In quali settori vengono utilizzate le piastre di molibdeno?

Perché la piastra in molibdeno è stata scelta per il servizio ad alta-temperatura

La piastra di molibdeno è un prodotto metallico refrattario con un punto di fusione di circa 2620 gradi, una densità di 10,2 g/cm3 e un coefficiente di espansione termica di circa 4,8 x 10^-6 per K tra 20 gradi e 100 gradi. Questi tre numeri spiegano la maggior parte del suo utilizzo industriale: mantiene la sua forma dove l'acciaio potrebbe strisciare, mantiene la sua resistenza meccanica molto al di sopra dell'intervallo di funzionamento delle leghe ordinarie e si espande e si contrae a una velocità vicina a quella del vetro borosilicato e del silicio, il che rende possibili giunti affidabili tra vetro-e-metallo e attacchi tramite stampo.

Le piastre vengono generalmente fornite con purezza pari al 99,95% Mo e superiore allo stato-laminato a caldo, a freddo-, rettificato o lucidato e la famiglia di prodotti è specificata nella norma ASTM B386 per piastre, fogli, nastri e fogli. La conduttività termica di circa 138 W/(m·K) e la conduttività elettrica vicina a un terzo di quella del rame consentono alla stessa piastra di agire contemporaneamente come parte strutturale, diffusore di calore e componente che trasporta corrente. Poiché il molibdeno si ossida rapidamente nell'aria a una temperatura superiore a circa 400-500 gradi, il servizio ad alta-temperatura avviene sempre sotto vuoto, idrogeno, azoto o un'altra atmosfera protettiva.

Applicazioni di illuminazione, tubi elettronici e sigillatura

L'industria delle lampade rimane uno dei maggiori utilizzatori di molibdeno sotto forma di piastre, fogli, barre e fili. La bassa pressione di vapore e l'alto punto di fusione fanno sì che il molibdeno si trovi a pochi millimetri di distanza da un filamento che funziona a una temperatura superiore a 2000 gradi senza evaporare o contaminare il gas di riempimento.

Parti di supporto e sospensione per filamenti di tungsteno avvolti, compresi perni, ganci, anelli e mandrini utilizzati durante l'avvolgimento

Lamina e nastro di molibdeno sigillati nel quarzo per lampade alogene e al mercurio a bassa-pressione, dove la sezione sottile corrisponde all'espansione del quarzo e mantiene la tenuta sotto vuoto-

Schermi e deflettori che riducono l'abbagliamento e modellano il fascio nei fari delle automobili, oltre ad aste di supporto per i filamenti delle lampade nell'illuminazione dei veicoli

Perni e occhielli di piombo che trasportano la corrente attraverso il vetro borosilicato in tubi elettronici, tubi a microonde, tubi a raggi X e passanti ad alta-tensione

Nei tubi elettronici la piastra e il perno formato vengono lavorati o coniati con tolleranze strette in modo che il giunto sigillato sopravviva a ripetuti cicli termici tra la temperatura ambiente e diverse centinaia di gradi. La finitura superficiale è importante in questo caso: una faccia della piastra rettificata e lucidata offre risultati di tenuta più ripetibili rispetto a una superficie scagliata-laminata a caldo.

Semiconduttori,-film sottili e lavorazione del vetro

Poiché il molibdeno si espande a una velocità simile al silicio, appare negli utensili dei semiconduttori come trasportatori di wafer, parti di impianto ionico, dissipatori di calore e componenti strutturali che non devono piegarsi quando l'assemblaggio si riscalda. Le piastre di molibdeno vengono anche lavorate per ottenere bersagli di sputtering per lavori su film sottili-, dove una piastra densa e a grana fine-produce un tasso di deposizione stabile e uno spessore dello strato uniforme.

Nella produzione-di display e fotovoltaici a film sottile, gli strati di molibdeno fungono da contatti posteriori ed elettrodi di gate, pertanto le piastre target sono specificate per elevata purezza e basso contenuto di gas. Nella fusione elettrica del vetro, la piastra e il foglio di molibdeno vengono utilizzati come elettrodi boost e come parti di protezione perché il metallo resiste all'attacco del vetro fuso e non colora la fusione come farebbero alcuni materiali alternativi.

Forni sotto vuoto, aerospaziale e schermatura

I forni per la sinterizzazione sotto vuoto e il trattamento termico- utilizzano piastre di molibdeno come schermi contro le radiazioni, piastre del focolare, dispositivi di caricamento e supporti degli elementi riscaldanti-. Nelle apparecchiature per la crescita dei cristalli di zaffiro, piastre e fogli costituiscono gli scudi termici e i supporti dei crogioli che devono rimanere dimensionalmente stabili per migliaia di ore alla temperatura.

L'hardware aerospaziale e di difesa sfrutta la stessa combinazione di proprietà negli inserti degli ugelli dei razzi, nelle parti delle valvole del gas caldo-, nei componenti dei propulsori ionici e nelle staffe strutturali esposte al calore estremo. Nell'imaging medico e industriale, le lastre di molibdeno vengono lavorate a macchina per realizzare componenti, aperture e collimatori di tubi a raggi X, dove il metallo denso e di elevata purezza- offre un'attenuazione prevedibile e una buona gestione termica. Gli elettrodi per lavorazione a scarica elettrica, gli apparecchi per la saldatura a resistenza-e i contatti ad alta-corrente formano un ulteriore gruppo di utenti che necessitano di una bassa resistenza elettrica insieme alla resistenza all'erosione dell'arco.

Proprietà tipiche e forme di fornitura

Le forme di fornitura seguono l'applicazione: lamiere da circa 0,5 mm fino a 30 mm di spessore, nastri e lamine inferiori, larghezze tipicamente fino a circa 500 mm, con bordi tranciati, a getto d'acqua o lavorati e distensione opzionale. Gli acquirenti normalmente dichiarano la tolleranza dello spessore, la planarità, le condizioni della superficie, la dimensione della grana e i certificati di prova richiesti. La lavorazione viene eseguita con utensili in metallo duro a bassa velocità di taglio e la saldatura viene eseguita mediante TIG o fascio di elettroni nel vuoto o in atmosfera inerte.

Domande frequenti

D: Qual è la temperatura massima di servizio di una piastra in molibdeno?
Nel vuoto o in atmosfera protettiva la piastra di molibdeno viene utilizzata continuamente nell'intervallo 1100-1600 gradi e oltre per brevi periodi; nell'aria deve rimanere al di sotto di circa 400-500 gradi o essere protetto da un rivestimento.

D: Perché viene utilizzato il molibdeno nelle guarnizioni delle lampade alogene al quarzo-?
Il suo coefficiente di espansione termica è vicino a quello del vetro al quarzo e al borosilicato, quindi un sottile nastro di molibdeno può essere sigillato direttamente nel vetro e rimanere a tenuta di vuoto-per migliaia di cicli di riscaldamento e raffreddamento.

D: La piastra in molibdeno è magnetica?
No. Il molibdeno è paramagnetico con una suscettibilità magnetica molto bassa e non è ferromagnetico a temperatura ambiente, motivo per cui è accettato nei tubi a microonde e nei gruppi di sensori.

D: Quale standard copre la fornitura di piastre di molibdeno?
ASTM B386 copre piastre, fogli, strisce e fogli di molibdeno; ASTM B387 copre barre, aste e fili. Composizione, granulometria, proprietà meccaniche e tolleranze sono concordate per grado e condizione.

D: Le piastre in molibdeno possono essere saldate e lavorate?
SÌ. La lavorazione utilizza utensili in metallo duro a velocità ridotta con un buon controllo del truciolo e l'unione viene eseguita mediante saldatura TIG o fascio di elettroni sotto vuoto o gas inerte dopo un'accurata pulizia dello strato di ossido.

D: Come si confronta il molibdeno con il tungsteno per le applicazioni su piastre?
Il molibdeno è più facile da lavorare e formare ed è più leggero, mentre il tungsteno offre un punto di fusione e una densità più elevati. Laddove la temperatura di servizio è inferiore a circa 1600 gradi, la piastra in molibdeno di solito offre il miglior equilibrio tra costi e fabbricazione.