Propietats de la pols metàl·lica de tungstè

El rendiment de la pols de tungstè té un impacte significatiu en el rendiment del processament i la qualitat dels productes posteriors. Per tant, tant el camp d'aliatge dur com el de processament de materials de tungstè han plantejat els requisits corresponents per a la puresa química i les propietats físiques de la pols de tungstè en brut, especialment els requisits de propietats físiques són cada cop més alts. 

Puresa química

Quan es fabriquen productes de tungstè i carbur cimentat, cal que la puresa química de la pols de tungstè sigui relativament alta. Els elements d'impureses residuals en pols de tungstè tenen un impacte en el rendiment del processament i el rendiment del servei dels productes. La influència és molt complexa, algunes són perjudicials i altres beneficioses. La investigació actual suggereix que Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al i Mo poden reduir la resistència de l'aliatge, mentre que K i Na promouen el creixement dels grans de WC. V i Cr, en canvi, inhibeixen el creixement dels grans. Si el contingut de Mo en WO supera el 0,5%, provocarà una disminució de la resistència a la flexió de l'aliatge. A la majoria de varietats de pols de tungstè que es produeixen actualment, el contingut d'impureses metàl·liques residuals (excepte les que s'afegeixen com a additius) està en el rang d'unes poques parts per deu mil a unes poques parts per cent mil. 

L'oxigen de la pols de tungstè pot reaccionar amb els carburs, absorbint el carboni dels carburs i provocant la descarburació del carbur cimentat. Quan l'aliatge es descarbura severament, apareix la fase γ, fent que l'aliatge sigui trencadís. El gas alliberat de la reacció augmenta la porositat de l'aliatge i redueix la seva resistència. Depenent dels diferents processos i equips de reducció, el contingut d'oxigen en pols de tungstè és generalment entre el 0,05% i el 0,5%, i augmenta amb la disminució de la mida de les partícules de tungstè en pols i l'augment de la superfície específica. Per tant, s'ha de relaxar adequadament el requisit de contingut d'oxigen en pols de tungstè de gra fi. Els requisits de puresa química per a la pols de tungstè es mostren a la taula 4-1, i els requisits de contingut d'oxigen es mostren a la taula 4-2.

Els elements d'impuresa en pols de tungstè poden provenir de les matèries primeres o introduir-se durant el procés de producció. Per tant, prevenir la contaminació dels materials durant el procés és de gran importància. Per exemple, en la producció de pols de tungstè utilitzant APT com a matèria primera, els materials entren en contacte directe amb el forn de calcinació, els tubs del forn de reducció i els gresols, donant lloc a un augment del contingut d'impureses com Fe, Ni, Cr i Si, i una disminució de la puresa química. Quan el seu contingut arriba a un cert nivell o s'agreguen a una mida suficient, poden convertir-se en fonts de defectes per al seu tractament o ús posterior. Per tant, per garantir la puresa de la pols de tungstè, a més de controlar estrictament la qualitat de la matèria primera APT, també és molt important prevenir la contaminació durant el procés. 

2. Propietats físiques

Les propietats físiques de la pols de tungstè metàl·lic inclouen principalment la mida mitjana de les partícules, la distribució de la mida de les partícules, el grau d'agregació de partícules, la morfologia de les partícules, la superfície específica, la densitat a granel, la densitat compactada i el cabal Hall, etc. 

(Mida mitjana de partícula i distribució de mida de partícula)

Tant si es tracta de productes de carbur cimentat com de tungstè, hi ha requisits estrictes per a la mida mitjana de les partícules i la distribució de la mida de les partícules de la pols de tungstè. En el camp del carbur cimentat, la mida de les partícules i la distribució de la mida de les partícules de la pols W afecten directament la mida de les partícules i la distribució de la mida de les partícules de la pols WC produïda. La mida de partícules de la pols de WC influeix encara més en el rendiment dels productes de carbur cimentat. 

La investigació ha trobat que les propietats de la pols WC estan restringides per les de la pols W. Després que la pols de W es carbonitzi per formar WC, la mida de la partícula experimenta un lleuger canvi. Per produir pols WC de mides de partícules gruixudes, mitjanes i fines, cal utilitzar pols W de partícules gruixudes, mitjanes i fines. La carbonització desigual de la pols W dóna lloc a una pols WC desigual. Els canvis en la mida de les partícules de pols després de la carbonització de la pols W de partícules gruixudes, mitjanes i fines es mostren a la taula 4-3.

Els requisits per a la mida de partícules de pols de tungstè varien entre els diferents usuaris. Per al camp d'aliatges durs, per a diversos tipus d'aliatges durs utilitzats per a diferents finalitats, a causa de les diferents mides de partícules de pols WC utilitzades, hi ha diferents requisits per a la mida mitjana de les partícules i la composició de la mida de les partícules de la matèria primera W en pols. Totes les eines de tall requereixen que la pols W i la pols WC tinguin una mida de partícula fina i una distribució de la mida de partícula estreta. Les eines d'impacte requereixen que la pols W i la pols WC siguin gruixudes, amb una distribució de la mida de partícules més àmplia. La mida mitjana de partícula utilitzada per preparar WC de gra gruixut és de 25,8 μm. La distribució representativa de la mida de partícula de la pols W es mostra a la figura 4-1.

Per al processament del material de tungstè, la mida mitjana de les partícules i la distribució de la mida de les partícules de la pols de tungstè tenen un impacte en el rendiment de premsat dels productes posteriors, la densitat del cos verd (també conegut com a cos premsat) i el rendiment de sinterització. La mida de partícules de pols més petita i les formes més complexes donaran lloc a una major fricció entre partícules, la qual cosa conduirà a una disminució de la densitat del cos verd. Com més estreta sigui la distribució de la mida de les partícules, més fluix es disposen les partícules. Una distribució de la mida de partícules més àmplia, o fins i tot barrejar pols de diferents mides mitjanes de partícules, pot aconseguir una millor disposició de partícules i obtenir una major força del cos verd. En el camp de processament de material de tungstè, la mida mitjana de partícules de la pols de tungstè generalment es requereix que estigui dins del rang de 2 a 6 μm. 

Hi ha molts mètodes per determinar la mida de les partícules en pols i la distribució de la mida de les partícules. L'aparell de Fischers i l'analitzador de mida de partícules làser s'utilitzen àmpliament en pols de tungstè. Tanmateix, a causa dels diferents principis d'aquests dos mètodes de mesura, els valors mesurats obtinguts a partir d'una mateixa pols poden variar. Per tant, la mida de partícula de la pols de tungstè s'ha d'indicar generalment com la mida mitjana de partícula de Fischer o la mida mitjana de partícula làser. A més, cal assenyalar que la pols de tungstè "estat subministrat" ​​sol tenir diferents graus d'aglomeració, que està relacionat amb les condicions de producció. La mida mitjana de les partícules de la pols de tungstè mesurada amb aquestes mostres pot diferir de la mida real de les partícules de la pols. Per exemple, la mida de partícules d'alguna pols de tungstè fi avorrit en "estat subministrat" ​​és d'1-2 μm, i després de la despolimerització i la dispersió, el valor baixa a 0,4-0,5 μm. Per a pols de tungstè amb mides de partícules d'entre 1 i 10 μm, en la majoria dels casos, mesurar la mida de la partícula "estat subministrat" ​​pot complir els requisits de producció. Per a la pols de tungstè submicrònica i la pols de tungstè més gruixuda, per caracteritzar amb més precisió la mida de les partícules, s'han d'utilitzar mostres d'"estat de trituració" per a les proves de distribució de la mida mitjana i la mida de les partícules. 

TLa distribució de la mida de partícula de la pols de tungstè està relacionada amb la seva mida de partícula. En general, com més gran sigui la mida mitjana de les partícules de la pols de tungstè, més àmplia serà la distribució de la mida de les partícules. Per a una mida de partícula determinada, en producció, mètodes com l'ús d'hidrogen humit o l'addició de compostos de metalls alcalins a l'òxid de tungstè poden fer que la mida de la partícula sigui més gran i controlar el rang de distribució de la mida de les partícules de manera més estreta. La determinació de la distribució de la mida de les partícules sovint es realitza mitjançant mostres d'"estat fonamental". 

La mida mitjana de partícules de la pols de tungstè s'expressa generalment pel seu diàmetre (en micròmetres). Tanmateix, en la pràctica de la producció, sovint s'utilitzen alguns conceptes semiquantitatius. Les classificacions comunes inclouen: 

Partícules molt gruixudes: Mida mitjana de partícules > 30 μm; 

30 μm; 

Partícules gruixudes: Mida mitjana de partícules de 10 a 30 μm; 

Partícules de mida mitjana: Mida mitjana de partícules de 3 a 10 μm; 

Partícules fines: Mida mitjana de partícules 0,5 - 3 μm; 

Partícules ultrafines: mida mitjana de partícules

(2) Grau d'agregació

El grau d'agregació de les pols es caracteritza generalment per la diferència de mida de partícula entre les pols "estat subministrat" i les pols "estat fonamental". El grau d'agregació de la pols de tungstè fi és generalment més alt que el de la pols de tungstè gruixut. Per a la producció de material de tungstè, el grau d'agregació afecta directament la resistència de la peça verda. En el procés de producció de WC, el grau d'agregació de pols w té un impacte en la uniformitat de la distribució del carboni. 

(3) Morfologia de partícules

La morfologia de partícules de la pols de tungstè té un impacte en el seu rendiment de premsat i la força del cos verd. La morfologia irregular de les partícules condueix a l'enclavament entre partícules, millorant així la força del cos verd. La pols de tungstè esfèrica té una bona fluïdesa i és especialment adequada per polvoritzar materials. De la mateixa manera, quan es prepara WC, la morfologia de la pols de tungstè també afecta la morfologia de la pols de WC. 

(4) Superfície específica

La superfície total que posseeix una unitat de massa de pols de tungstè es coneix com la superfície específica de la pols de tungstè, que normalment s'expressa en unitats de m2·g-1. La superfície específica de la pols de tungstè oscil·la normalment entre 0,01 i 12 m2·g-1. Reflecteix indirectament la mida de les partícules i la morfologia de la pols de tungstè i és un indicador important per avaluar l'activitat de sinterització, les característiques de dissolució i la capacitat de reacció amb substàncies gasoses i sòlides durant el procés de carbonització de la pols de tungstè. 

(5) Densitat solta i densitat compactada

La densitat solta i la densitat compactada de la pols de tungstè augmenten amb l'augment de la mida mitjana de les partícules de la pols. La relació entre la densitat solta de pols de tungstè produïda per una determinada fàbrica i la mida mitjana de partícules de Fischer es mostra a la taula 4-4. Com més estreta sigui la distribució de la mida de les partícules de la pols, més complexa serà la morfologia de les partícules i com més severa sigui l'agregació, menor serà la densitat solta. En general, els paràmetres del procés de reducció es poden ajustar per controlar-lo.

(6) Fluidesa

La fluïdesa de la pols de tungstè està influenciada per la mida de les partícules, la distribució de la mida de les partícules i la morfologia de les partícules. Com més gruixudes siguin les partícules de pols, més arrodonides són les partícules i com més suau sigui la superfície, millor serà la fluïdesa. La fluïdesa de la pols de tungstè es mesura normalment mitjançant el cabal Hall, que s'expressa com el temps que triguen 50 g de pols de tungstè a fluir per un petit forat especificat en un mesurador de cabal Hall. La fluïdesa de la pols afecta directament la càrrega volumètrica durant el procés de premsat i la uniformitat de la densitat de fosa a pressió. 

(7)Compresibilitat

La compressibilitat es refereix a la capacitat de comprimir la pols de tungstè en condicions de premsat especificades. Normalment es mesura en motlles estàndard en condicions de lubricació especificades i s'expressa per la densitat de la pols del producte premsat sota la pressió especificada. També es pot representar mitjançant un gràfic de corba que mostra el canvi de la densitat del producte premsat amb la pressió de premsat. 

(8) Formabilitat