Вольфрамовые покрытия

Получение защитных вольфрамовых покрытий методом водородного восстановления фторидов металлов находит широкое применение для самых различных целей [1, 2]. Особый интерес представляет легирование вольфрамовых покрытий с целью повышения жаропрочности и пластичности. Таким уникальным действием обладает рений [3]. Легирование вольфрама рением в области растворимости снижает температуру перехода вольфрама в хрупкое состояние, замедляет рекристаллизацию и увеличивает работу выхода электронов в вакууме, что важно для ряда отраслей техники. [c.50]

Методом гальванического осаждения были получены композиты с 12 об.% усов, удельная прочность которых достигала 8,64 км при 523 К- Воспроизводимость образцов была плохой, так как усы разрушались в процессе прессования, главным образом, за счет различия их размеров. Более того, при высоких температурах (- 1250 К) из-за очень слабой связи покрытия и усов прочность композитов падала примерно до 2,1 кГ/мм и при разрушении происходило выдергивание усов. Низкие прочностные свойства композита были обусловлены тем, что вследствие слабой связи критическая длина волокна, передающая нагрузку, значительно превышала длину находящихся в композите усов. Низкая прочность связи была вызвана нестабильностью покрытия, например, диффузией вольфрамового покрытия в Ni-матрицу при формировании связи. [c.345]

Во время работы над композитами на основе никелевых сплавов попутно было проведено исследование возможности использования таких сочетаний покрытия и матрицы, в которых составляющие взаимно нерастворимы. Усы сапфира с вольфрамовым покрытием пропитывались расплавом меди. Хотя и были получены композиты с прочностью, достигающей 82 кГ/мм (при 30 об.% усов), имели место уже известные эффекты вымывания покрытия при высокой температуре прочность этого материала оказалась неожиданно низкой и разброс данных был значителен [13]. [c.345]

Часть книги посвящена обзору работ по нанесению молибденовых покрытий, также важному вопросу с точки зрения технологии ТЭП — нанесению вольфрамовых покрытий на молибден. Рассматриваются требования к покрытиям ТЭП, дается оценка эффективности различных методов нанесения покрытий. Особое внимание уделено методам химического осаждения молибдена, а также осаждения вольфрама на молибден из газовой фазы хлоридов и фторидов, которые являются, основными и получили широкое применение в технологии ТЭП. [c.5]

Молибден и другие тугоплавкие металлы (в частности, вольфрам) обычно испаряют электронно-лучевым нагревом в условиях глубокого вакуума (10 —10- мм рт. ст.). Метод вакуумного напыления имеет следующие недостатки 1) большие потери, напыляемого металла 2) загрязнение покрытия остаточными газами в камере и в исходном металле 3) трудность нанесения толстых покрытий тугоплавких металлов из-за низкой летучести и малой скорости испарения осаждаемого металла 4) сложность нанесения равномерных по толщине покрытий на подложки с рельефной поверхностью 5) недостаточная термическая стабильность покрытия из-за большого различия в температурах зон конденсации и испарения 6) невозможность получения текстурированных покрытий из-за сложности регулирования режима осаждения 7) недостаточная адгезия покрытия 8) пористость покрытия. Вследствие этих недостатков данный метод нанесения молибденовых и вольфрамовых покрытий широко не применяется. [c.106]

Метод плазменного напыления при пониженном давлении в инертной атмосфере. Этот метод в последние годы довольно широко применяется для получения пленок с полупроводниковыми свойствами [157]. В этом методе с помощью различных видов самостоятельного (или несамостоятельного) тлеющего разряда удается наносить равномерные по толщине молибденовые (и вольфрамовые) покрытия с высокой адгезией и малым содержанием примесей. В таких установках вводимый инертный газ переходит в состояние плазмы под воздействием высокочастотного пли высоковольтного разряда. Ионная бомбардировка мишени (анода) приводит к ее распылению и осаждению распыленного материала на подложке. Так как вырванные атомы имеют энергию порядка сотни электронвольт, они способны проникать в поверхностный слой подложки и микротрещины, обеспечивая тем самым хорошую адгезию. Несмотря на положительные качества, получать толстые термостабильные покрытия этим методом трудно и дорого. [c.106]

Для получения более высокой работы выхода электронов катодов ядерных ТЭП на них наносят тонкие ориентированные вольфрамовые покрытия с кристаллографической текстурой 110 [18, 130, 143]. К вольфрамовым покрытиям на молибденовых катодах предъявляются два важнейших требования [c.118]

Работа выхода электронов в вакууме для вольфрамового покрытия с текстурой 100 равна 4,6 эВ, в то время как для вольфрамового покрытия с текстурой 110 она составляет 5— 5,3 эВ [172]. Отсюда видно, насколько важно получить вольфрамовые покрытия именно с текстурой ПО . Хорошая адгезия вольфрамового покрытия на молибденовом катоде достигается, когда покрытие осаждается на рекристаллизованной и травленой поверхности. На механически полированной поверхности адгезия покрытия недостаточна. С другой стороны, ориентированные покрытия вольфрама с текстурой 110 на молибденовом эмиттере получаются только на хорошо полированных поверхностях [8, 171]. В работах при создании реактора JTR [19] эти взаимоисключающие обстоятельства были устранены применением двуслойных вольфрамовых покрытий, полученных по так называемой дуплекс-технологии. Первый подслой вольфрама на рекристаллизованную травленую поверхность наносится восстановлением паров WFe водородом (фторидная технология), а второй (основной по толщине) слой вольфрама наносится восстановлением водородом паров W U (хлоридная технология). [c.118]

W U [198] при температуре подложки 1500° С, суммарном давлении в аппарате 3 мм рт. ст., скорости подачи хлора 5 и водорода 16 л/ч. Суммарная толщина вольфрамового покрытия на молибденовых эмиттерах (катодах) должна быть не менее 100 мкм. Такая толщина покрытия достаточна, чтобы предотвратить диффузию молибдена из матрицы через покрытие при эксплуатации ТЭП. При меньших толщинах покрытия атомы молибдена диффундируют через покрытие и при концентрации их на поверхности вольфрамового покрытия более 5% сильно снижают работу выхода электронов [19]. [c.119]

В настоящее время разработан ряд методов нанесения тугоплавких вольфрамовых покрытий, которые аналогичны выше описанным методам нанесения молибденовых покрытий. При этом для получения покрытий вольфрамом, в частности на молибдене, можно использовать такую же аппаратуру. Ниже дается краткая характеристика наиболее перспективных методов нанесения покрытий вольфрама на молибден. [c.119]

Как показано в работах [103, 160], скорость осаждения вольфрамового покрытия достаточно высока и толщину осаждаемого слоя легко можно регулировать временем осаждения. [c.120]

Метод химических транспортных реакций. Монокристалличе-ские вольфрамовые покрытия на монокристаллических молибденовых эмиттерах могут быть получены осаждением вольфра- [c.123]

Работа выхода электронов для молибденовых образцов с вольфрамовым покрытием из хлоридов [c.124]

Рис. 5.12. Внешний вид образца монокристаллического вольфрамового покрытия на монокристаллической молибденовой трубе

Рис. 5.14. Внешний вид тонких монокристаллических вольфрамовых покрытий на монокристаллической молибденовой трубе

При выгорании ядерного топлива происходит накопление продуктов деления, в том числе и газообразных, а также изменение структуры топлива за счет перекристаллизации. Оба эти явления могут приводить к распуханию материалов электрогенерирующего канала ТЭП, что сопровождается уменьщением размера и без того малого зазора между катодом и анодом ТЭП.. Это может привести к серьезному нарушению режима работы ТЭП и к его вынужденной остановке. Кроме того, создается опасность проникновения или диффузии топлива на внешнюю поверхность эмиттера и перенос вещества с катода на анод посредством транспортных реакций. Для повышения эффективности работы эмиттера применяются ориентированные молибденовые и особенно вольфрамовые покрытия (см. гл. V). Однако проникновение на наружную поверхность хотя бы небольших количеств топлива может привести к образованию слоя, который резко ухудшает адсорбционную способность эмиттирующей поверхности по отношению к цезию и тем самым сильно снижает работу выхода электронов. [c.127]

При испытании молибденовых эмиттеров с тонким вольфрамовым покрытием были получены аналогичные результаты, но выраженные более слабо. Однако при нанесении более толстых покрытий из вольфрама совместимость молибденовых катодов с окисным топливом можно повысить до 2000° с [30]. Вольфрамовые покрытия на молибдене не должны быть слишком толстыми, так как сечение захвата нейтронов у вольфрама значительно больше, чем у молибдена [67]. Минимальная толщина вольфрамового покрытия, по данным работы [171], должна быть не менее 100 мкм, чтобы предупредить диффузию молибдена на поверхность вольфрамового покрытия в процессе эксплуатации ядерного ТЭП. Для гарантии толщину слоя вольфрамового покрытия рекомендуется увеличивать в 2 раза, т. е. до 200 мкм [19J. Для лучшей адгезии вольфрамового слоя рекомендуется шлифованную поверхность молибдена перед покрытием подвергать высокотемпературному отжигу, чтобы образовывался крупнокристаллический слой молибдена с неразрушенной поверхностью. На подготовленную таким образом поверхность молибдена наносится покрытие из вольфрама с крупнокристаллической структурой, которая обеспечивается высокотемпературным процессом покрытия. Граничная диффузия атомов молибдена через вольфрамовое покрытие с такой структурой сильно снижается вследствие уменьшения поверхности и границ зерен, а объемная диффузия практически при этом отсутствует. В работах [13, 122] подробно исследовался механизм диффузии атомов молибдена через вольфрамовое покрытие и [c.133]

Главной проблемой при применении окисного топлива и вольфрамового эмиттера или молибденового эмиттера с вольфрамовым покрытием является сохранение размеров ЭГК при облучении, так как в процессе длительного облучения потоком свыше 3 102° распад/см при 1900° К наблюдается небольшое распухание стержней твэлов для малых диаметров (1,3—1,6 см). Вольфрамовый эмиттер с двуокисью урана облучали в вакууме при температуре 1900 К в течение 9875 ч до 3-10 распад/см . Максимальное увеличение диаметра эмиттера после облучения было незначительным и достигало на высоте 3/8 от дна всего лишь 0,030 мм по высоте изменение размера не превышало 0,028 мм. [c.134]

Скорость переноса компонентов карбидного топлива через вольфрамовые покрытия на молибдене, полученные различными методами [117] [c.141]

Изучение границы раздела молибден — никель показало, что молибден гораздо более активен, чем вольфрам, в аналогичных условиях. Однако выдержка в 100 ч при 1200 С приводит к диффузии никеля в вольфрам, а вольфрама в никель с образованием реакционной зоны толщиной около 100 мкм. Таким образом, очевидно, что для долговременной стабильности при повышенных температурах, так же как и для защиты волокон сапфира в процессе изготовления композиций, требуются покрытия толщиной, по крайней мере, 100 мкм. Вольфрамовое покрытие такой толщины очень заметно увеличило бы массу композиции Вольфрам иге сам по себе не ухудшает качество поверхности волокон сапфира (в восстановительной атмосфере) в такой степени, как никель или нихром, однако некоторое уменьшение прочности волокон может иметь место (см. табл. 3). Причина снижения свойств остается неясной. [c.193]

Вольфрамит 1—204 Вольфрамовая проволока 3—77 Вольфрамовая сталь 3—238 Вольфрамовые покрытия 1—207 Вольфрамовые прутки 3—99 Вольфрамовые сплавы 1—207 [c.499]

Авторы работ [42, 43]. придерживаются другой точки зрения. Они считают, что катодное распыление играет определяющую роль в процессах отбора при росте вольфрамовых покрытий. [c.47]

В последующих экспериментах по применению пропитки никелевыми сплавами были использованы волокна сапфира большого диаметра (0,5 мм) с различными покрытиями (Ноуан и др. [39]). Зти опыты оказались неудачными, так как даже толстые вольфрамовые покрытия не защищали волокна от повреждения (разд. IV, А). Последующие программы разработки композитов, связанные с использованием гальванического осаждения и диффузионной сварки, будут обсуждаться в разд. III. [c.327]

ЭГК и увеличению тепловых утечек по микроизоляторам. Эти явления могут быть устранены применением специальных конструктивных мер (усовершенствованием дистанционирования, нанесением вольфрамового покрытия на катоды и др.). Таким образом, достигнутая в ядерном термоэмиссионном преобразователе Топаз полезная электрическая мощность (5—7 кВт) не является предельной и в дальнейшем может быть существенно увеличена путем применения перспективных катодных материалов и других мер по улучшению термоэмиссионных характеристик. [c.24]

С этой точки зрения целесообразно в ЭГК ТЭП применять монокристаллические эмиттеры из чистого молибдена, поли-кристаллические текстурированные эмиттеры из молибдена или молибденовые эмиттеры с вольфрамовым текстурированным покрытием. Этого можно достигнуть путем нанесения вольфрамового покрытия на поли- или монокристаллическую молибденовую подложку. При этом покрытие вольфрама должно быть как можно более тонким для уменьшения захвата тепловых нейтронов с другой стороны, оно должно быть достаточно толстым для сохранения высокой работы выхода в течение всего ресурса работы преобразователя. Весьма серьезной является проблема чистоты молибдена, поскольку она имеет непосредственное отношение к ресурсу преобразователя вследствие возможного освобождения кислорода из окисных включений. Коллекторным материалом является молибден или сплав Nb + +1 % Zr, причем молибден предпочтителен из-за его большей продолжительности службы и меньшей стоимости. Однайо установлено, что окисные примеси, содержащиеся в молибдене и выделяющиеся в межэлектродный зазор во время испытаний, ухудшают эффективность ТЭП и обусловливают меньший ресурс. По-видимому, большие ресурсы, полученные экспериментально с Nb-b 1 %2г-коллектором, обусловлены его геттерирую-. щей способностью, вследствие чего (Кислород выводится из зазора [65, 115]. [c.25]

В настоящее время наиболее высокие эмиссионные характеристики в ядерных ТЭП получают на монокристаллических молибденовых катодах с монокристаллическпм вольфрамовым покрытием. По этой причине получение качественных ориентированных покрытий из молибдена и вольфрама становится одной из важнейших проблем в технологии ядерных ТЭП. [c.123]

Рис, 5.13. Микроструктура монокристаллического вольфрамового покрытия на мо-покрнсталлической молибденовой трубе [c.124]

Этого можно достигнуть только модернизированным методом транспортных реакций или, как его назвали авторы, методом псевдозамкнутого объема [42 а, в], который сочетает в себе преимущества проточного метода пиролиза при постоянном составе газовой фазы и метода замкнутого объема по ван Аркелк> и де Буру, но исключает в отдельности недостатки этих методов. Модернизированным методом транспортных реакций, позволяющим регулировать давление в процессе осаждения вольфрама, можно получить ориентированные (практически с любой заданной текстурой) покрытия и осадки, а также осадки полг ностью монокристаллические. Эти осадки имеют высокую степень чистоты по названным примесям, а также относительно низкую микротвердость (Я = 400 ктс/мм ). Монокристаллические покрытия имеют совершенную субструктуру и блестящую поверхность. При получении толстых вольфрамовых покрытий из-за преимущественного роста отдельных граней строго цилиндрическая подложка-матрица снаружи становится шестигранной (рис. 5.12), причем на гранях отчетливо видны невооруженным глазом фигуры роста, характерные для каждой грани его монокристалла. Наряду с этим модернизированный метод транспортных реакций позволяет значительно увеличить скорости осаждения вольфрама (до 1 —1,5 мм/ч) и наносить покрытия заданной толщины. При нанесении более тонких монокри-сталлических покрытий (100—150 мкм) последние получаются гладкими и блестящими (рис. 5.13). Они имеют совершенную субструктуру и низкую микротвердость (рис. 5.14). Дефекты кристаллического строения монокристаллической подложки очень точно воспроизводятся на покрытии и при этом легко могут быть обнаружены. [c.126]

Выло найдено, что диффундирующие на поверхность вольфра-тиового покрытия атомы молибдена снижают работу выхода электронов, если их количество достигает 5% всего количества этомов вольфрама на поверхности. Эффект Киркендалла на границе раздела молибден — вольфрам не является вредным, ели поры молибденовой подложки и вольфрамового покрытия не объединяются, увеличивая перенос материала с помощью взаимной диффузии [207]. При 1900 К за 4- 10 ч коэффициент граничной диффузии вольфрама в молибден Drp=10 -r Ч-10- см /с [117]. [c.134]

Хлоридное вольфрамовое покрытие Дуплекс хлоридо-фторид-ное вольфрамовое покрытие Модифицированное вольфрамовое покрытие Фторидное вольфрамовое покрытие со столбчатой структурой [c.141]

Такое дуплексное покрытие обеспечивает высокую работу выхода электронов (4,9—5,0 эВ), имеет высокое сопротивление ползучести и стабильность структуры зерна при рабочей температуре. Массовое содержание примеси фтора в нем не превышает (1—2)10-3%. Дуплексные вольфрамовые покрытия успешно проработали свыше 4-10 ч при 1973 К, плотности тока 10,6 А/см2 и удельной мощности ТЭН 8 Bт м [117]. Чтобы предупредить и уменьшить растворимость вольфрамового покрытия в карбидном топливе, к последнему рекомендуется добавить перед прессованием и спеканием около 4% порошка металлического вольфрама. После спекания в таком топливе свободный вольфрам отсутствует, так как он полностью переходит в соединение UW 2, равномерно распределенное в матрице. Чтобы обеспечить высокие выгорания и предупредить распухание, карбидное топливо приготовляется с 75—79%-ной плотно- [c.141]

Вал Г., Демни Д. Поведение газофазного вольфрамового покрытия на молибдене. — Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные элементы , 1972, вып. 8 (121), с. 108. [c.149]

Акопян В. О., Анитов И. С. Повышение антифрикционных свойств титана и его сплавов нанесением молибденовых и вольфрамовых покрытий из паров карбонилов. — В кн. Применение титановых сплавов (материалы 4-го науч.-техн. совещания). М., ВИАМ, 1963, с. 148—167. [c.241]

Гексакарбонил вольфрама W( O)e — летучее твердое вещество, которое является перспективным для получения адгерептных вольфрамовых покрытий на металлах,— может быть получен взаимодействием вольфрамового порошка и окиси, углерода при 225-—300° под давлением 200 am. Это вещество может быть получено также путем взаимодействия окиси углерода под давлением с растворенным в эфире гексахлоридом вольфрама в присутствии магния. [c.140]

При самом удачном способе втержни покрывали окисью иттрия (толщиной около 1 мкм), а затем тонким лоем (около 0,5 мкм) вольфрама. Целью применения вольфрамового покрытия, помимо [c.206]

Тюо Рис.,1. Зависимости числа зерен на поверхности вольфрамового покрытия N (7) и совершенства текстуры [100 в нем (2) от tohuIhhijI покрытия И [c.14]

Катодное распыление поверхностного "слоя растущей совокупности приводит в первую очередь к замедлению вхождения примесей в состав совокупности через ее поверхность главным образом это относится к наиболее интенсивно распыляемым элементам. В [13] приведено содержание элементов внедрения (углерода, азота, кислорода) в вольфраме, полученном при разложении хлоридов вольфрама в тлеющем разряде. При поверхностной плотности потока энергии разряда больше 40 Вт/см содержание этих элементов уменьшается примерно в 2 раза по сравнению с безразрядными условиями. Одновременно было отмечено и уменьшение содержания хлора в получаемых вольфрамовых покрытиях. Уменьшение содержания примесных компонентов было обнаружено и в покрытиях из хрома, полученнь1х разложением паров иодидов хрома в тлеющем разряде [42]. [c.45]

При осаждении углерода из и-ксилола поверхностная плотность потока энергии находилась в пределах 13-18 Йт/см , а температура подложки 970-1170 К. Судя по рис. 11, в этих условиях скорость распыления могла составить 10 мкм/ч и более. Поэтому пренебречь катодным распылением, как это бьшо сделано при анализе текстурообразования в вольфрамовых покрытиях, нельзя. Однако, учитывая, что при больших значениях поверхностной плотности потока энергии углеродные покрытия из -ксилола в тлеющем разряде имеют обычную ориентировку [001], можно допустить, что распыление не является доминирующим эффектом при возникновении ориентировки [100], которая образуется при меньших значениях потока энергии разряда. При таком допущении остается предполагать, что обнаруженная ориентировка является следствием возникновения сжимаюищх напряжений в покрытии на возмож-48 . [c.48]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...