaCl₂.

Осажденную вольфрамовую кислоту промывают на фильт­ре. Отфильтрованная и высушенная вольфрамовая кислота содержит обычно 0,2—0,3 % примесей.

Шеелитовые концентраты сравнительно легко разлага­ются концентрированными растворами соляной кислоты при 90—100 °С с получением сразу технической вольфра­мовой кислоты, минуя стадию перевода вольфрама в раст­вор в виде вольфрамата натрия по указанной выше реак­ции. Кислотный способ отличается от щелочного меньшим числом технологических операций. Однако его применение становится наиболее эффективным при переработке бога­тых (до 75 % W0₃) и чистых шеелитовых концентратов. При кислотном разложении значительно загрязненных кон­центратов способ становится неэкономичным из-за необ­ходимости дву- или трехкратной перечистки вольфрамовой кислоты.

Кислотное разложение природного шеелита особенно интересно для разложения концентратов с высоким содер­жанием молибдена. При достаточном избытке соляной кис­лоты большая часть молибдена переходит в раствор, а вольфрамовая кислота осаждается. Техническая вольфра­мовая кислота, особенно полученная кислотным способом, содержит до 1,5—3% примесей в виде кремниевой кисло­ты, солей натрия и кальция, молибденовой кислоты и др.

Для очистки технической вольфрамовой кислоты от примесей ее растворяют в аммиачной воде с переводом вольфрамата в раствор в форме вольфрамата аммония: Na₂W0₄ + 2NH4OH = (NH₄)₂W0₄ + 2Н₂0. (187)

При этом большая часть примесей остается в осадке.

Растворение технической вольфрамовой кислоты произ­водят в фарфоровых или гуммированных железных чанах с мешалками. В чаны подают 25 %-ный раствор аммиака, что соответствует расходу 115 л аммиака плотностью 0,91 г/м³, на 100 кг WO3.

Раствор (NH₄)₂W0₄ после длительного отстаивания (8—12 ч) отделяют от осадка декантацией и направляют на выделение из него вольфрама, который можно осаждать в виде чистой вольфрамовой кислоты или паравольфрамата аммония. Осаждение вольфрамовой кислоты осуществляют аналогично ее выделению из растворов вольфрамата натрия

Для выделения из аммиачных растворов паравольфра­мата, обеспечивающего более полную очистку от примесей, применяют методы выпаривания и нейтрализации.

При выпаривании из раствора удаляется часть аммиака с сокращением объема раствора примерно в пять раз. В ре- 412

зультате выпаривания образуется паравольфрамат аммо­ния 5(NH4)₂0- 12W0₃-5H₂0, пластинчатые кристаллы ко­торого выпадают при последующем охлаждении раствора. Кристаллы обезвоживают на фильтре, затем на центрифу­ге, промывают водой и сушат.

При выпаривании необходимо обеспечить перевод в па­равольфрамат не более 80 % вольфрама. Это предотвра­щает его загрязнение примесями; остатки вольфрама из обогащенного примесями раствора осаждают в виде H₂W0₄ или CaW0₄, которые возвращают в предыдущие переделы.

Выпаривание проводят в аппаратах периодического или непрерывного действия. Выделившиеся пары аммиака улав­ливают в скруббере с получением аммиачной воды, исполь­зуемой для растворения вольфрамовой кислоты. Получен­ные в результате двукратной аммиачной обработки кисло­ты кристаллы паравольфрамата аммония содержат сум­марно около 0,04 % примесей.

При выделении вольфрама нейтрализацией растворов выделяются кристаллы паравольфрамата аммония иголь­чатой модификации (с 11 молекулами Н₂0) по суммарной реакции

(188)

12(NH₄)₂W0₄ + 14НС1 + 11Н₂0 = 5(NH₄)₂0 • 12W0₃ • 11Н₂0 +

+ 14NHA

Нейтрализацию проводят медленным осторожным до­бавлением к исходному холодному раствору соляной кис­лоты. После длительного отстаивания (до 24 ч) в виде кри­сталлов паравольфрамата выделяется 85—90 % W.

Способ нейтрализации не позволяет регенерировать ам­миак и требует затрат чистой соляной кислоты.

Для производства металлического вольфрама или твер­дых сплавов на его основе требуется вольфрамовый ангид­рид WO3. Для его получения вольфрамовую кислоту или паравольфрамат аммония прокаливают в трубчатых вра­щающихся печах с электрическим обогревом при 500— 850 °С. Температуру выбирают в зависимости от вида про­каливаемого материала и требуемой крупности (зернисто­сти) получаемого ангидрида.

Процесс прокаливания вольфрамовой кислоты или па­равольфрамата аммония описывается следующими реак­циями:

(189)

H₂W0₄->W0₃ + H₂0;

Продукт прокаливания должен содержать не менее 99,9—99,95 % WO3, состав которого регламентируется тех­ническими условиями.

§ 6. Производство вольфрамового порошка

Получение компактного вольфрама плавкой вследст­вие высокой температуры его плавления представляло зна­чительные технические трудности и стало возможным толь­ко благодаря освоению современных методов вакуумной плавки (дуговой, электронно-лучевой, плазменной и ДР-)- До настоящего времени вольфрам в основном получают из его соединений в виде порошка, который затем превраща­ют в компактный металл методом порошковой металлур­гии.

Порошкообразный вольфрам можно получить восста­новлением его соединений, главным образом W0₃, различ­ными восстановителями. Наибольшее распространение в промышленной практике получил метод восстановления WO3 водородом. Восстановление углеродом приводит к на­сыщению WO3 карбидами, что придает металлу хрупкость и ухудшает обрабатываемость заготовок.

К качеству получающихся при восстановлении воль­фрамового ангидрида порошков, помимо их высокой чис­тоты, предъявляются также требования к размеру и форме зерен и их гранулометрическому составу. От этих харак­теристик порошков в значительной степени зависят резуль­таты последующего их превращения в компактный металл.

(191)

Восстановление вольфрамового ангидрида водородом описывается следующей суммарной реакцией:

WO_s + ЗН₂ ^ W + ЗН₂0.

(192)

(193)

Фактически этот процесс является многоступенчатым. В зависимости от температуры и содержания в реакцион­ном газе водорода и соответственно паров воды восстанов­ление проходит в три или четыре стадии в следующей по­следовательности:

WO_s -V W0₂,9 -+■ W0₂ -+■ W;

WO3 -> W0₂,9 -+■ wo₂,₇₂ W0₂ W.

Четырехстадийное восстановление имеет место при тем­пературах выше 585 °С, ниже которой W0₂,g восстанавли­вается сразу до WO2.

При проведении восстановления необходимо учитывать также размеры частиц получающихся порошков, которые

при повышении температуры укрупняются. Для производ­ства компактного металла методом порошковой металлур­гии нужны частицы различной крупности, что важно при выборе условий восстановления. Укрупнению частиц по­рошка способствуют быстро нарастающие температуры, влажность реакционной среды и малая скорость подачи водорода.

Восстановление вольфрамового ангидрида водородом— сложный гетерогенный процесс, включающий следующие элементарные стадии: подвод восстановителя к реакцион­ной твердой поверхности, сорбцию водорода твердой части­цей и диффузионное проникновение его внутрь оксидной частицы, химическое взаимодействие водорода с W0₃, встречную диффузию паров воды — продукта восстановле­ния.

При температуре 700—850 °С и толщине слоя W0₃ око­ло 2—4 см, при которых проводят восстановление, самой медленной стадией, определяющей конечную скорость про­цесса, является удаление паров воды от реакционной по­верхности через слой материала.

Для восстановления W0₃ водородом используют стаци­онарные многотрубные печи с периодическим или непрерыв­ным передвижением лодочек с вольфрамовым ангидридом вдоль трубы или трубчатые вращающиеся печи.

Наибольшее распространение имеют многотрубные пе­чи, имеющие - обычно 11 одновременно обогреваемых электрическим током труб из жаропрочной стали (рис. 179). Трубы диаметром 50—70 мм и длиной 5—7 м распо­ложены в два ряда (в нижнем ряду 6 труб, в верхнем 5). Вольфрамовый ангидрид помещают в никелевые лодочки (со сферическим днищем), продвигаемые с помощью тол­кателей навстречу (чаще) току водорода. Лодочка по­следовательно проходит все температурные зоны (три или пять), продвигаясь в сторону более высоких температур и более сухого водорода. В разгрузочном конце трубы ло­дочка охлаждается в холодильнике.

Восстановление можно вести в одной печи или в двух, последовательно расположенных. Сначала оксиды нагре­вают до 750 °С, а затем до 900 °С. Двустадийное восстанов­ление более громоздко и менее производительно, но позво­ляет точнее регулировать крупность получающихся воль­фрамовых порошков.

Производительность одной одиннадцатитрубной печи составляет для первой стадии восстановления около 10,5, а для второй стадии примерно 5,5 кг/ч WO3.

На современных заводах вместо круглых труб применя­ют трубы-муфели прямоугольного сечения (40Х150 мм) с механизированной загрузкой и разгрузкой лодочек плоской, формы. Производительность муфельной печи с четырьмя муфелями составляет около 16 кг/ч.

Наиболее производительными и механизированными печами для восстановления вольфрамового; ангидрида яв­ляются непрерывно действующие трубчатые вращающиеся печи с электрообогревом, разработанные в Советском Со­юзе (рис. 180).

Электропечь непрерывного действия имеет одну рабо­чую вращающуюся трубу диаметром 400 мм и длиной 4 м. Внутри трубы размещены стальные дырчатые диски (диаф­рагмы) и Продольные ребра из уголковой стали. Это уст­ройство предотвращает быстрое перемещение тяжелого по­рошка и способствует улучшению его контакта с газами. Движение оксидов н водорода в таких печах противоточ- ное.

Водород для производства чистого вольфрамового по­рошка получают электролизом воды в электролизерах с железными и никелевыми электродами, разделенными пе­регородками. Электролитом служит раствор щелочи. Ка­тодный и анодный процессы при электролитическом разло­жении воды описываются следующими электрохимически­ми реакциями:

(194)

(195)

4Н₂0 + 4б = 2Н₂ + 40Н-. 40Н- —4й = 0₂ + 2Н₂0.

Перегородки в электролизерах не обеспечивают полно­го разделения водорода и кислорода; водород требует очистки. Для очистки от кислорода газ пропускают через ^ вертикальную печь, нагретую до 600—650 °С и заполнен­ную катализатором из медной стружки или смеси железно­го и никелевого порошка. На поверхности катализатора кислород соединяется с водородом с образованием паров воды, которые удаляют пропусканием газа через осуши­тельную систему.

Восстановление WO3 проводят при избытке водорода в 5—10 раз выше теоретически необходимого. После выхода из печей его регенерируют! путем удаления^ влаги в холо­дильнике и специальном осушителе.

Иногда для -восстановления вольфрама используют углерод в виде газовой сажи. Этот более простой и деше­вый способ применим, когда потребители не возражают

против присутствия примеси карбидов, например при про­изводстве твердых сплавов.

Восстановление вольфрамового ангидрида по реакции W0₃+3C = W+3C0 проводят при 1500 °С в электрических трубчатых печах с трубой из графита, которая служит од­новременно нагревателем. Шихту из вольфрамового ангид­рида и восстановителя брикетируют или загружают в ци­линдрические патроны из графита, которые перемещают по раскаленной графитовой трубе.

(196)

(197)

Для получения порошков вольфрама, используемых при • легировании стали или для производства углеродистых технических сплавов, можно использовать прямое восста­новление вольфраматов кальция и натрия:

CaW0₄ + ЗС = W + СаО + ЗСО; Na₂W0₄ + 2С = W + Na₂CO_s + СО.

Соду от порошка отмывают водой, а оксид кальция от­деляют-на концентрационных столах.

§ 7. Производство компактного вольфрама

Порошковая металлургия (металлокерамический ме­тод) является основным способом получения компактного вольфрама, как и ряда других тугоплавких металлов и сплавов. Этот метод в отличие от плавки позволяет при изготовлении различных марок вольфрама равномернее распределять тонкодисперсные присадки, используемые для придания вольфраму специальных свойств: повышен­ной жаропрочности, эмиссионных свойств и т. д.

Технология металлокерамического получения тугоплав­ких металлов и сплавов включает следующие основные стадии:

1) прессование заготовок (штабиков) из металлическо­го порошка;

2) низкотемпературное (предварительное) спекание за­готовок;

3) высокотемпературное спекание (сварка) заготовок;

4) механическую обработку заготовок с получением из­делий (проволоки, ленты и др.).

Для изготовления ковкого вольфрама применяют воль­фрамовые порошки, восстановленные только водородом с содержанием примесей не более 0,05 %. Для получения плотных заготовок для прессования используют порошки с разнообразным набором зерен крупностью 0,5—6 мкм.

Прессование металлических порошков в штабики про­изводят в стальных разборных пресс-формах (рис. 181) при помощи механических или гидравлических прессов. Для уменьшения трения между частицами порошка и стен­ками пресс-формы, достижения равномерной плотности и устранения расслоения в штабике к порошкам с оптималь­ным набором частиц по крупности добавляют смазываю­щие вещества. Ими обычно служат растворы глицерина в спирте или парафина в бензине.

Рис. 181. Пресс-форма для получения штабиков из вольфрамового порошка:

/ — боковые пластины; 2 —торцовые вкладыши; 3 — пуансо'и; 4 — соединительные шпильки; 5 — ннжняя подкладка

Вольфрамовые штабики прессуют в виде правильной прямоугольной призмы сечением от 10x10 до 40x40 мм и длиной 400—650 мм. Штабики малого сечения использу­ют в основном для изготовления проволоки, а большого— пластин, ленты и фасонных изделий.

Штабики спекают в две стадии. Предварительное спе­кание с целью упрочнения заготовки и повышения электро­проводности ведут при 1150—1300 °С в атмосфере водоро­да в течение 30—120 мин. Для предварительного спекания применяют трубчатые или муфельные печи. В результате восстановления тонких оксидных пленок на поверхности частиц, улучшения контакта между ними и повышения электропроводности создаются благоприятные условия для высокотемпературной сварки.

Сварку проводят при температуре около 3000°С путем нагрева предварительно спеченного штабика пропусканием через него электрического тока.

Устройство аппарата для высокотемпературного спе­кания (сварки) показано,на рис. 182. Штабик зажимают между подвижным и неподвижным контактами аппарата, изолированного от окружающей атмосферы водоохлаждае­мым колпаком, под который вводится водород. Нижний

контакт делается подвижным, что обеспечивает равномер­ную нагрузку на штабик и предотвращает его разрыв в результате значительной линейной усадки во время сварки.

Сила тока, применяемого при сварке вольфрамовых, штабиков, составляет 88—93 % от тока, необходимого для расплавления вольфрама, что обеспечивает получение тем­пературы около 3000 °С. Продолжительность сварки зави­сит от размера штабика и колеблется от 15 до 60 мин. После сварки штабик сокращается в размерах на 15—17 %, а его плотность возрастает от ~12 до 17,5—18,5 г/см³.

Рис. 182. Аппарат для сварки вольфрамовых штабнков:

1— стальная плита; 2— водоох­лаждаемый колпак; 3 — верхний неподвижный контакт; 4— токо­подвод; 5 — токоподводящие ши­ны; 6 — штабик; 7 —щипцы; S — иижиий подвижный контакт: 9 — протнвогруз; 10— гибкая шииа

Рис. 183. Ротационная ковочная машина:

1 — обойма; 2 — ролики; 3 — шпин­дель с каналом для прутка; 4 — ползуны; 5 —штампы; 6 — пруток;

7 — станина

Рнс. 184. Схема гидростатического прессования:

1 — насос высокого давления; 2 — рабочая камера; 3 — прессуемый порошок в эластичной форме; 4 — вентиль для спуска давления; 5 — крышка-затвор; 6 — манометр

Спеченные вольфрамовые штабики прочны, но хрупки при комнатной температуре. Пластические свойства штаби- ков вольфрама повышаются, если их подвергнуть ковке в нагретом состоянии. Ковку осуществляют на ротационной ковочной машине (рис. 183). Принцип ее действия состоит в том, что предварительно нагретый штабик продвигают к центру вращающегося вала, в пазах которого совершают ударные движения две ковочные плашки. Плашки враща­ются вокруг штабика и при помощи периферийных роли­ков наносят по нему 10000—12000 ударов в минуту. В ре­зультате ковки штабик квадратного сечения становится круглым. Меняя плашки и диаметр центрального канала, получают прутки диаметром 2—3 мм.

После ковки прутки в нагретом состоянии подверга­ют волочению с получением проволоки диаметром до 0,3 мм и тоньше.

Для получения из порошков крупных заготовок массой до нескольких сот килограммов однородной плотности ис­пользуют метод гидростатического прессования. При гид­ростатическом прессовании металлический порошок поме­щают в эластичную оболочку из резины или другого поли­мерного материала. Форму для прессования с порошком подвергают всестороннему обжатию с помощью жидкости, подаваемой под давлением в рабочую камеру (рис. 184).

Гидростатическое прессование позволяет получать за­готовки цилиндрического и прямоугольного сечения, тру­бы и другие изделия сложной формы. Для получения за­готовок заданной геометрической формы эластичные обо­лочки помещают в стальные обоймы, обеспечивающие пере­дачу давления жидкости на поверхность оболочки.

Заготовки, полученные гидростатическим прессовани­ем, несмотря на большие размеры, отличаются равномер­ной плотностью, отсутствием трещин и других дефектов.

Спекание крупных заготовок! проводят в водородной среде, инертном газе или в вакууме в индукционных печах в течение длительного времени (до 20 ч) при 2400— 2500 °С.

Для получения крупных заготовок вольфрама и его сплавов массой до 3000 кг нашли промышленное примене­ние плавка в электрических, дуговых печах с расходуемым электродом (см. рис. 177) и электронно-лучевая плавка.

Расходуемые электроды изготавливают в виде пакетов спеченных штабиков или спеченных заготовок гидростати­ческого прессования. В большинстве случаев плавку ведут в вакууме, или в разреженной атмосфере водорода, что обе­
спечивает лучшие условия для очистки вольфрама от при­месей. Снижению содержания примесей способствует пред­варительный переплав вольфрама в электронно-лучевых печах.

Рис. 185. Схема электронно-лучевой плавки:

1 — катод электронной пушки; 2 — анод: 3,6 — патрубки вакуумной системы: 4 — фокусирующая катуш­ка; 5 — пучок электронов; 7 — мед­ный кристаллизатор; 8 — переплав­ляемая заготовка

Слитки вольфрама, полученные дуговой плавкой, име­ют крупнокристаллическую структуру и повышенную хруп­кость, что обусловлено выделением ня межкристаллических границах примесей в виде ок­сидов, карбидов, нитридов.

Электронно-лучевая плавка основана на расплавлении ме­талла пучком электронов, ис­пускаемых катодом и облада­ющих высокой кинетической энергией. Сфокусированный электромагнитной катушкой поток электронов при ударе о металл преобразует кинетичес­кую энергию в тепловую, кото­рая разогревает металл и пла­вит его.

Схема работы электронно­лучевой печи показана на рис.

185.

Электронно-лучевая плавка позволяет длительное время выдерживать жидкий металл в глубоком вакууме и изба­виться в результате этого от многих летучих примесей.

Дата добавления: 2015-08-29