タンタルは、優れた化学的安定性を持ち、様々な強酸、強アルカリ、王水に対して高い耐性を示し、高温下でも安定性を維持します。この特性により、タンタル管は、腐食性物質との接触を必要とする化学、医療、その他の分野において独自の優位性を発揮します。
高融点:タンタルは2996℃という高い融点を持ち、優れた耐熱性を備えています。高温環境下でも長期間安定して動作するため、航空宇宙、エレクトロニクス、その他高温耐性が求められる分野に適しています。
適度な硬度と延性:タンタルは適度な硬度を持つため、細い線状に加工したり、薄い箔状に加工したりすることができます。この特性により、タンタル管は加工中に良好な形状と寸法精度を維持し、様々な成形および接合作業を容易にします。低い熱膨張係数:この特性により、タンタル管は温度変化による寸法変化が最小限に抑えられ、精密機器や電子機器など、高い寸法精度が求められる用途において安定した性能を発揮します。製造方法:粉末冶金法で製造されたタンタル粉末をプレス成形・焼結し、圧延または延伸して管状にします。高純度タンタルインゴットを電子ビーム溶解し、押出成形および引抜き加工によって管状にします。耐食性と表面仕上げを向上させるために、研磨や酸洗などの表面処理が施されます。
タンタル管は、圧延や引抜きなどの冷間加工工程で加工硬化を起こします。そのため、後工程に進む前に、内部応力を除去し、管の加工塑性を回復させ、直径縮小や肉厚縮小などの後工程を容易にして所望の寸法を得るために、一般的に1000~1200℃の高温で焼鈍処理を行う必要があります。完成した管は大部分が軟質または半硬質の状態であり、使用前に再結晶化のための完全焼鈍、または内部応力を除去するための不完全焼鈍が必要です。タンタルは高温で非常に化学的に反応性が高いため、空気中または加熱雰囲気中の酸素、窒素、水素、その他の気体成分、および管表面の加工潤滑剤や油と反応し、タンタル管表面がガスを吸収したり酸化したりして、その性能を損ないます。現在の文献によると、長年にわたり、国内外を問わずすべてのタンタル管焼鈍は、従来の真空焼鈍炉を使用して行われてきました。タンタル管の従来の真空焼鈍では、放射による熱伝達に依存する抵抗加熱が使用されます。これにより加熱が遅くなり、タンタル格子に蓄積された変形エネルギーが徐々に減少し、再結晶化の核生成能力が弱まります。焼鈍された結晶粒は比較的粗く、冷却速度が遅いため、冷却中の結晶粒成長がさらに促進される。このため、製品の強度と塑性は比較的低くなる。
タンタルは融点が非常に高く、再結晶焼鈍温度もそれに伴い高くなります。従来の真空焼鈍炉は材料特性に制約され、比較的低い温度限界にとどまります。保持時間を十分に長くしても、高融点タンタルの望ましい再結晶焼鈍を実現することは困難です。従来の真空焼鈍では、タンタル管の引張強度は210MPa、降伏強度は140MPa、伸びは25%となります。
真空誘導焼鈍炉では、自動コンベアによってタンタル管が10~50cm/分の速度で炉の誘導加熱部に搬送されます。加熱部は3~5秒以内にタンタル管の再結晶温度(1300~1600℃)に達する必要があります。タンタル管を収容した耐熱スリーブは、誘導コイルの加熱部を連続的に通過し、管の軸方向全体にわたって段階的な温度分布を形成します。
この温度分布により、管の結晶組織は軸方向に均一に分布します。回復過程で形成された新たな結晶核は、格子歪みを生じることなく凝集・再結晶化を起こしにくく、結晶粒成長を抑制します。その後、真空誘導焼鈍炉で急速冷却を行います。加熱部を出たタンタル管を収容した耐熱スリーブは、冷却部の冷却水ジャケットに均一に供給され、急速冷却されます。タンタル管は1~2分以内に300~600℃まで冷却され、この時点で真空誘導焼鈍炉の加熱が停止します。その後、管は自然冷却により室温まで冷却されます。
タンタル管は誘導コイルを通って誘導炉に入り、同時に連続的に急速冷却されます。本発明の主な技術的特徴は、タンタル管の加熱と急速冷却の両方が誘導焼鈍炉内で完了することである。