ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПЛАВКИ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ (статья)

В процессе переплава возможна очистка от кислорода и углерода в результате образования и удаления летучих окислов CO и CO2 или летучих оксидов металлов, обладающих более высоким давлением пара, чем у очищаемого металла [1,2]. При плавке металлов с применением электронно-лучевого нагрева параметрами процесса можно управлять и изменять их в широких пределах: выдерживать металл в жидком состоянии длительное время; перегревать расплав; поддерживать над расплавом низкое давление, которое определяется техническими возможностями вакуумной системы. Всё это позволяет наиболее полно и быстро проводить очистку от примесей. Следует отметить также отсутствие особых требований к шихте (нет необходимости формировать заготовки), хорошую гомогенность слитка, лёгкую и плавную регулировку режима плавки.

В настоящей работе изучалась возможность применения электронно-лучевого переплава для получения высокочистого никеля. Чистый никель обладает высокой химической и коррозионной стойкостью, имеет высокую прочность и пластичность. Из него изготавливают различные детали для электровакуумной техники, он также является важным компонентом многих сплавов, необходимых для изготовления химической аппаратуры, деталей турбореактивной техники, источников постоянного тока и магнитных материалов. Сплавы на основе никеля характеризуются высоким электросопротивлением, повышенной жаропрочностью и жаростойкостью, а в ряде случаев высокой коррозионной стойкостью.
На структуру и свойства никеля существенное влияние оказывают находящиеся в нём примеси.
Наиболее характерными из них являются Co, Fe, Si, C, O2, S, Cu. Особо вредными примесями являются сера, кислород, углерод и некоторые металлы, образующие с никелем легкоплавкие эвтектики (Pb, Se, Bi). При промышленном производстве никеля не удаётся достичь высокой степени чистоты металла, требуемой в некоторых случаях, поэтому очень важно исследовать влияние электронно-лучевой плавки на степень очистки никеля. Процессы рафинирования никеля физическими методами и исследование влияния легирующих элементов на свойства никеля и его сплавов изучались в ряде работ [3-6]. В работе [3] исследовались механические свойства никеля высокой чистоты полученного методом дистилляции, в работах [4,5] изучалось влияние химически активных элементов на свойства никеля и его сплавов, а в работе [6] исследовалось влияние ионного облучения на радиационно-стимулированную диффузию никеля и сегрегацию легирующей добавки.
В качестве исходного материала для исследований использовался электролитический никель, который подвергался двукратному электронно-лучевому переплаву на сверхвысоковакуумной установке УПМ-1 [2]. Схема установки для электронно-лучевой плавки показана на рис.1.