탄탈륨은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어 다양한 강산, 강알칼리, 왕수에 대한 내성이 뛰어나며 고온에서도 안정성을 유지합니다. 이러한 특성 덕분에 탄탈륨 튜브는 화학, 의료 및 기타 부식성 물질과의 접촉이 필요한 분야에서 독보적인 장점을 제공합니다.
높은 융점: 탄탈륨은 2996℃에 달하는 높은 융점을 자랑하며, 탁월한 고온 내성을 갖습니다. 고온 환경에서 장기간 안정적으로 작동할 수 있어 항공우주, 전자 및 기타 고온 내성이 요구되는 분야에 적합합니다.
적당한 경도와 연성: 탄탈륨은 적당한 경도를 지니고 있어 가는 선이나 얇은 포일로 가공할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 탄탈륨 튜브는 가공 중에도 우수한 형상과 치수 정확도를 유지하여 다양한 성형 및 접합 작업에 용이합니다. 낮은 열팽창 계수: 이 특성으로 인해 탄탈륨 튜브는 다양한 온도 조건에서도 치수 변화가 최소화되어 정밀 기기 및 전자 장비와 같이 높은 치수 정확도가 요구되는 응용 분야에서 안정적인 성능을 제공합니다. 제조 방법: 분말 야금법으로 제조된 탄탈륨 분말은 압축 및 소결된 후 압연 또는 연신 과정을 거쳐 튜브 형태로 만들어집니다. 고순도 탄탈륨 잉곳은 전자빔 용융법으로 제조되어 압출 및 인발 과정을 통해 튜브 형태로 만들어집니다. 연마 또는 산세척과 같은 표면 처리는 내식성 및 표면 마감을 개선하는 데 사용됩니다.
탄탈륨 튜브는 압연이나 인발과 같은 냉간 가공 과정에서 가공 경화가 발생합니다. 추가 가공 전에 일반적으로 1000~1200℃의 고온에서 어닐링을 거쳐 내부 응력을 제거하고 튜브의 가공 가소성을 회복하며 직경 축소 및 벽 두께 축소와 같은 추가 가공을 용이하게 하여 필요한 치수를 얻을 수 있도록 합니다. 완성된 튜브는 대부분 연질 또는 반경질 상태이므로 사용 전에 재결정을 위한 완전 어닐링 또는 내부 응력 제거를 위한 불완전 어닐링이 필요합니다. 탄탈륨은 고온에서 화학적 반응성이 매우 높기 때문에 공기 또는 가열된 분위기 내의 산소, 질소, 수소 및 기타 기체 성분은 물론 튜브 표면의 가공 윤활유 및 오일과 반응하여 탄탈륨 튜브 표면이 가스를 흡수하거나 산화되어 성능이 저하됩니다. 기존 문헌에 따르면, 오랫동안 국내외 모든 탄탈륨 튜브 어닐링은 전통적인 진공 어닐링로를 사용하여 수행되어 왔습니다. 전통적인 탄탈륨 튜브 진공 어닐링에서는 저항 가열 방식이 사용되는데, 이는 열 전달을 위해 복사열에 의존합니다. 이로 인해 가열 속도가 느려지고, 탄탈륨 격자에 저장된 변형 에너지가 점차 소모되며, 재결정 핵 생성 능력이 약화됩니다. 어닐링된 결정립은 상대적으로 크고, 느린 냉각 속도는 냉각 중 결정립 성장을 더욱 촉진합니다. 결과적으로 제품의 강도와 소성이 상대적으로 낮아집니다.
탄탈륨은 융점이 매우 높아 재결정 어닐링 온도 또한 그에 상응하게 높습니다. 기존의 진공 어닐링로는 재료 특성으로 인해 온도 제한이 비교적 낮습니다. 유지 시간을 지나치게 길게 하더라도 고융점 탄탈륨의 경우 원하는 재결정 어닐링을 얻기 어렵습니다. 기존 진공 어닐링 방식으로 제작된 탄탈륨 튜브는 인장 강도 210 MPa, 항복 강도 140 MPa, 연신율 25%를 나타냅니다.
어닐링은 진공 유도 어닐링로에서 수행됩니다. 자동 컨베이어가 탄탈륨 튜브를 10~50 cm/min의 속도로 로의 유도 코일 가열부를 통과시킵니다. 가열부는 3~5초 이내에 탄탈륨 튜브의 재결정 온도(1300~1600℃)에 도달해야 합니다. 탄탈륨 튜브를 포함하는 내열 슬리브는 유도 코일의 가열부를 연속적으로 통과하여 튜브의 전체 축 방향을 따라 계단식 온도 분포를 형성합니다.
이러한 온도 분포 하에서 튜브의 결정 조직은 축 방향을 따라 규칙적으로 분포됩니다. 회복 과정에서 격자 왜곡 없이 형성되는 새로운 결정핵은 응집 및 재결정화될 가능성이 적어 결정립 성장을 방지합니다. 그런 다음 진공 유도 어닐링로에서 급속 냉각이 수행됩니다. 가열부를 나온 탄탈륨 튜브를 포함하는 내열 슬리브는 급속 냉각을 위해 냉각부의 냉각수 재킷으로 균일하게 공급됩니다. 탄탈륨 튜브는 1~2분 내에 300~600℃까지 냉각되며, 이때 진공 유도 어닐링로는 가열을 중지합니다. 그런 다음 튜브는 자연적으로 실온까지 냉각됩니다.
탄탈륨 튜브는 유도 코일을 통해 유도로에 들어가 동시에 연속적으로 급속 냉각됩니다. 본 발명의 주요 기술적 특징은 탄탈륨 튜브의 가열 및 급속 냉각이 모두 유도 어닐링로 내에서 완료된다는 점이다.
