니오븀-탄탈륨-텅스텐 합금 스트립의 주류 생산 공정은 분말 야금입니다. 주로 C103과 같은 고온 합금의 원료로 사용됩니다. 이 기술의 핵심은 합금 조성의 균일성을 확보하고 가스 불순물(탄소, 산소 등) 함량을 제어하는 데 있습니다.
원료 및 혼합(균일한 조성 확보): 공정은 고순도 니오븀 분말, 탄탈륨 분말, 텅스텐 분말로 시작됩니다. 첫 번째 기술적 과제는 밀도와 특성이 다른 금속 분말을 균일하게 혼합하는 것입니다. 따라서 기존의 직접 혼합 방식 외에도, 때로는 보다 발전된 사전 합금 공정, 즉 먼저 Nb-Ta 중간 합금 분말을 만든 다음 텅스텐 분말과 혼합하는 방식을 채택합니다. 이 방식은 성분 분리를 더욱 효과적으로 방지할 수 있습니다. 원료 선정(고순도 분말): Nb 분말(≥99.95%), Ta 분말, W 분말, 그리고 일부 배합에서는 Zr 분말(Nb-Ta-W-Zr);
입자 크기: Nb: 3-8 μm, Ta: 4-10 μm, W: 2-5 μm; 산소(O) < 150 ppm, 탄소(C) < 80 ppm 엄격하게 관리(검출 요건 충족을 위해 최종 샘플링 실시). 배합에 따라 정확하게 계량(예: Nb 80% - Ta 10% - W 10%).
압축 및 소결(불순물 함량 제어): 균일하게 혼합된 분말을 금속 다이 프레스 또는 냉간 등방압 성형(CIP)을 통해 특정 강도의 빌릿 스트립으로 만듭니다. 가장 중요한 단계는 고온 소결이며, 일반적으로 도가니 소결로 또는 진공 소결로에서 수행됩니다. 이 단계의 핵심 과제는 탄소 및 산소 함량 제어입니다. 제품은 탄소, 산소 및 기타 가스 불순물에 대해 매우 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다. 연구 결과에 따르면 원료의 O/C 비율을 제어하고 적절한 최종 소결 온도를 선택하는 것이 제품의 불순물 함량이 기준을 충족하도록 하는 핵심 공정 변수입니다. 효율적인 분말 혼합(핵심 성분 분리 방지): V형 3차원 혼합기를 사용하여 20~28시간 동안 진공 밀봉 혼합합니다. 산소 흡수를 방지하기 위해 불활성 아르곤으로 보호합니다. 120메쉬 체를 통과시켜 응집된 입자를 분산시키고 Ta/W가 Nb 기지 내에 균일하게 분산되도록 합니다. 냉간 프레스 성형(정사각형 빌릿 스트립으로 성형): 300~500톤 수직 유압 프레스를 사용합니다. 일반적인 규격은 단면 25×25/30×30mm, 길이 300~600mm입니다. 성형 빌릿 스트립은 다음과 같습니다. 압착 압력 180-230MPa, 녹색 빌릿 밀도는 이론 밀도의 62%-68%, 층상 구조나 균열 없음.
소결 공정 중 탄소 확산을 방지하기 위해 장비나 환경으로부터 제품으로 탄소가 침투하는 것을 막기 위한 추가적인 조치가 필요하며, 이를 통해 합금의 순도를 확보해야 합니다. 후속 가공(빌릿에서 재료로)을 통해 소결하여 얻은 합금 스트립은 최종 제품의 요구 사항에 따라 봉, 판, 와이어 등의 형태로 추가 가공됩니다. 텅스텐 함량이 높은 합금(예: Ta10W)의 경우 가공 난이도가 크게 증가하며, 가공 연성을 향상시키기 위해 표면에 산화 방지 코팅을 적용한 후 단계적 가열 단조를 수행하는 등의 특수 열처리 또는 가공 기술이 필요한 경우가 많습니다. 진공 고온 소결(진공 탄소관로/몰리브덴 와이어로)은 단계적 온도 상승(총 진공도 ≤ 5×10⁻³ Pa) 방식으로 진행됩니다. 상온 → 600℃: 2시간 유지, 흡착된 산소 및 수증기 제거; 600℃ → 1300℃: 3시간 유지, 불순물 C/O 감소; 1300℃ → 1950~2100℃: 4~6시간 유지, 고상 확산 합금화. 소결 후, 빌릿 스트립의 밀도는 92%~95%이며, Nb-Ta-W 고용체 합금화가 완료됩니다.
