Вакуумная металлургия

времени при 1320°. Можно назвать этот процесс спекания заготовок из гидрида циркония «активированным спеканием», т. е. спеканием при повышенной скорости, имеющим место в ходе связывания благодаря дополнительным реакциям [7, 8]. Все, что сказано здесь о цирконии, является только примером, причем то же явление можно наблюдать при работе с титаном, торием или ураном.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Следует заметить, что атмосфера, в которой осуществляется спека­ ние, является одним из важнейших факторов, определяющих структуру и свойства спеченного материала. Как было показано, спекание в вакууме имеет много преимуществ, и оно неизбежно в некоторых специальных случаях. Действительно, вакуумное спекание уже получило распростра­ нение; применение вакуума в порошковой металлургии непрерывно расширяется.

Другим примером этого метода является процесс Ван-Аркеля — Де Бура, или метод «горячей проволоки». Этот способ получил большое распространение в последнее время в производстве йодидного титана. Неочищенный титан загружается в вакуумную камеру, в которой помещен электрический нагреватель. Одновременно туда вводится небольшое количество йода. При нагревании титан взаимодействует с парами йода, в результате чего и образует высоколетучее соединение тетрайодида титана. При соприкосновении паров тетрайодида титана с накаленными проволоками происходит разложение этого соединения, титан осе­ дает на проволочках, а пары йода снова взаимодействуют с неочищен­ ным титаном. Таким образом можно, используя небольшие количества йода, переработать значительные массы титана. Условия процесса таковы, что тетрайодид титана не осаждается на стенках камеры. Не происходит также его частичного разложения с образованием нелетучих йодидов титана. Технология данного процесса аналогична технологии ранее излагавшегося процесса карбонильного производства никеля. Эта анало­ гия заключается в следующем:

а) необходимость контроля условий, предотвращающих образование летучих примесей;

б) разделение образовавшихся соединений по их летучести; в) контроль температуры поверхности разложения.

Покрытия путем восстановления в газовой среде

На фиг. 1 показана схема процесса покрытия восстановлением в га­ зовой среде. Летучие соединения металла, используемого для покры­ тия, смешиваются с газообразным восстановителем и вводятся в опреде­ ленных количествах в вакуумную камеру [6]. Для поддержания требу­ емого состава смеси все используемые материалы и контактные поверх­ ности подогреваются до определенных температур. Температура подо­ грева выбирается с учетом давлений паров реагентов, причем она должна быть минимальной. Температура в реакционной камере поддерживается по возможности высокой, но не превышающей температуры, при которой может возникнуть преждевременное восстановление на некотором рас­ стоянии от покрываемой поверхности. Эта поверхность нагревается до максимальной температуры, обеспечивающей ход процесса восстановле­ ния при контакте поверхности со смесью газов или паров. Давление

.внутри системы должно способствовать быстрому протеканию необходи­ мых реакций. В то же время оно должно быть достаточно низким, чтобы сбеспечить полноту восстановления. Давление и температуру в реакцион­ ном пространстве рекомендуется поддерживать такими, чтобы пред­ отвратить преждевременное начало восстановления на непокрываемой поверхности, учитывая при этом нагрев газовой смеси за счет тепло­ проводности газа. Если давление и температура превышают допустимые пределы, то реакция начинается далеко от покрываемой поверхности, вследствие чего образуется восстановленный порошок металла, падаю­ щий на поверхность. Сцепление порошка с покрываемым материалом в этом случае будет незначительным. Только при точном выборе условий процесса получается покрытие с высоким сцеплением и правильной равноссной структурой.

В работе [7] подробно разобран способ покрытия молибденом вну­ тренней поверхности трубок путем восстановления водородом пента­ хлорида молибдена. Нагретый до 250° пентахлорид молибдена смеши­ вается с водородом при давлении в 17 мм рт. ст. Газовая смесь пропускается внутри трубки, нагретой до 950°. При этом происходит восстановление

пентахлорида с отложением молибдена на стенках трубки и с обра­ зованием хлористого водорода, откачиваемого в качестве побочного про­ дукта. Процесс покрытия происходит быстрее, чем при металлизации. Он обеспечивает нанесение слоя покрытия со скоростью от 0,127 до 0,254 мм/час. При непрерывном проведении покрытия нанесенный слой

21 — масляная ванна ; 23 — вакуумный контрольный вентиль ; 24 — альфатрон, 25 — вакуум­ ный насос ; 26 — сток охлаждающей воды.

плотно сцепляется с металлом. Если же процесс прерывается, покрытие получается неровным, образуются слои металла, сцепление между кото­ рыми очень слабое. Все рельефы поверхности сохраняются при нанесении покрытий путем восстановления в газовой среде. Даже при толщине покрытия в сотые доли миллиметра поверхностные неровности не сглаживаются. Это явление отличается от эффекта, наблюдаемого при электролитическом покрытии, когда толщина осаждаемого, слоя изме­ няется в зависимости от плотности тока на выступах и неровностях поверхности, что приводит к их сглаживанию, так как на выступающих поверхностях осаждается больше металла.

Покрытие методом испарения, или металлизации

Покрытие испарением осуществляется в глубоком вакууме [8]. В основном процесс состоит в том, что материал для покрытия нагревается так, чтобы давление его паров превышало давление в системе. Образовав­ шиеся пары конденсируются на относительно холодной поверхности

Ф и г. 2. Камера для металлизации.