Свойства на волфрамов метален прах

Ефективността на волфрамовия прах оказва значително влияние върху производителността на обработката и качеството на следващите продукти. Следователно, както областта на твърдите сплави, така и областта за обработка на волфрамови материали са изложили съответните изисквания за химическата чистота и физичните свойства на суровия волфрамов прах, особено изискванията за физичните свойства стават все по-високи и по-високи. 

Химическа чистота

Когато се произвеждат продукти от циментиран карбид и волфрам, химическата чистота на волфрамовия прах трябва да бъде сравнително висока. Остатъчните примеси във волфрамовия прах оказват влияние върху производителността на обработката и обслужването на продуктите. Влиянието е много комплексно, като някои са вредни, други полезни. Настоящите изследвания показват, че Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al и Mo могат да намалят здравината на сплавта, докато K и Na насърчават растежа на WC зърна. V и Cr, от друга страна, инхибират растежа на зърната. Ако съдържанието на Mo в WO надвишава 0,5%, това ще доведе до намаляване на якостта на огъване на сплавта. В повечето разновидности на волфрамов прах, произвеждани в момента, съдържанието на остатъчни метални примеси (с изключение на тези, добавени като добавки) е в диапазона от няколко части на десет хиляди до няколко части на сто хиляди. 

Кислородът във волфрамов прах може да реагира с карбиди, абсорбирайки въглерод от карбидите и причинявайки обезвъглеродяване на циментиран карбид. Когато сплавта е силно обезвъглеродена, се появява γ фаза, което прави сплавта крехка. Отделеният при реакцията газ увеличава порьозността на сплавта и намалява нейната якост. В зависимост от различните процеси на редукция и оборудване, съдържанието на кислород във волфрамовия прах обикновено е между 0,05% и 0,5% и се увеличава с намаляването на размера на частиците на волфрамовия прах и увеличаването на специфичната повърхност. Следователно изискването за съдържание на кислород във финозърнестия волфрамов прах трябва да бъде подходящо облекчено. Изискванията за химическа чистота на волфрамов прах са показани в таблица 4-1, а изискванията за съдържанието на кислород са показани в таблица 4-2.

Примесните елементи във волфрамовия прах могат да идват от суровините или да бъдат въведени по време на производствения процес. Следователно предотвратяването на замърсяване на материалите по време на процеса е от голямо значение. Например, при производството на волфрамов прах с използване на APT като суровина, материалите влизат в пряк контакт с пещта за калциниране, тръбите на редукционната пещ и тигелите, което води до увеличаване на съдържанието на примеси като Fe, Ni, Cr и Si и намаляване на химическата чистота. Когато съдържанието им достигне определено ниво или се агрегират до достатъчен размер, те могат да станат източници на дефекти за последваща обработка или използване. Следователно, за да се гарантира чистотата на волфрамовия прах, в допълнение към стриктния контрол на качеството на суровината APT, също е много важно да се предотврати замърсяване по време на процеса. 

2. Физически свойства

Физическите свойства на металния волфрамов прах включват главно среден размер на частиците, разпределение на размера на частиците, степен на агрегиране на частиците, морфология на частиците, специфична повърхност, насипна плътност, уплътнена плътност и дебит на Хол и др. 

(Среден размер на частиците и разпределение на размера на частиците)

Независимо дали става въпрос за продукти от циментиран карбид или волфрам, има строги изисквания за средния размер на частиците и разпределението на размера на частиците на волфрамов прах. В областта на циментирания карбид, размерът на частиците и разпределението на размера на частиците на W прах директно влияят върху размера на частиците и разпределението на размера на частиците на произведения WC прах. Размерът на частиците на WC праха допълнително влияе върху работата на продуктите от циментиран карбид. 

Изследването установи, че свойствата на WC праха са ограничени от тези на WC праха. След като W прах се карбонизира, за да се образува WC, размерът на частиците претърпява лека промяна. За да се произведе WC прах с груби, средни и фини размери на частиците, е необходимо да се използва WC прах с груби, средни и фини частици. Неравномерното WC карбонизиране на праха води до неравномерен WC прах. Промените в размера на прахообразните частици след карбонизацията на груби, средни и фини частици W прах са показани в таблица 4-3.

Изискванията за размера на частиците на волфрамов прах варират при различните потребители. За областта на твърдите сплави, за различни видове твърди сплави, използвани за различни цели, поради различните размери на частиците на използвания WC прах, има различни изисквания за средния размер на частиците и състава на размера на частиците на суровината W прах. Всички режещи инструменти изискват W прахът и WC прахът да имат фин размер на частиците и тясно разпределение на размера на частиците. Ударните инструменти изискват W прахът и WC прахът да са едри, с по-широко разпределение на размера на частиците. Средният размер на частиците, използвани за приготвяне на едрозърнест WC, е 25,8 μm. Представителното разпределение на размера на частиците на праха W е показано на фигура 4-1.

За обработката на волфрамов материал средният размер на частиците и разпределението на размера на частиците на волфрамовия прах оказват влияние върху ефективността на пресоване на следващите продукти, плътността на необработеното тяло (известно също като пресовано тяло) и ефективността на синтероване. По-малкият размер на частиците на праха и по-сложните форми ще доведат до по-голямо триене между частиците, което води до намаляване на плътността на зеленото тяло. Колкото по-тясно е разпределението на размера на частиците, толкова по-свободно са подредени частиците. По-широкото разпределение на размера на частиците или дори смесването на прахове с различни средни размери на частиците може да постигне по-добро подреждане на частиците и да получи по-висока здравина на зеленото тяло. В полето за обработка на волфрамови материали средният размер на частиците на волфрамовия прах обикновено се изисква да бъде в диапазона от 2 до 6 μm. 

Има много методи за определяне на размера на частиците на праха и разпределението на размера на частиците. Апаратът на Fischers и лазерният анализатор на размера на частиците се използват широко във волфрамовия прах. Въпреки това, поради различните принципи на тези два метода на измерване, измерените стойности, получени от един и същ прах, може да варират. Следователно размерът на частиците на волфрамовия прах обикновено трябва да се посочва като среден размер на частиците на Fischers или среден размер на частиците на лазера. Освен това трябва да се отбележи, че волфрамовият прах в "доставено състояние" обикновено има различни степени на агломерация, което е свързано с производствените условия. Средният размер на частиците на волфрамов прах, измерен с помощта на такива проби, може да се различава от действителния размер на частиците на праха. Например, размерът на частиците на някакъв матов фин волфрамов прах в "доставено състояние" е 1-2 μm, а след деполимеризация и дисперсия стойността пада до 0,4-0,5 μm. За волфрамов прах с размери на частиците в диапазона 1-10 μm, в повечето случаи измерването на размера на частиците в „доставено състояние“ може да отговори на производствените изисквания. За субмикронен волфрамов прах и по-груб волфрамов прах, за да се характеризира по-точно размерът на частиците, трябва да се използват проби за "състояние на смилане" за тестове за среден размер на частиците и разпределение на размера на частиците. 

ТРазпределението на размера на частиците на волфрамов прах е свързано с неговия размер на частиците. Като цяло, колкото по-голям е средният размер на частиците на волфрамовия прах, толкова по-широко е разпределението на размера на частиците. За даден размер на частиците, в производството, методи като използване на мокър водород или добавяне на съединения на алкални метали към волфрамовия оксид могат да направят размера на частиците по-голям и да контролират по-тясно обхвата на разпределение на размера на частиците. Определянето на разпределението на размера на частиците често се извършва с помощта на проби от "основно състояние". 

Средният размер на частиците на волфрамовия прах обикновено се изразява чрез неговия диаметър (в микрометри). В производствената практика обаче често се използват някои полуколичествени понятия. Общите класификации включват: 

Много груби частици: Среден размер на частиците > 30 μm; 

30 μm; 

Груби частици: Среден размер на частиците 10 до 30 μm; 

Средно големи частици: Среден размер на частиците 3 до 10 μm; 

Фини частици: Среден размер на частиците 0,5 - 3 μm; 

Ултрафини частици: среден размер на частиците

(2) Степен на агрегиране

Степента на агрегиране на праховете обикновено се характеризира с разликата в размера на частиците между праховете в "доставено състояние" и праховете в "основно състояние". Степента на агрегиране на финия волфрамов прах обикновено е по-висока от тази на грубия волфрамов прах. За производството на волфрамов материал степента на агрегация пряко влияе върху здравината на зеленото парче. В производствения процес на WC степента на агрегиране на w праха оказва влияние върху равномерността на разпределението на въглерода. 

(3) Морфология на частиците

Морфологията на частиците на волфрамовия прах оказва влияние върху ефективността на пресоване и здравината на зеленото тяло. Неправилната морфология на частиците води до блокиране между частиците, като по този начин повишава здравината на зеленото тяло. Сферичният волфрамов прах има добра течливост и е особено подходящ за пръскане на материали. По същия начин, когато се приготвя WC, морфологията на волфрамовия прах също влияе върху морфологията на WC праха. 

(4) Специфична повърхност

Общата повърхностна площ, притежавана от единица маса волфрамов прах, се нарича специфична повърхност на волфрамовия прах, която обикновено се изразява в единици m2·g-1. Специфичната повърхност на волфрамовия прах обикновено варира от 0,01 до 12 m2·g-1. Той индиректно отразява размера на частиците и морфологията на волфрамовия прах и е важен индикатор за оценка на активността на синтероване, характеристиките на разтваряне и способността за реакция с газообразни и твърди вещества по време на процеса на карбонизация на волфрамовия прах. 

(5) Насипна плътност и уплътнена плътност

Насипната плътност и компактната плътност на волфрамовия прах се увеличават с увеличаването на средния размер на частиците на праха. Връзката между насипната плътност на волфрамовия прах, произведен от определена фабрика, и нейния среден размер на частиците по Фишер е показана в таблица 4-4. Колкото по-тясно е разпределението на размера на частиците на праха, толкова по-сложна е морфологията на частиците и колкото по-сериозна е агрегацията, толкова по-малка е насипната плътност. Като цяло, параметрите на процеса на редуциране могат да бъдат регулирани, за да го контролират.

(6) Течливост

Течливостта на волфрамовия прах се влияе от размера на частиците, разпределението на размера на частиците и морфологията на частиците. Колкото по-груби са частиците на праха, толкова по-кръгли са частиците и колкото по-гладка е повърхността, толкова по-добра е течливостта. Течливостта на волфрамовия прах обикновено се измерва чрез дебит на Хол, който се изразява като времето, необходимо на 50 g волфрамов прах да изтече през определен малък отвор в разходомер на Хол. Течливостта на праха пряко влияе върху обемното натоварване по време на процеса на пресоване и равномерността на плътността на отлятата под налягане. 

(7)Свиваемост

Свиваемостта се отнася до способността на волфрамовия прах да бъде компресиран при определени условия на пресоване. Обикновено се измерва в стандартни форми при определени условия на смазване и се изразява чрез плътността на праха на пресования продукт при определеното налягане. Може също да бъде представено чрез графика на крива, показваща промяната на плътността на пресования продукт с налягането на пресоване. 

(8) Способност за оформяне