내식성이 우수한 탄탈륨-텅스텐-백금 합금 및 그 제조 방법이 개시된다. 이 합금은 질량 백분율로 텅스텐 2%~5%, 백금 0.08%~0.12%를 함유하고 나머지는 탄탈륨으로 구성된다. 제조 방법은 탄탈륨 분말, 텅스텐 분말 및 백금 분말을 각각의 질량 백분율에 따라 계량 및 혼합하여 혼합 분말을 얻는 단계; 상기 혼합 분말을 진공 열간 가압 소결 및 진공 전자빔 용융 공정을 순차적으로 적용하여 탄탈륨-텅스텐-백금 합금을 얻는 단계를 포함한다. 탄탈륨 분말에 일정 비율의 텅스텐 및 백금 분말을 첨가함으로써 탄탈륨 합금의 성능이 향상된다. 분말 혼합, 진공 열간 가압 소결 및 진공 전자빔 용융 공정을 결합한 본 제조 방법은 균일한 조성, 안정적인 화학적 성질 및 우수한 내식성을 갖는 탄탈륨-텅스텐-백금 합금 소재를 제공한다.
탄탈륨 금속은 높은 융점, 낮은 열팽창 계수, 우수한 연성 및 매우 높은 내식성과 같은 상당한 이점을 가지고 있어 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 기술의 급속한 발전으로 인해 단일 금속 탄탈륨은 더 이상 산업 발전의 요구를 충족할 수 없게 되었습니다. 이러한 배경에서 다양한 탄탈륨 합금이 등장했습니다. 순수 탄탈륨에 합금 원소를 첨가하면 성능을 향상시킬 수 있습니다.
현재 가장 일반적으로 사용되는 강화 합금 원소는 텅스텐입니다. 탄탈륨-텅스텐 합금은 고밀도, 고융점 및 고강도를 갖는 희귀 금속 합금 소재입니다. 이 소재는 고온 강도가 높고, 연성, 용접성, 내식성이 우수하여 고온, 고압, 내식성 작업 환경에 적합합니다. 본 명세서에서는 탄탈륨-텅스텐 합금 분말 및 그 제조 방법을 개시한다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다: 탄탈륨-텅스텐 합금 잉곳을 반복적으로 용융 및 단조하는 단계; 단조된 제품을 수소 분위기에서 수소화 열처리하는 단계; 수소화 열처리된 제품을 기계적으로 분쇄하여 조분말을 얻는 단계; 조분말로부터 입자 크기가 aμm 내지 bμm 범위인 분말을 체질하는 단계(단, a = 10–20, b = 50–60); 체질된 분말을 진공 하에서 탈수소화 열처리하는 단계; 이전 단계의 제품에 마그네슘 분말을 첨가하여 산소 환원 열처리하는 단계; 그리고 이전 단계의 제품을 플라즈마 구상화 처리하여 99% 이상의 구형도를 얻는 단계. 얻어진 탄탈륨-텅스텐 합금은 균일한 조성, 집중된 입자 크기 분포, 높은 구형도 및 낮은 산소 함량을 나타낸다. 그러나 텅스텐 함량이 특정 값을 초과하면 성능이 저하되기 시작한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구자들은 각 성분의 장점을 활용하여 탄탈륨 금속의 성능을 더욱 향상시키고 전반적으로 우수한 물성을 지닌 복합 재료를 얻기 위해 다성분 텅스텐 원소를 탄탈륨 금속 매트릭스에 도핑하기 시작했습니다. 본 논문에서는 중량비로 텅스텐 0.5~10%, 텅스텐 이붕화물 0.5~8%, 나머지는 탄탈륨으로 구성된 새로운 탄탈륨-텅스텐 합금 재료 및 그 제조 방법을 설명합니다. 제조 방법은 다음과 같습니다. 원료 탄탈륨 분말, 텅스텐 분말, 텅스텐 이붕화물 분말을 중량비에 따라 계량하여 세라믹 볼밀 용기에 넣고 1~6시간 동안 진공 볼밀링합니다. 그런 다음 혼합 분말을 흑연 몰드에 채웁니다. 채우기 전에 몰드의 내벽에 HBN 분말을 코팅하여 혼합 분말이 흑연과 반응하는 것을 방지하고 이후 탈형을 용이하게 합니다. 그 후, 주형을 진공 열압착 소결로에 넣어 열압착 소결을 진행합니다. 소결 후, 주형을 로와 함께 냉각시켜 새로운 탄탈륨-텅스텐 소재를 얻습니다. 그러나 이렇게 제조된 탄탈륨-텅스텐 소재는 산소 함량이 높고 내식성이 부족합니다.
본 명세서에서는 내식성이 우수한 탄탈륨-텅스텐-백금 합금 및 그 제조 방법을 개시합니다. 탄탈륨 분말에 일정 비율의 텅스텐 및 백금 분말을 첨가함으로써 탄탈륨 합금의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 본 제조 방법은 분말 혼합, 진공 열압착 소결 및 진공 전자빔 용융을 결합하여 균일한 조성, 안정적인 화학적 성질 및 강력한 내식성을 갖는 탄탈륨-텅스텐-백금 합금 재료를 얻는 것이다.
본 제조 방법은 다음 단계를 포함한다: (1) 입자 크기가 4μm인 탄탈륨 분말, 입자 크기가 5μm인 텅스텐 분말 및 입자 크기가 2μm인 백금 분말을 질량 백분율에 따라 계량하여 혼합하여 혼합 분말을 얻는다. 탄탈륨 분말, 텅스텐 분말 및 백금 분말의 순도는 99.99%이다. (2) 1단계에서 얻은 혼합 분말을 진공 열압착 소결한다. 진공 열압착 소결의 진공도는 1×10⁻³Pa이고, 가열 속도는 4℃/min으로 1800℃까지 상승시키고, 유지 시간은 180분으로 하여 합금 빌릿을 얻는다. (3) 2단계에서 얻은 합금 빌릿에 진공 전자빔 용융을 실시한다. 진공 전자빔 용융의 진공도는 1×10⁻²Pa이고, 온도는 3500℃, 유지 시간은 3시간으로 하여 탄탈륨-텅스텐-백금 합금을 얻는다. 내식성 탄탈륨-텅스텐-백금 합금 및 그 제조 방법이 제공된다. 탄탈륨-텅스텐-백금 합금은 질량 백분율로 텅스텐 5%, 백금 0.08%, 나머지는 탄탈륨으로 구성된다.
탄탈륨-텅스텐-백금 합금의 텅스텐 함량이 특정 값을 초과하면 합금의 성능이 저하된다. 텅스텐 함량이 너무 낮으면 합금의 내식성을 향상시킬 수 없다. 탄탈륨-텅스텐 합금에 적절한 양의 백금 분말을 첨가하면 화학적 특성과 내식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
