Zastosowania płyt tantalowych i zalety wydajności dla odbiorców przemysłowych

Płyta tantalowa: ogniotrwały metal stworzony do agresywnych zastosowań

Płyta tantalowa jest wytwarzana przez topienie- tantalu o wysokiej czystości, a następnie kucie i walcowanie wlewka w arkusz i płytę, z pośrednim wyżarzaniem próżniowym w celu kontrolowania struktury ziaren, twardości i płaskości. Metal ma sześcienną siatkę-centrowaną na ciele, gęstość około 16,6 g/cm3 i temperaturę topnienia bliską 2996 stopni, dzięki czemu zachowuje użyteczną wytrzymałość w temperaturach, w których wiele gatunków stali nierdzewnej i niklu już pełza. Jednak jego prawdziwa różnica ma charakter chemiczny: cienka pasywna warstwa tlenku tworzy się natychmiast w powietrzu i-tworzy się ponownie po uszkodzeniu mechanicznym, dlatego stosunkowo cienka płyta tantalowa jest stosowana raczej jako bariera antykorozyjna w sprzęcie, a nie jako element konstrukcyjny.

Płyta jest dostarczana w stanie całkowicie wyżarzonym,-odprężonym lub-po walcowaniu, przycięta do odpowiedniego rozmiaru lub pozostawiona z frezowanymi krawędziami. Może być dostarczona z wytrawioną, rozjaśnioną-wyżarzoną lub obrobioną powierzchnią, w zależności od metody łączenia na dalszym etapie. Ponieważ niestopowy tantal pozostaje plastyczny w temperaturze pokojowej, można go ciąć, wiercić, wirować, głęboko tłoczyć i spawać bez podgrzewania wstępnego, pod warunkiem, że miejsce pracy jest utrzymywane w czystości, a gorący metal jest chroniony przed tlenem i azotem.

Specyfikacja typowej niestopowej płyty tantalowej

Tlen i azot to pierwiastki decydujące o zachowaniu płyty tantalowej w warsztacie, ponieważ oba zwiększają twardość i zmniejszają wydłużenie. Kupujący, który zamierza głęboko tłoczyć lub formować komponent na zimno, powinien określić klasę nisko-tlenu i poprosić o dane dotyczące twardości i wielkości ziaren zarejestrowane na rzeczywistej partii, która zostanie wysłana, zamiast akceptować ogólne zestawienie składu. Tolerancja grubości, płaskość, szerokość i stan ciętych krawędzi są tak samo ważne jak chemia, ponieważ decydują o ilości materiału odpadającego podczas wykrawania i spawania.

Zastosowania w przetwarzaniu chemicznym

Płyta tantalowa jest wybierana do zakładów chemicznych, ponieważ jest odporna na kwas solny, kwas siarkowy, kwas azotowy i wiele kwasów organicznych w szerokim zakresie stężeń i temperatur, a także dlatego, że toleruje chlor-i inne media utleniające, które atakują większość metali reaktywnych. Typowe zadania obejmują arkusze rurowe i okładziny płaszcza wymienników ciepła, zbiorniki reaktorów i elementy wewnętrzne kolumn, osłony termometryczne, podgrzewacze bagnetowe, płytki bezpieczeństwa i szpule rur z wykładziną, gdzie kilka milimetrów tantalu oddziela strumień procesowy od tańszego podłoża ze stali konstrukcyjnej.

Arkusze rurowe wymienników ciepła, przegrody i okładziny płaszcza do pracy z kwasem

Wykładziny reaktorów, wały mieszadeł i rury zanurzeniowe do zastosowań w procesie chlorowodorowania i nitrowania

Osłony termometryczne, sondy do pobierania próbek i tuleje zabezpieczające instrumenty

Płytki bezpieczeństwa i elementy nadmiaru ciśnienia, które nie mogą korodować i spowodować uszkodzenie

Należy przestrzegać ograniczeń materiału: kwas fluorowodorowy, mieszaniny zawierające fluor- i gorące stężone zasady szybko atakują tantal, a kruchość wodorowa staje się ryzykiem w przypadku silnego ograniczenia działania kwasu w podwyższonej temperaturze. Tam, gdzie dominują te warunki, tantal jest po prostu niewłaściwą barierą i naddatek na korozję nie jest w stanie tego zrekompensować.

Zastosowania lotnicze, elektroniczne i medyczne

W przemyśle lotniczym płytę tantalu stosuje się do-komponentów gorących sekcji, takich jak wykładziny komór spalania, wkładki dysz, osprzęt gardzieli i wysokotemperaturowe-wsporniki konstrukcyjne, gdzie jej temperatura topnienia i zachowana ciągliwość łączą się z niskim współczynnikiem parowania w wysokiej temperaturze. W elektronice metal służy jako cele rozpylania dla rezystorów cienkowarstwowych- i warstw barierowych, jako elementy pobierające i ekranujące w urządzeniach próżniowych, a także jako środek wspomagający spiekanie w przemyśle kondensatorów: w łańcuchu dostaw proszku dominuje tantal, ale płyty i arkusze wspierają sprzęt, który go przetwarza.

Do produkcji wyrobów medycznych wykorzystuje się niestopowe płyty tantalowe do implantów, płytek czaszkowych i znaczników radiograficznych, co jest objęte normami-specyficznymi dla implantów, takimi jak ASTM F560, a nie samym B708. Tutaj ponownie najważniejsza jest niska zawartość międzywęzłów i sprawdzona identyfikowalność stopu.

Produkcja, obsługa i kontrola jakości

Spawanie płyty tantalu odbywa się zwykle metodą spawania łukowego wolframem w gazie obojętnym w suchej, kontrolowanej atmosferze, z osłoną wleczoną i, w przypadku połączeń krytycznych, w zamkniętej komorze rękawicowej. Zanieczyszczenie roztopionego jeziorka tlenem lub azotem powoduje powstanie twardej, kruchej spoiny i jest najczęstszą przyczyną przedwczesnej awarii zbiornika wyłożonego-tantalem. Cięcie można wykonać metodą obróbki skrawaniem, strumieniem wody lub ścinaniem; cięcie termiczne wprowadza zanieczyszczoną-strefę wpływu ciepła, którą przed serwisowaniem należy usunąć poprzez szlifowanie.

Dokumentacja zakupu dotycząca zastosowania powłoki-korozyjnej powinna zawierać liczbę cieplną, oznaczenie obowiązującej normy, analizę chemiczną znaczących międzywęzłów, wyniki testów mechanicznych, badania ultradźwiękowego lub penetracyjnego, jeśli zostało to uzgodnione, oraz świadectwo pochodzenia. Płyta przeznaczona do urządzeń ciśnieniowych powinna być również dostarczona z zapisami wymiarowymi, które pozwolą wytwórcy odtworzyć projektowaną grubość po uformowaniu.

Często zadawane pytania

P: Jaka jest różnica między płytą tantalową R05200 i R05400?
Obydwa gatunki niestopowe różnią się przede wszystkim maksymalną zawartością tlenu. R05200 to gatunek o niższej zawartości-tlenu, charakteryzujący się lepszą ciągliwością i odkształcalnością, podczas gdy R05400 pozwala na użycie większej ilości tlenu, co zwiększa wytrzymałość i twardość, ale zmniejsza ilość pracy na zimno, jaką może wytrzymać płyta.

P: Z jakimi substancjami chemicznymi nigdy nie należy obchodzić się w sprzęcie tantalowym?
Kwas fluorowodorowy, każdy roztwór zawierający wolne jony fluorkowe i gorące stężone roztwory żrące szybko atakują tantal. Silnie redukujące działanie kwasu w wysokiej temperaturze stwarza również ryzyko wchłonięcia wodoru i kruchości.

P: Jak gruba musi być płyta tantalowa do wyłożenia naczynia?
Na okładziny powszechnie wykorzystuje się cienką blachę o grubości około 0,5–2 mm, ponieważ metal działa jak bariera, a nie ściana nośna-. Stal podkładowa przenosi ciśnienie, a grubość tantalu ustala się poprzez wymagania dotyczące formowania, spawania i naddatku na korozję.

P: Czy płytę tantalu można przyspawać do stali?
Nie bezpośrednio. Tantal tworzy ze stalą kruche fazy międzymetaliczne, dlatego stosuje się złącze przejściowe,-wybuchowe lub mocowane mechanicznie podłoże albo tantal jest zespawany tylko ze sobą i utrzymywany w stalowej osłonie w inny sposób.

P: Jakie informacje należy podać w zamówieniu na płytę tantalową?
Podaj oznaczenie normy i gatunek, grubość i tolerancję, szerokość i długość, stan powierzchni i krawędzi, odpuszczanie lub obróbkę cieplną, wymagania badawcze oraz to, czy wymagane jest międzyściegowe lub końcowe badanie ultradźwiękowe, wraz z pakietem dokumentacji potrzebnej do zastosowania końcowego.

P: Czy płyta tantalowa wymaga specjalnego przechowywania?
Trzymaj go w suchym miejscu, z dala od stalowych narzędzi, aby uniknąć zanieczyszczenia żelazem, i wolny od atramentów i etykiet zawierających fluor. Czyste rękawice i specjalne narzędzia do obsługi ze stali nierdzewnej lub tworzywa sztucznego zapobiegają zanieczyszczeniu powierzchni, które później powoduje wady spoin.