Страница 23 из 150
Мы рассмотрим этот вопрос под углом зрения своих задач.
Поскольку в условиях мелкосерийного и единичного производства часто приходится использовать случайные детали из заводских ламп, то нужно научиться определять, из какого материала они изготовлены.
Довольно просто можно определить железо, никель и железосодержащие сплавы. Если они не магнитные сами, как нержавеющая сталь, то их окислы, полученные сжиганием на горелке, магнитом притягиваются, так как в них образуются ферриты. Это служит указанием на наличие в сплаве железа.
Тугоплавкие металлы, вольфрам и молибден дают волокнистый или хрупкий излом и дымят при нагреве. Сжигая металл на горелке, при некотором навыке можно отличить молибден от вольфрама. Окись молибдена окрашивает пламя в бледный зеленоватый цвет. Окислы молибдена более летучи и белее, чем у вольфрама.
Если металл впаян в стекло, то его можно определить по цвету спая. Молибден даёт коричневый, а вольфрам — жёлтый спай. Если впаиваемый металл имеет в своём составе хром и его перед спаиванием на заводе отожгли во влажном водороде, то спай будет иметь зелёный цвет. Ковар даёт серый, а платинит и медь — красные цвета. Впаиваемый металл может быть покрыт медью и иметь красноватый цвет её закиси. Платина, а также другие металлы, если они были впаяны под вакуумом, например, молибденовая фольга в кварц, имеют естественный металлический цвет.
Тщательно осматривая спай металла со стеклом можно определить и его состояние. Это бывает необходимо, если лампа не работает или работает плохо. Особенно это касается ламп с кварцевыми баллонами, вводы в которые выполнены из молибденовой фольги. Если при осмотре фольги на ней с одной стороны обнаруживаются интерференционные цвета, как на мыльной плёнке, значит произошло отслоение металла от кварца и в прибор натёк воздух.
Этим же методом можно определить и состояние не фольговых, обычных спаев, но для них подобные дефекты не характерны (мы имеем в виду заводские приборы).
Другие металлы можно определять по удельному весу (вольфрам и тантал тяжёлые, а молибден и ниобий — легче и более гибкие), по цвету окисной плёнки — титан и цирконий окисляются в пламени до красивого синего и фиолетового цвета.
По цвету искры, стачивая металл на наждачном камне, можно приближённо определить тип стали. Искры от малоуглеродистой стали — длинные и с малым количеством звёздочек. Короткие искры со звёздочками указывают на высокоуглеродистую сталь. Их можно видеть, стачивая на круге напильник. Быстрорежущие стали дают длинные и красные искры. Легированные стали, даже не нержавеющие, имеют большую чистоту по сере, кислороду и фосфору и медленнее рекристализуются. Поэтому их излом более мелкозернистый, чем у углеродистых.
Особо чистые по неметаллическим включениям стали типа ШХ-15, быстрорежущие могут упруго деформироваться не разрушаясь. Их трудно сломать, они хорошо выдерживают удары. Сделать из них зубило, заточить поострее, да ещё термообработать как следует — и лучшего не надо! Но запасая большую энергию при деформации, такие изделия могут давать опасные для глаз осколки при разрушении. Работать с таким инструментом надо обязательно в очках, удаляя детей из опасной зоны.
Опилки титана, циркония, магния ярко вспыхивают в пламени горелки. Некоторые сплавы редкоземельных элементов искрят при ударе. При очень сильном нагреве титан, цирконий, ниобий и тантал горят и дают легко отслаивающуюся окалину с характерным «полуметаллическим» блеском.
Никель можно притянуть магнитом и аккуратно нагреть. У него точка Кюри намного ниже пятисот градусов. Если металл отпадает от магнита до красного каления, то это может быть никель.
Платина и палладий, а также их сплавы с благородными металлам плавятся на кислородно-водородной горелке не окисляясь и дают светлый шарик.
Сплавы меди, содержащие фосфор, при плавлении горелкой окрашивают пламя в зеленоватый цвет, а содержащие цинк (латуни) — в бледный сине-зелёный. При сильном нагреве расплавленная латунь с треском вскипает.
Отождествить материал с известной термо-ЭДС можно, сделав из него термопару с известным сплавом и нагрев её спай. Отсутствие напряжения на термопаре будет указанием на то, что оба её провода имеют одинаковый состав.
Нихром на горячем пламени горелки плавится плохо из-за образования на нём тугоплавких окислов хрома. Константан и родственные ему сплавы, не содержащие хрома, плавятся легче и окрашивают пламя имеющейся в их составе медью.
При «пробе огнём» надо работать аккуратно. Старую латунную пластинку Ваши предшественники могли для красоты натереть ртутью, и нагрев её на электроплитке, Вы с удивлением обнаружите капельки ртути на стоящем поверх неё стакане с водой. В легкоплавких сплавах может быть таллий, и нагревая образец горелкой, можно получить удивительно красивую зелёную окраску пламени и облысение в придачу. Коричневый цвет дыма при пайке серебряными припоями — верный признак того, что в воздух «летит» кадмий — крайне неприятный, ядовитый и канцерогенный металл.
Образуют летучие и вредные окислы цинк, осмий, бериллий. Не намного полезнее для человеческого организма барий, ванадий, свинец, мышьяк, селен, теллур, сурьма. Следует безусловно избегать попадания этих металлов в любом виде в атмосферу рабочего помещения, а ртути ещё и в тягу и канализацию, откуда она может испаряться длительное время.
Надо взять себе правилом: весь дым и вредные пары или — во двор, или — в тягу, но не в помещение. Если уж случилась такая необходимость — работать вне тяги, и в рабочую комнату проникли вредные испарения или дым от краски и т. д., то её необходимо покинуть и тщательно проветрить.
Перейдём теперь к применению металлов.
Металлы для вводов и их применение
Почти во всех газоразрядных приборах есть вводы. Лучшие материалы для них — вольфрам в стёкла типа пирекс и молибден в молибденовые стёкла. Наиболее ходовым материалом для впаев в «платиновые» стёкла служит платина и платинит — биметалл с сердечником из сплава железо-никель, покрытый снаружи медью.
Можно также упомянуть «несогласованный», «ножевой рантовый» спай медь-стекло. Он годится для всех стёкол, кроме кварцевых, но теперь применяется редко. Из промышленных приборов его вытеснил спай ковар-молибденовое стекло, а в лаборатории его имеет смысл применять только в специальных случаях, например, при работе с очень большими токами (в специальных импульсных лампах) или при необходимости отводить из прибора большие тепловые потоки. В любом случае, если необходимо применить не проволочные (не стержневые) спаи, следует обратиться к специальной литературе.
Герметичные спаи медь-стекло могут быть также выполнены впаиванием тонко расплющенной медной проволоки (аналог — фольговые молибденовые впаи в кварцевое стекло). Впаивание расплющенной медной проволоки описано у Стронга, но в настоящее время этот ввод практического значения не имеет, так как проволоку необходимо расплющить до толщины менее 0,05 мм. Её трудно впаять, не повредив. Длина ввода — значительна. Большой ток он тоже не выдержит. Такой спай практичнее делать на платините.
Если у стеклянной трубки на торце накопить немного стекла, чтобы стенка стала толщиной 1,5–2 мм и аккуратно припаять к нему тонкую медную фольгу, снятую, например, с фольгированного гетинакса, то получится спай, сохраняющий герметичность годами. После остывания такого спая до 300 градусов на воздухе, его надо приблизить к ватному тампону, смоченному спиртом, чтобы восстановить окислы на поверхности меди. Медь тут же можно облудить паяльником, применяя как флюс — канифоль и припаять к ней гибкий провод. Отжигать такой спай не нужно. Достаточно перед охлаждением обогреть трубку на мягком пламени горелки.
Интересный спай получается в том случае, если между тщательно отцентрированными и ровными торцами трубок поместить диск или шайбу из медной фольги толщиной до 0,25 мм и нагреть её на горелке или т. в. ч. Такой дисковый спай выдерживает несколько сот циклов нагрева до 300 градусов, не занимает много места и позволяет пропускать через него большие токи. У него мала индуктивность. Сквозь такую толстую фольгу — фактически жесть — можно пропустить толстый медный стержень и впаять его мягким припоем. К сожалению, химическая стойкость такого впая невелика. Попытка стравить окись с наружной части экспериментального спая медь-стекло марки НС—3 слабым раствором азотной кислоты привела к разрушению спая. Поэтому его надо беречь от сырости и защищать подходящей краской. Все несогласованные спаи меди со стеклом не разрушаются из-за текучести меди. Длительное термоциклирование наклёпывает металл, он становится твёрже, рвёт стекло и спай теряет герметичность.