鉬加工在不同產業中對於製造高性能零件起著重要作用。鉬具有低膨脹和高熱導率等獨特性能，實際上可以對加工結果產生很大的影響。
在這篇文章中，我們將介紹鉬加工的重要技術、應用、優勢和最佳實務。
什麼是鉬加工？
鉬加工是一種專業的製造工藝，使用電腦控制設備和精密切削工具來形成和塑造鉬金屬。在此過程中，使用車削、銑削和鑽孔等不同技術來製造複雜的電子和高溫組件。
鉬材料特性
Property價值硬度5.5 Mohs20°C 時的密度10.22克/厘米3導熱係數138 瓦/米·K楊氏模數329加侖熱膨脹5.1 × 10⁻⁶ /公斤拉伸強度（20℃）800兆帕熔點2623°C晶體結構體心立方
鉬加工技術
數控車削
CNC 車削採用固定切削刀具和旋轉工件配置來生產圓柱形鉬部件。為了獲得最佳切削性能，此製程需要立方氮化硼 (CBN) 或高速鋼工具。
此外，整合的冷卻裝置有助於避免熱損壞，精確的控制裝置可保持乾淨的切割。這種方法可以使圓柱形零件獲得出色的表面光潔度。
CNC鑽孔
在 CNC 鑽孔中，使用特殊的硬質合金鑽頭或具有分裂點設計的高速鋼對鉬部件進行鑽孔，以創建精確的孔。它需要在加工過程中採用剛性固定裝置和持續注入冷卻液來控制熱量。
除此之外，使用高切削速度和受控的進給速度有助於減少鑽孔過程中的刀具磨損，而分割點設計可確保更平滑的切削並防止崩裂。
CNC線切割機
CNC 線切割電火花加工使用細鉬絲（直徑 0.18–0.20 毫米）作為電極，精確切割導電材料。這種非接觸式工藝非常適合製作具有嚴格公差的複雜幾何形狀。
在鉬應用中，該技術使用介電流體進行冷卻和去除碎片，以確保更好的尺寸精度和表面光潔度。
數控銑床
數控銑削使用旋轉硬質合金或聚晶鑽石 (PCD) 切削刀具在鉬部件上製作複雜的幾何形狀。此製程要求低切削速度以及精確的固定以減少熱量積聚。必須嚴格控制切削深度和進給速度，以獲得出色的表面光潔度並延長刀具壽命。
數控激光切割
數控雷射切割利用聚焦雷射光束精確切割具有最小熱影響區的鉬板。該工藝使用紫外線雷射技術來創建精細的細節以及複雜的圖案，特別是在 0.0254 毫米至 0.254 毫米之間的薄片上。除此之外，高壓氬氣或氮氣輔助氣體可確保邊緣清潔、無毛邊並維持嚴格的公差。
附加加工技術
數控螺紋加工
數控螺紋加工使用專用螺紋銑刀或絲錐將螺紋加工到鉬零件上。然而，該過程需要仔細控制進給速度，以防止材料變形和工具磨損。將鉬模具和原料加熱至 325°F，以盡量減少 脆性 剛性攻牙主軸保證螺紋形成準確。
CNC 研磨和拋光
鉬部件採用精密控制的砂輪和拋光輪透過 CNC 研磨和拋光進行加工。他們使用高性能冷卻劑和低切削速度以避免熱損傷。
在砂輪中，氧化鋁或碳化矽磨料可以達到低至 0.4 μm Ra 的表面光潔度以及較小的公差。同樣，鑽石化合物也用於拋光，以改善半導體和航空航天應用的表面品質。
鉬加工零件的應用
化工行業
鉬具有很強的耐腐蝕性，適用於反應器、攪拌葉片、熱交換器、管道等化學加工設備。
半導體製造
在半導體製造中，鉬加工零件因其高純度和低電阻率而非常重要。這些部件包括散熱器和濺射靶。它們可以實現精確的薄膜沉積以及微晶片製造過程中的有效散熱。
航空航天業
在航空航太領域，鉬加工零件對於高溫結構部件以及推進系統和隔熱罩非常重要。它們在極端條件下的耐腐蝕性和強度重量比提高了火箭噴嘴、太空船和飛機引擎的使用壽命。
耐磨部件
鉬具有良好的機械性能和較高的硬度。因此它廣泛用於軸承、活塞環、滾子鍊和切削工具等耐磨部件。
高溫設備
鉬具有熱穩定性和高熔點，是製造熱交換器、耐火襯裡、燃氣渦輪機和熔爐部件的良好材料。在極端條件下，其抗氧化和變形能力保證了良好的性能。
鉬加工的好處
強度
在室溫下，鉬的彈性模量高達329 GPa，拉伸強度高達800 MPa。如此非凡的機械強度使得生產的零件在重型機械負荷下仍能保持結構完整性。
高熔點
鉬的熔點高達 2623°C，因此即使在極端溫度下也能保持穩定。由於鉬在加熱時不會變形，因此適合工業爐等高溫操作。
尺寸穩定性
鉬的熱膨脹係數較低（5.1 × 10⁻⁶/K），確保了溫度波動時優異的尺寸穩定性。此特性允許對組件進行精確加工。使它們在高溫環境下保持嚴格的耐受性。
導熱係數
鉬的導熱率為138 W/m·K，使其能夠在高溫操作中散熱。因此，它非常適合熱管理系統和半導體元件等應用中的精確溫度控制。
耐腐蝕性能
鉬在海水、酸或鹽條件下具有更好的耐腐蝕性。由於它能夠形成保護性氧化層，因此不會出現凹坑或腐蝕。
鉬加工的主要困難和最佳實踐
面臨的挑戰
由於鉬的熔點極高，加工非常困難。傳統的冷卻方法不足以散熱，並會導致表面光潔度差和刀具磨損。
鉬非常脆，特別是在較低溫度下會出現加工問題。它具有體心立方晶體結構，可限制獨立滑移設置，從而導致晶界斷裂。
最佳實踐
加工設定
您必須找到最佳的切割速度、進給率和切割深度才能獲得更好的結果。根據操作類型，您應該使用 50 至 120 公尺/分鐘的切削速度和 0.15 至 0.5 毫米/轉的進給速度。除此之外，您可以透過保持較淺的切削深度來減少刀具磨損和熱量的產生。
工具選擇
您應該選擇具有最小前角和鋒利邊緣的工具，例如陶瓷或硬質合金切削刀具。對於高精度應用，請使用立方氮化硼 (CBN) 或聚晶鑽石 (PCD) 工具。這些材料可減少刀具磨損並耐受鉬的硬度，從而最大限度地延長刀具壽命和提高表面光潔度。
熱量管理
加工時，您應該採用潤滑技術和高性能冷卻劑來控制熱量。您可以使用 最小量潤滑 產生細潤滑劑霧的技術。除此之外，您還應監控切削區溫度以及冷卻液流量，以避免熱損壞。
表面處理
如果要達到 0.4 μm Ra 的表面粗糙度，則應使用具有連續冷卻液流的鑽石修整砂輪。研磨過程之後，您可以透過使用電化學鈍化和金剛石膏拋光來提高關鍵應用的耐腐蝕性和表面品質。
機械加工中的鉬等級
鉬鑭合金
鉬鑭合金具有獨特的堆疊纖維微觀結構，在高達 2000°C 的溫度下仍能保持穩定。它表現出更高的再結晶溫度以及出色的 抗蠕變性 和延展性。
純鉬
純鉬中雜質極少，抗拉強度為324MPa。在坩堝、電子束焊接電極和爐組件等高溫應用中，此等級材料因其熱穩定性而表現出色。
TZM鉬合金
鋯、鈦和碳構成TZM合金。它們在 1400°C 以上的溫度下具有出色的可加工性和尺寸穩定性。因此它們適用於壓鑄模具、高溫爐零件和航空航太零件。
適合鉬加工零件的表面處理
塗層
透過物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）等先進的塗層技術，可以改善鉬的表面性能。在惡劣的操作環境中，這些方法可以產生保持尺寸穩定性並提高耐腐蝕性和耐磨性的保護層。
拋光
鉬部件經過拋光可獲得非常光滑的表面，粗糙度值小於 0.02 μm Ra。在此兩階段製程中，預拋光和最終拋光步驟相結合，為光學和半導體應用產生類似鏡面的表面。
鈍化
鈍化處理涉及使用酸性溶液在鉬表面形成保護氧化層。該過程會形成穩定的鈍化膜，以提高耐腐蝕性能並去除表面污染物。
噴砂
在噴砂過程中，鉬表面透過高壓磨料（例如玻璃珠或白剛玉）進行清潔和紋理化。該過程不僅可以去除污染物，還可以產生均勻的表面粗糙度並提高塗層附著力，以便進行進一步的處理。
陽極氧化
透過電化學過程對鉬表面進行陽極氧化，形成耐用的氧化層。這種表面處理提高了耐磨性、熱穩定性以及耐腐蝕性。此外，它非常適合在惡劣環境下需要長壽命的應用。
化學蝕刻
化學蝕刻使用專門的蝕刻劑（氫氧化鉀或氯化鐵）選擇性地去除鉬表面的材料。除此之外，該工藝還保留了材料特性並能產生高精度的複雜圖案。此工藝特別適合要求精細、乾淨的表面光潔度和複雜特徵的應用。
結語
簡而言之，鉬加工為不同產業提供了良好的耐腐蝕性和強度。 CNC 加工和表面處理使得生產用於要求苛刻的應用的高精度、耐用的零件成為可能。
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相關問題
1. 鉬的可加工性與其他難熔金屬相比如何？
與鎢相比，鉬的可加工性較好，但加工難度卻比鉭和鈮更大。由於其熱穩定性和硬度，它需要特殊的工具、冷卻方法和控制的切割速度。
2. 與其他材料相比，加工鉬的成本是多少？
由於刀具壽命短且需要特殊的工具，因此鉬的加工成本與標準材料相比更高。雖然該材料具有磨蝕性，會增加工具磨損，但與鎢相比，它具有成本效益。
3. 加工鉬時建議的切削速度和進給速度是多少？
一般加工的進給速度範圍為 0.15-0.5 毫米/轉，切削速度範圍為 50-120 公尺/分鐘。建議鑽孔速度為 30-50 英尺/分鐘，進給率為 0.003 英吋/轉。
4. 鉬比不銹鋼堅固嗎？
是的，鉬的抗拉強度高於標準不鏽鋼。鉬的屈服強度為 530 MPa，而不銹鋼的屈服強度為 230-860 MPa。