[发明专利]一种钨管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨管，尤其是涉及一种钨管的制造方法。

背景技术

钨的熔点高达3410℃，在所有金属中是最高的，钨的硬度比其它金属都大，弹性模量极高，具有优异的导电性能、良好的导热性、低的热膨胀系数和比较稳定的化学性能，钨及其制品，基于其独特的性能已广泛应用于宇航、核电、兵器、化工、电光源、电真空、耐火纤维及机械制造等行业。钨管可以作为军事上或民用上的各种超高温气体或液体的管道，还可以作为火箭的喷头，红外线激光器的耐热套，特殊枪炮的管道，超高温、超高真空部件、高温发热体、原子炉材料、等离子体熔射装置等等，有着广泛的应用前景。然而钨管是目前常用钨、钼、钽、铌四种难熔金属管材中最难加工的一种，因其变形拉力大，塑脆转变温度高，导致成材困难，不易机械加工。目前普遍采用粉末冶金方法生产钨管，但这种方法生产出的钨管纯度低、致密度低；采用化学气相沉积技术可得到高纯度、高致密度的钨管，但受原料气体流量无法精确控制、温度不均匀、反应气体浓度变化等原因，制得的钨管存在壁厚不均匀，利用率低的缺点。如何开发一种既具备高纯度高致密度，同时壁厚又均匀的钨管具有重大实际意义。

中国专利CN102242347A公开一种用于发热体的钨管的制备方法，将紫铜基体放入到沉积炉中，然后将紫铜基体加热至500～600℃；将WF₆和H₂的混合气体加入到沉积炉中，WF₆和H₂在紫铜基体表面及附近发生反应，生成W和HF，W沉积在紫铜基体表面；反应完成后，停止加热，然后关闭WF₆，继续通入H₂至300℃以下改通保护性气体冷却至室温，然后取出表面附着有钨的紫铜基体，用化学方法将紫铜基体腐蚀掉即获得钨管。

发明内容

本发明的目的是针对采用化学气相沉积制取纯钨管过程中，由于受原料气体流量无法精确控制、温度不均匀、反应气体浓度变化等原因导致钨管壁厚不均匀的现象，提供一种可获得壁厚均匀的钨管的制造方法。

本发明包括以下步骤：

1）将基材固定在沉积设备上，对基材直接通电加热，通入反应气体进行反应，反应开始后，提高电流，至反应结束；

2）反应结束后系统内改通保护气体，降温至室温；

3）将基材除去，即得钨管，所得钨管是一种壁厚均匀的纯钨管。

在步骤1）中，所述基材可采用直径为5～20mm，壁厚为0.5～1mm，长度<1500mm的不锈钢管或铜管；所述基材可采用表面光滑的基材；所述基材的表面最好事先进行清洁和抛光处理，并用酒精擦拭表面后再固定在沉积设备上；所述反应的起始电流可为10～40A，所述提高电流的速率可为0.2～1.5A/min，所述反应的反应时间可为2～3h，最终电流值可为100～300A；所述通入反应气体的具体方法可为：通过恒温配气系统通入反应气体，所述恒温配气系统包括原料瓶、保温箱、热风鼓风机、WF₆流量计、H₂流量计等装置，温度可为30～50℃；所述反应气体可采用WF₆和H₂混合气体，所述WF₆的纯度最好大于99.9%，所述H₂的纯度最好大于99.9%，所述WF₆与H₂的体积比可为WF₆∶H₂=1∶（1～4）；所述WF₆的流量可为0.5～2L/min；所述H₂的流量可为1～8L/min；所述反应气体在基材表面发生反应，生成的W沉积在基材表面。

在步骤2）中，所述保护气体可采用氢气或氮气等，保护气体的流量可为1～5L/min；所述降温的速率可为2～4℃/min，降温的时间可为2～5h。

在步骤3）中，所述将基材除去的具体方法可为：将基材冷却至零下40℃以下，利用基材和钨热膨胀系数的不同，使基材与钨管自然分离；或用浓度为30%的硝酸溶解除去基材。

与现有的钨管制造方法相比，本发明克服了采用化学气相沉积制取纯钨管过程中，由于受原料气体流量无法精确控制、温度不均匀、反应气体浓度变化等原因导致钨管壁厚不均匀的现象，所制备的钨管壁厚均匀。