خصائص مسحوق معدن التنغستن

أداء مسحوق التنغستن له تأثير كبير على أداء المعالجة وجودة المنتجات اللاحقة. ولذلك، فقد طرح كل من مجال السبائك الصلبة ومجال معالجة مواد التنغستن المتطلبات المقابلة للنقاء الكيميائي والخصائص الفيزيائية لمسحوق التنغستن الخام، خاصة أن متطلبات الخواص الفيزيائية تزداد أعلى وأعلى. 

النقاء الكيميائي

عند تصنيع منتجات كربيد والتنغستن الأسمنتية، يجب أن يكون النقاء الكيميائي لمسحوق التنغستن مرتفعًا نسبيًا. عناصر الشوائب المتبقية في مسحوق التنغستن لها تأثير على أداء المعالجة وأداء الخدمة للمنتجات. التأثير معقد للغاية، بعضه ضار وبعضه مفيد. تشير الأبحاث الحالية إلى أن Ca وMg وP وAs وSi وS وFe وNi وCu وAl وMo يمكن أن تقلل من قوة السبيكة، بينما يعزز K وNa نمو حبيبات WC. من ناحية أخرى، يمنع V وCr نمو الحبوب. إذا تجاوز محتوى Mo في WO 0.5%، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض في قوة الانثناء للسبيكة. في معظم أصناف مسحوق التنغستن المنتجة حاليًا، يتراوح محتوى الشوائب المعدنية المتبقية (باستثناء تلك المضافة كإضافات) من بضعة أجزاء لكل عشرة آلاف إلى بضعة أجزاء لكل مائة ألف. 

يمكن أن يتفاعل الأكسجين الموجود في مسحوق التنغستن مع الكربيدات، ويمتص الكربون من الكربيدات ويسبب إزالة الكربنة من الكربيد الأسمنتي. عندما يتم نزع الكربنة بشدة من السبيكة، تظهر المرحلة γ، مما يجعل السبيكة هشة. يزيد الغاز المنطلق من التفاعل من مسامية السبيكة ويقلل من قوتها. اعتمادًا على عمليات ومعدات الاختزال المختلفة، يتراوح محتوى الأكسجين في مسحوق التنغستن بشكل عام بين 0.05% و0.5%، ويزداد مع انخفاض حجم جسيمات مسحوق التنغستن وزيادة مساحة السطح المحددة. ولذلك، فإن متطلبات محتوى الأكسجين في مسحوق التنغستن ذو الحبيبات الدقيقة يجب أن يتم تخفيفها بشكل مناسب. متطلبات النقاء الكيميائي لمسحوق التنغستن موضحة في الجدول 4-1، ومتطلبات محتوى الأكسجين موضحة في الجدول 4-2.

قد تأتي عناصر الشوائب في مسحوق التنغستن من المواد الخام أو يتم إدخالها أثناء عملية الإنتاج. ولذلك، فإن منع تلوث المواد أثناء العملية له أهمية كبيرة. على سبيل المثال، في إنتاج مسحوق التنغستن باستخدام APT كمادة خام، تتلامس المواد بشكل مباشر مع فرن التكليس، وأنابيب فرن الاختزال، والبوتقات، مما يؤدي إلى زيادة في محتوى الشوائب مثل Fe، وNi، وCr، وSi، وانخفاض في النقاء الكيميائي. وعندما يصل محتواها إلى مستوى معين أو يتم تجميعها إلى حجم كافٍ، فقد تصبح مصادر للعيوب للمعالجة أو الاستخدام اللاحق. لذلك، لضمان نقاء مسحوق التنغستن، بالإضافة إلى التحكم الصارم في جودة المواد الخام APT، من المهم جدًا أيضًا منع التلوث أثناء العملية. 

2. الخصائص الفيزيائية

تشمل الخصائص الفيزيائية لمسحوق التنغستن المعدني بشكل أساسي متوسط حجم الجسيمات، وتوزيع حجم الجسيمات، ودرجة تجميع الجسيمات، ومورفولوجيا الجسيمات، ومساحة السطح المحددة، والكثافة الظاهرية، والكثافة المضغوطة، ومعدل تدفق القاعة، وما إلى ذلك. 

(متوسط حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات)

سواء كان ذلك من منتجات كربيد الأسمنت أو التنغستن، هناك متطلبات صارمة لمتوسط حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات من مسحوق التنغستن. في مجال الكربيد الأسمنتي، يؤثر حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات لمسحوق W بشكل مباشر على حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات لمسحوق WC المنتج. يؤثر حجم جسيمات مسحوق المرحاض بشكل أكبر على أداء منتجات الكربيد الأسمنتي. 

لقد وجد البحث أن خصائص مسحوق WC مقيدة بخصائص مسحوق W. بعد أن يتم تفحيم مسحوق W لتكوين مرحاض، فإن حجم الجسيمات يخضع لتغيير طفيف. لإنتاج مسحوق WC بأحجام الجسيمات الخشنة والمتوسطة والناعمة، يجب استخدام مسحوق الجسيمات الخشنة والمتوسطة والناعمة. ينتج عن تفحيم مسحوق W غير المتساوي مسحوق مرحاض غير متساوي. التغيرات في حجم جزيئات المسحوق بعد تفحيم مسحوق الجسيمات الخشنة والمتوسطة والناعمة موضحة في الجدول 4-3.

تختلف متطلبات حجم جسيمات مسحوق التنغستن بين مختلف المستخدمين. بالنسبة لمجال السبائك الصلبة، بالنسبة لأنواع مختلفة من السبائك الصلبة المستخدمة لأغراض مختلفة، نظرًا لأحجام الجسيمات المختلفة لمسحوق WC المستخدم، هناك متطلبات مختلفة لمتوسط ​​حجم الجسيمات وتكوين حجم الجسيمات لمسحوق المادة الخام W. تتطلب جميع أدوات القطع أن يكون لمسحوق W ومسحوق WC حجم جسيمات دقيق وتوزيع ضيق لحجم الجسيمات. تتطلب أدوات التأثير أن يكون مسحوق W ومسحوق WC خشنًا، مع توزيع حجم الجسيمات على نطاق أوسع. يبلغ متوسط ​​حجم الجسيمات المستخدمة في تحضير المراحيض ذات الحبيبات الخشنة 25.8 ميكرومتر. يظهر توزيع حجم الجسيمات التمثيلي لمسحوق W في الشكل 4-1.

بالنسبة لمعالجة مادة التنغستن، يؤثر متوسط حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات لمسحوق التنغستن على أداء الضغط للمنتجات اللاحقة، وكثافة الجسم الأخضر (المعروف أيضًا باسم الجسم المضغوط)، وأداء التلبيد. سيؤدي صغر حجم جزيئات المسحوق والأشكال الأكثر تعقيدًا إلى زيادة الاحتكاك بين الجزيئات، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الجسم الأخضر. كلما كان توزيع حجم الجسيمات أضيق، كلما تم ترتيب الجسيمات بشكل فضفاض. يمكن للتوزيع الأوسع لحجم الجسيمات، أو حتى خلط المساحيق ذات أحجام الجسيمات المتوسطة المختلفة، تحقيق ترتيب أفضل للجسيمات والحصول على قوة أعلى للجسم الأخضر. في مجال معالجة مواد التنغستن، مطلوب بشكل عام أن يكون متوسط ​​حجم الجسيمات لمسحوق التنغستن ضمن نطاق 2 إلى 6 ميكرومتر. 

هناك العديد من الطرق لتحديد حجم جسيمات المسحوق وتوزيع حجم الجسيمات. يتم استخدام جهاز فيشرز ومحلل حجم الجسيمات بالليزر على نطاق واسع في مسحوق التنغستن. ومع ذلك، نظرًا لاختلاف مبادئ طريقتي القياس هاتين، قد تختلف القيم المقاسة التي تم الحصول عليها من نفس المسحوق. لذلك، يجب تحديد حجم جسيمات مسحوق التنغستن بشكل عام على أنه متوسط ​​حجم جسيمات فيشر أو متوسط ​​حجم جسيمات الليزر. بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن مسحوق التنغستن "الحالة الموردة" عادةً ما يكون له درجات متفاوتة من التكتل، وهو ما يرتبط بظروف الإنتاج. قد يختلف متوسط ​​حجم الجسيمات لمسحوق التنغستن المقاس باستخدام هذه العينات عن حجم الجسيمات الفعلي للمسحوق. على سبيل المثال، حجم الجسيمات لبعض مسحوق التنغستن الناعم الباهت في "الحالة الموردة" هو 1-2 ميكرومتر، وبعد إزالة البلمرة والتشتت، تنخفض القيمة إلى 0.4-0.5 ميكرومتر. بالنسبة لمسحوق التنغستن بأحجام الجسيمات في حدود 1-10 ميكرومتر، في معظم الحالات، فإن قياس حجم الجسيمات "الحالة الموردة" يمكن أن يفي بمتطلبات الإنتاج. بالنسبة لمسحوق التنغستن دون الميكرون ومسحوق التنغستن الخشن، من أجل وصف حجم الجزيئات بشكل أكثر دقة، يجب استخدام عينات "حالة الطحن" لمتوسط ​​حجم الجسيمات واختبارات توزيع حجم الجسيمات. 

تويرتبط توزيع حجم الجسيمات من مسحوق التنغستن لحجم الجسيمات. بشكل عام، كلما زاد متوسط ​​حجم الجسيمات لمسحوق التنغستن، كلما كان توزيع حجم الجسيمات أوسع. بالنسبة لحجم جسيم معين، في الإنتاج، يمكن لطرق مثل استخدام الهيدروجين الرطب أو إضافة مركبات معدنية قلوية إلى أكسيد التنغستن أن تجعل حجم الجسيمات أكبر وتتحكم في نطاق توزيع حجم الجسيمات بشكل أضيق. غالبًا ما يتم تحديد توزيع حجم الجسيمات باستخدام عينات "الحالة الأرضية". 

يتم التعبير عن متوسط حجم الجسيمات لمسحوق التنغستن عمومًا بقطره (بالميكرومتر). ومع ذلك، في ممارسة الإنتاج، غالبا ما تستخدم بعض المفاهيم شبه الكمية. التصنيفات الشائعة تشمل: 

جسيمات خشنة جدًا: متوسط حجم الجسيم > 30 ميكرومتر؛ 

30 ميكرومتر؛ 

الجسيمات الخشنة: متوسط حجم الجسيمات من 10 إلى 30 ميكرومتر؛ 

الجسيمات متوسطة الحجم: متوسط حجم الجسيمات من 3 إلى 10 ميكرومتر؛ 

الجسيمات الدقيقة: متوسط حجم الجسيمات 0.5 - 3 ميكرومتر؛ 

الجسيمات متناهية الصغر: متوسط حجم الجسيمات

(2) درجة التجميع

تتميز درجة تجميع المساحيق عادة بالاختلاف في حجم الجسيمات بين مساحيق "الحالة الموردة" ومساحيق "الحالة الأرضية". درجة تجميع مسحوق التنغستن الناعم أعلى عمومًا من درجة تجميع مسحوق التنغستن الخشن. بالنسبة لإنتاج مادة التنغستن، فإن درجة التجميع تؤثر بشكل مباشر على قوة القطعة الخضراء. في عملية إنتاج المراحيض، تؤثر درجة تجميع المسحوق على تجانس توزيع الكربون. 

(3) مورفولوجيا الجسيمات

مورفولوجيا الجسيمات من مسحوق التنغستن له تأثير على أداء الضغط وقوة الجسم الأخضر. يؤدي عدم انتظام شكل الجسيمات إلى التشابك بين الجزيئات، وبالتالي تعزيز قوة الجسم الأخضر. مسحوق التنغستن الكروي لديه سيولة جيدة ومناسب بشكل خاص لرش المواد. وبالمثل، عند إعداد المرحاض، يؤثر شكل مسحوق التنغستن أيضًا على شكل مسحوق المرحاض. 

(4) مساحة سطحية محددة

يشار إلى المساحة السطحية الإجمالية التي تمتلكها وحدة الكتلة من مسحوق التنغستن بمساحة السطح المحددة لمسحوق التنغستن، والتي يتم التعبير عنها عادة بوحدات m2·g-1. وتتراوح المساحة السطحية المحددة لمسحوق التنغستن عادة من 0.01 إلى 12 م2·جم-1. إنه يعكس بشكل غير مباشر حجم الجسيمات ومورفولوجية مسحوق التنغستن وهو مؤشر مهم لتقييم نشاط التلبيد وخصائص الذوبان وقدرة التفاعل مع المواد الغازية والصلبة أثناء عملية الكربنة لمسحوق التنغستن. 

(5) الكثافة السائبة والكثافة المضغوطة

تزداد الكثافة السائبة والكثافة المضغوطة لمسحوق التنغستن مع زيادة متوسط حجم الجسيمات للمسحوق. يوضح الجدول 4-4 العلاقة بين الكثافة السائبة لمسحوق التنغستن الذي ينتجه مصنع معين ومتوسط ​​حجم الجسيمات الخاص بشركة فيشر. كلما كان توزيع حجم الجسيمات في المسحوق أضيق، كلما كان شكل الجسيمات أكثر تعقيدًا، وكلما زاد التجميع، قلت الكثافة السائبة. بشكل عام، يمكن تعديل معلمات عملية عملية التخفيض للتحكم فيها.

(6) السيولة

تتأثر سيولة مسحوق التنغستن بحجم الجسيمات، وتوزيع حجم الجسيمات، ومورفولوجيا الجسيمات. كلما كانت جزيئات المسحوق خشنة، كانت الجزيئات مستديرة، وكلما كان السطح أكثر سلاسة، كانت السيولة أفضل. عادة ما يتم قياس سيولة مسحوق التنغستن من خلال معدل تدفق هول، والذي يتم التعبير عنه بالوقت الذي يستغرقه 50 جرام من مسحوق التنغستن للتدفق عبر ثقب صغير محدد في مقياس تدفق هول. تؤثر سيولة المسحوق بشكل مباشر على التحميل الحجمي أثناء عملية الضغط وتوحيد كثافة القالب. 

(7)الانضغاطية

يشير الانضغاط إلى قدرة مسحوق التنغستن على الضغط تحت ظروف ضغط محددة. يتم قياسها عادة في قوالب قياسية تحت ظروف تشحيم محددة، ويتم التعبير عنها بكثافة مسحوق المنتج المضغوط تحت الضغط المحدد. ويمكن أيضًا تمثيله برسم بياني منحني يوضح التغير في كثافة المنتج المضغوط مع ضغط الضغط. 

(8) القابلية للتشكيل