Svojstva volframovog metalnog praha

Performanse volframovog praha imaju značajan uticaj na performanse obrade i kvalitet kasnijih proizvoda. Stoga su i polje tvrdih legura i polje obrade materijala od volframa postavili odgovarajuće zahtjeve za kemijsku čistoću i fizička svojstva sirovog volframovog praha, posebno zahtjevi za fizička svojstva postaju sve veći i veći. 

Hemijska čistoća

Prilikom proizvodnje cementnog karbida i proizvoda od volframa, zahtijeva se da kemijska čistoća volframovog praha bude relativno visoka. Elementi zaostalih nečistoća u prahu od volframa imaju uticaj na performanse obrade i performanse proizvoda. Utjecaj je vrlo složen, pri čemu su neki štetni, a neki korisni. Trenutna istraživanja pokazuju da Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al i Mo mogu smanjiti čvrstoću legure, dok K i Na potiču rast WC zrna. V i Cr, s druge strane, inhibiraju rast zrna. Ako sadržaj Mo u WO prelazi 0,5%, to će uzrokovati smanjenje čvrstoće legure na savijanje. U većini varijanti volframovog praha koji se trenutno proizvode, sadržaj zaostalih metalnih nečistoća (isključujući one dodane kao aditivi) je u rasponu od nekoliko dijelova na deset tisuća do nekoliko dijelova na sto tisuća. 

Kiseonik u prahu volframa može da reaguje sa karbidima, apsorbujući ugljenik iz karbida i izazivajući dekarbonizaciju cementnog karbida. Kada se legura jako razugljiči, pojavljuje se γ faza, čineći leguru krhkom. Plin koji se oslobađa iz reakcije povećava poroznost legure i smanjuje njenu čvrstoću. U zavisnosti od različitih procesa redukcije i opreme, sadržaj kiseonika u prahu volframa je uglavnom između 0,05% i 0,5%, a povećava se sa smanjenjem veličine čestica praha volframa i povećanjem specifične površine. Stoga, zahtjevi za sadržajem kisika u sitnozrnatom volframovom prahu moraju biti na odgovarajući način opušteni. Zahtjevi za kemijsku čistoću volframovog praha prikazani su u Tabeli 4-1, a zahtjevi za sadržaj kisika prikazani su u Tabeli 4-2.

Elementi nečistoća u volframovom prahu mogu doći iz sirovina ili biti uneti tokom procesa proizvodnje. Stoga je sprečavanje kontaminacije materijala tokom procesa od velikog značaja. Na primjer, u proizvodnji volframovog praha koristeći APT kao sirovinu, materijali dolaze u direktan kontakt sa peći za kalciniranje, cijevima redukcijske peći i loncima, što rezultira povećanjem sadržaja nečistoća kao što su Fe, Ni, Cr i Si i smanjenjem kemijske čistoće. Kada njihov sadržaj dostigne određeni nivo ili se agregiraju do dovoljne veličine, mogu postati izvori nedostataka za naknadnu obradu ili upotrebu. Stoga, kako bi se osigurala čistoća volframovog praha, pored striktne kontrole kvaliteta sirovine APT, vrlo je važno spriječiti kontaminaciju tokom procesa. 

2. Fizička svojstva

Fizička svojstva metalnog volframovog praha uglavnom uključuju prosječnu veličinu čestica, raspodjelu veličine čestica, stupanj agregacije čestica, morfologiju čestica, specifičnu površinu, nasipnu gustinu, zbijenu gustoću i Holovu brzinu protoka itd. 

(Prosječna veličina čestica i distribucija veličine čestica)

Bilo da se radi o proizvodima od cementnog karbida ili volframa, postoje strogi zahtjevi za prosječnu veličinu čestica i raspodjelu veličine čestica volframovog praha. U oblasti cementnog karbida, veličina čestica i distribucija veličine čestica W praha direktno utiču na veličinu čestica i distribuciju veličine proizvedenog WC praha. Veličina čestica WC praha dalje utiče na performanse proizvoda od cementnog karbida. 

Istraživanje je pokazalo da su svojstva WC praha ograničena onima W praha. Nakon što se W prah karbonizira da formira WC, veličina čestica se lagano mijenja. Za proizvodnju WC praha krupnih, srednjih i finih čestica, potrebno je koristiti grubi, srednji i fini W prah. Neujednačena karbonizacija W praha rezultira neujednačenim WC prahom. Promjene u veličini čestica praha nakon karbonizacije grubih, srednjih i finih čestica W praha prikazane su u Tabeli 4-3.

Zahtjevi za veličinu čestica praha volframa razlikuju se među različitim korisnicima. Za područje tvrdih legura, za različite vrste tvrdih legura koje se koriste u različite svrhe, zbog različitih veličina čestica korištenog WC praha, postoje različiti zahtjevi za prosječnu veličinu čestica i sastav veličine čestica sirovog materijala W praha. Svi alati za rezanje zahtijevaju da W prah i WC prah imaju finu veličinu čestica i usku distribuciju veličine čestica. Alati za udarce zahtijevaju da W prah i WC prah budu grubi, sa širom distribucijom veličine čestica. Prosječna veličina čestica korištenih za pripremu krupnozrnog WC-a je 25,8 μm. Reprezentativna raspodjela veličine čestica praha W prikazana je na slici 4-1.

Za preradu materijala od volframa, prosječna veličina čestica i distribucija veličine čestica volframovog praha imaju utjecaj na učinak presovanja narednih proizvoda, gustinu zelenog tijela (također poznatog kao presovano tijelo) i performanse sinteriranja. Manja veličina čestica praha i složeniji oblici rezultirat će većim trenjem između čestica, što dovodi do smanjenja gustine zelenog tijela. Što je distribucija veličine čestica uža, to su čestice labavije raspoređene. Šira raspodjela veličine čestica, ili čak miješanje prahova različitih prosječnih veličina čestica, može postići bolji raspored čestica i dobiti veću čvrstoću zelenog tijela. U polju obrade volframovog materijala, prosječna veličina čestica volframovog praha općenito je potrebna da bude u rasponu od 2 do 6 μm. 

Postoji mnogo metoda za određivanje veličine čestica praha i raspodjele veličine čestica. Fišersov aparat i laserski analizator veličine čestica se široko koriste u prahu od volframa. Međutim, zbog različitih principa ove dvije metode mjerenja, izmjerene vrijednosti dobivene od istog praha mogu varirati. Stoga, veličinu čestica volframovog praha općenito treba navesti kao Fischersovu prosječnu veličinu čestica ili lasersku prosječnu veličinu čestica. Dodatno, treba napomenuti da volframov prah u "isporučenom stanju" obično ima različite stepene aglomeracije, što je povezano sa uslovima proizvodnje. Prosječna veličina čestica volframovog praha mjerena korištenjem takvih uzoraka može se razlikovati od stvarne veličine čestica praha. Na primjer, veličina čestica nekog tupog finog volframovog praha u "isporučenom stanju" je 1-2 μm, a nakon depolimerizacije i disperzije vrijednost pada na 0,4-0,5 μm. Za volframov prah sa veličinama čestica u rasponu od 1-10 μm, u većini slučajeva, mjerenje veličine čestica u "isporučenom stanju" može zadovoljiti proizvodne zahtjeve. Za submikronski volfram u prahu i grublji volfram u prahu, da bi se preciznije okarakterisala veličina čestica, uzorci "stanja mlevenja" moraju se koristiti za testove prosečne veličine čestica i raspodele veličine čestica. 

TRaspodjela veličine čestica volframovog praha je povezana s njegovom veličinom čestica. Općenito, što je veća prosječna veličina čestica volframovog praha, to je šira raspodjela veličine čestica. Za datu veličinu čestica, u proizvodnji, metode kao što je korištenje vlažnog vodika ili dodavanje spojeva alkalnih metala volframovom oksidu mogu povećati veličinu čestica i uže kontrolirati raspon veličine čestica. Određivanje distribucije veličine čestica se često provodi korištenjem uzoraka "osnovnog stanja". 

Prosječna veličina čestica volframovog praha općenito se izražava njegovim prečnikom (u mikrometrima). Međutim, u proizvodnoj praksi često se koriste neki polukvantitativni koncepti. Uobičajene klasifikacije uključuju: 

Veoma grube čestice: Prosječna veličina čestica > 30 μm; 

30 μm; 

Grube čestice: Prosječna veličina čestica 10 do 30 μm; 

Čestice srednje veličine: Prosječna veličina čestica 3 do 10 μm; 

Fine čestice: Prosječna veličina čestica 0,5 - 3 μm; 

Ultrafine čestice: prosječna veličina čestica

(2) Stepen agregacije

Stepen agregacije prahova obično se karakteriše razlikom u veličini čestica između prahova u "isporučenom stanju" i praha u "osnovnom stanju". Stepen agregacije finog volframovog praha je generalno veći od stepena grubog volframovog praha. Za proizvodnju materijala od volframa, stepen agregacije direktno utiče na čvrstoću zelenog komada. U procesu proizvodnje WC-a, stepen agregacije w praha utiče na ujednačenost distribucije ugljenika. 

(3) Morfologija čestica

Morfologija čestica volframovog praha utiče na njegovu performansu presovanja i snagu zelenog tela. Nepravilna morfologija čestica dovodi do preplitanja između čestica, čime se povećava snaga zelenog tijela. Sferični volfram u prahu ima dobru fluidnost i posebno je pogodan za prskanje materijala. Slično, kada se priprema WC, morfologija volframovog praha takođe utiče na morfologiju WC praha. 

(4) Specifična površina

Ukupna površina koju posjeduje jedinica mase volframovog praha naziva se specifičnom površinom volframovog praha, koja se obično izražava u jedinicama m2·g-1. Specifična površina volframovog praha se obično kreće od 0,01 do 12 m2·g-1. On indirektno odražava veličinu čestica i morfologiju volframovog praha i važan je indikator za procjenu aktivnosti sinterovanja, karakteristika rastvaranja i sposobnosti reakcije s plinovitim i čvrstim tvarima tokom procesa karbonizacije volframovog praha. 

(5) Labava gustina i zbijena gustina

Labava gustina i zbijena gustina volframovog praha se povećavaju sa povećanjem prosečne veličine čestica praha. Odnos između rastresite gustine volframovog praha proizvedenog u određenoj fabrici i njegove prosečne veličine čestica po Fišersu prikazan je u Tabeli 4-4. Što je uža distribucija veličine čestica praha, to je složenija morfologija čestica i što je teže agregacija, to je manja gustina rastresitog materijala. Općenito, procesni parametri procesa redukcije mogu se podesiti da bi se kontrolirao.

(6) Fluidnost

Na fluidnost volframovog praha utiču veličina čestica, distribucija veličine čestica i morfologija čestica. Što su čestice praha grublje, što su čestice okruglije i što je površina glatkija, to je bolja fluidnost. Fluidnost volframovog praha se obično mjeri Holovim protokom, koji se izražava kao vrijeme potrebno da 50 g volframovog praha prođe kroz određenu malu rupu u Hallovom mjeraču protoka. Fluidnost praha direktno utiče na volumetrijsko opterećenje tokom procesa presovanja i ujednačenost gustine livenog pod pritiskom. 

(7)Kompresibilnost

Kompresibilnost se odnosi na sposobnost volframovog praha da se komprimuje pod određenim uslovima presovanja. Obično se mjeri u standardnim kalupima pod određenim uvjetima podmazivanja, a izražava se gustinom praha presovanog proizvoda pod određenim pritiskom. Može se prikazati i grafikonom krive koji pokazuje promjenu gustine presovanog proizvoda sa pritiskom presovanja. 

(8) Formabilnost