Ιδιότητες της σκόνης μετάλλου βολφραμίου

Η απόδοση της σκόνης βολφραμίου έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση επεξεργασίας και την ποιότητα των επόμενων προϊόντων. Επομένως, τόσο το πεδίο σκληρού κράματος όσο και το πεδίο επεξεργασίας υλικού βολφραμίου έχουν υποβάλει αντίστοιχες απαιτήσεις για τη χημική καθαρότητα και τις φυσικές ιδιότητες της ακατέργαστης σκόνης βολφραμίου, ειδικά οι απαιτήσεις για φυσικές ιδιότητες γίνονται όλο και υψηλότερες. 

Χημική καθαρότητα

Κατά την κατασκευή προϊόντων τσιμεντοειδούς καρβιδίου και βολφραμίου, η χημική καθαρότητα της σκόνης βολφραμίου απαιτείται να είναι σχετικά υψηλή. Τα υπολειμματικά στοιχεία ακαθαρσίας στη σκόνη βολφραμίου έχουν αντίκτυπο στην απόδοση επεξεργασίας και στην απόδοση εξυπηρέτησης των προϊόντων. Η επιρροή είναι πολύ περίπλοκη, με άλλα να είναι επιβλαβή και άλλα ωφέλιμα. Η τρέχουσα έρευνα δείχνει ότι το Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al και Mo μπορούν να μειώσουν την αντοχή του κράματος, ενώ το K και το Na προάγουν την ανάπτυξη των κόκκων του WC. Το V και το Cr, από την άλλη πλευρά, αναστέλλουν την ανάπτυξη των κόκκων. Εάν η περιεκτικότητα σε Mo στο WO υπερβαίνει το 0,5%, θα προκαλέσει μείωση της αντοχής σε κάμψη του κράματος. Στις περισσότερες ποικιλίες σκόνης βολφραμίου που παράγονται σήμερα, η περιεκτικότητα σε υπολειμματικές μεταλλικές ακαθαρσίες (εξαιρουμένων αυτών που προστίθενται ως πρόσθετα) κυμαίνεται από μερικά μέρη ανά δέκα χιλιάδες έως μερικά μέρη ανά εκατό χιλιάδες. 

Το οξυγόνο στη σκόνη βολφραμίου μπορεί να αντιδράσει με καρβίδια, απορροφώντας άνθρακα από καρβίδια και προκαλώντας αποξανθράκωση του τσιμεντοειδούς καρβιδίου. Όταν το κράμα αποανθρακώνεται σοβαρά, εμφανίζεται η φάση γ, καθιστώντας το κράμα εύθραυστο. Το αέριο που απελευθερώνεται από την αντίδραση αυξάνει το πορώδες του κράματος και μειώνει την αντοχή του. Ανάλογα με τις διαφορετικές διαδικασίες και τον εξοπλισμό μείωσης, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στη σκόνη βολφραμίου είναι γενικά μεταξύ 0,05% και 0,5% και αυξάνεται με τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων σκόνης βολφραμίου και την αύξηση της ειδικής επιφάνειας. Επομένως, η απαίτηση για περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε λεπτόκοκκη σκόνη βολφραμίου πρέπει να είναι κατάλληλα χαλαρή. Οι απαιτήσεις χημικής καθαρότητας για τη σκόνη βολφραμίου φαίνονται στον Πίνακα 4-1 και οι απαιτήσεις περιεκτικότητας σε οξυγόνο παρουσιάζονται στον Πίνακα 4-2.

Τα ακαθαρσιακά στοιχεία στη σκόνη βολφραμίου μπορεί να προέρχονται από τις πρώτες ύλες ή να εισαχθούν κατά τη διαδικασία παραγωγής. Ως εκ τούτου, η πρόληψη της μόλυνσης των υλικών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας είναι μεγάλης σημασίας. Για παράδειγμα, στην παραγωγή σκόνης βολφραμίου χρησιμοποιώντας το APT ως πρώτη ύλη, τα υλικά έρχονται σε άμεση επαφή με τον κλίβανο φρύξης, τους σωλήνες του κλιβάνου αναγωγής και τα χωνευτήρια, με αποτέλεσμα την αύξηση της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες όπως Fe, Ni, Cr και Si και μείωση της χημικής καθαρότητας. Όταν το περιεχόμενό τους φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο ή συγκεντρωθούν σε επαρκές μέγεθος, μπορεί να γίνουν πηγές ελαττωμάτων για μεταγενέστερη επεξεργασία ή χρήση. Επομένως, για να εξασφαλιστεί η καθαρότητα της σκόνης βολφραμίου, εκτός από τον αυστηρό έλεγχο της ποιότητας της πρώτης ύλης APT, είναι επίσης πολύ σημαντικό να αποφευχθεί η μόλυνση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. 

2. Φυσικές Ιδιότητες

Οι φυσικές ιδιότητες της μεταλλικής σκόνης βολφραμίου περιλαμβάνουν κυρίως το μέσο μέγεθος σωματιδίων, την κατανομή μεγέθους σωματιδίων, τον βαθμό συσσωμάτωσης σωματιδίων, τη μορφολογία σωματιδίων, την ειδική επιφάνεια, τη χύδην πυκνότητα, τη συμπιεσμένη πυκνότητα και τον ρυθμό ροής Hall κ.λπ. 

(Μέσο μέγεθος σωματιδίων και κατανομή μεγέθους σωματιδίων)

Είτε πρόκειται για προϊόντα καρβιδίου με τσιμέντο είτε για προϊόντα βολφραμίου, υπάρχουν αυστηρές απαιτήσεις για το μέσο μέγεθος σωματιδίων και την κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου. Στον τομέα του τσιμεντοειδούς καρβιδίου, το μέγεθος των σωματιδίων και η κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης W επηρεάζουν άμεσα το μέγεθος των σωματιδίων και την κατανομή μεγέθους σωματιδίων της παραγόμενης σκόνης WC. Το μέγεθος σωματιδίων της σκόνης WC επηρεάζει περαιτέρω την απόδοση των προϊόντων καρβιδίου με τσιμέντο. 

Η έρευνα διαπίστωσε ότι οι ιδιότητες της σκόνης WC περιορίζονται από αυτές της σκόνης W. Αφού η σκόνη W ενανθρακωθεί για να σχηματίσει WC, το μέγεθος των σωματιδίων υφίσταται μια μικρή αλλαγή. Για την παραγωγή σκόνης WC χονδροειδών, μεσαίων και λεπτών μεγεθών σωματιδίων, πρέπει να χρησιμοποιηθεί χονδροειδής, μεσαία και λεπτή σκόνη σωματιδίων W. Η ανομοιόμορφη ανθρακοποίηση της σκόνης W οδηγεί σε ανομοιόμορφη σκόνη WC. Οι αλλαγές στο μέγεθος των σωματιδίων σκόνης μετά την ενανθράκωση της σκόνης χονδρόκοκκου, μεσαίου και λεπτού σωματιδίου W φαίνονται στον Πίνακα 4-3.

Οι απαιτήσεις για το μέγεθος σωματιδίων σκόνης βολφραμίου ποικίλλουν μεταξύ διαφορετικών χρηστών. Για το πεδίο σκληρού κράματος, για διάφορους τύπους σκληρών κραμάτων που χρησιμοποιούνται για διαφορετικούς σκοπούς, λόγω των διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων της σκόνης WC που χρησιμοποιείται, υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις για το μέσο μέγεθος σωματιδίων και τη σύνθεση μεγέθους σωματιδίων της πρώτης ύλης σκόνης W. Όλα τα εργαλεία κοπής απαιτούν η σκόνη W και η σκόνη WC να έχουν λεπτό μέγεθος σωματιδίων και στενή κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Τα εργαλεία κρούσης απαιτούν η σκόνη W και η σκόνη WC να είναι χονδροειδείς, με ευρύτερη κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Το μέσο μέγεθος σωματιδίων που χρησιμοποιείται για την παρασκευή χονδρόκοκκου WC είναι 25,8 μm. Η αντιπροσωπευτική κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης W φαίνεται στο Σχήμα 4-1.

Για την επεξεργασία υλικού βολφραμίου, το μέσο μέγεθος σωματιδίων και η κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου έχουν αντίκτυπο στην απόδοση συμπίεσης των επόμενων προϊόντων, στην πυκνότητα του πράσινου σώματος (γνωστό και ως συμπιεσμένο σώμα) και στην απόδοση πυροσυσσωμάτωσης. Το μικρότερο μέγεθος σωματιδίων σκόνης και τα πιο σύνθετα σχήματα θα οδηγήσουν σε μεγαλύτερη τριβή μεταξύ των σωματιδίων, οδηγώντας σε μείωση της πυκνότητας του πράσινου σώματος. Όσο στενότερη είναι η κατανομή του μεγέθους των σωματιδίων, τόσο πιο χαλαρά είναι διατεταγμένα τα σωματίδια. Μια ευρύτερη κατανομή μεγέθους σωματιδίων, ή ακόμα και η ανάμειξη σκονών διαφορετικών μέσων μεγεθών σωματιδίων, μπορεί να επιτύχει καλύτερη διάταξη σωματιδίων και να αποκτήσει μεγαλύτερη αντοχή στο πράσινο σώμα. Στο πεδίο επεξεργασίας υλικού βολφραμίου, το μέσο μέγεθος σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου απαιτείται γενικά να είναι εντός της περιοχής από 2 έως 6 μm. 

Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τον προσδιορισμό του μεγέθους των σωματιδίων της σκόνης και της κατανομής του μεγέθους των σωματιδίων. Η συσκευή Fischers και ο αναλυτής μεγέθους σωματιδίων λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρέως στη σκόνη βολφραμίου. Ωστόσο, λόγω των διαφορετικών αρχών αυτών των δύο μεθόδων μέτρησης, οι μετρούμενες τιμές που λαμβάνονται από την ίδια σκόνη μπορεί να διαφέρουν. Επομένως, το μέγεθος σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου θα πρέπει γενικά να αναφέρεται ως το μέσο μέγεθος σωματιδίων της Fischers ή το μέσο μέγεθος σωματιδίων του λέιζερ. Επιπρόσθετα, πρέπει να σημειωθεί ότι η σκόνη βολφραμίου "παρεχόμενης κατάστασης" έχει συνήθως διάφορους βαθμούς συσσωμάτωσης, η οποία σχετίζεται με τις συνθήκες παραγωγής. Το μέσο μέγεθος σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου που μετράται χρησιμοποιώντας τέτοια δείγματα μπορεί να διαφέρει από το πραγματικό μέγεθος σωματιδίων της σκόνης. Για παράδειγμα, το μέγεθος σωματιδίων κάποιας θαμπής λεπτής σκόνης βολφραμίου στην "παρεχόμενη κατάσταση" είναι 1-2 μm και μετά τον αποπολυμερισμό και τη διασπορά, η τιμή πέφτει στα 0,4-0,5 μm. Για σκόνη βολφραμίου με μεγέθη σωματιδίων στην περιοχή από 1-10 μm, στις περισσότερες περιπτώσεις, η μέτρηση του μεγέθους σωματιδίων "παρεχόμενης κατάστασης" μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις παραγωγής. Για σκόνη βολφραμίου υπομικρών και χονδρότερη σκόνη βολφραμίου, προκειμένου να χαρακτηριστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια το μέγεθος των σωματιδίων, πρέπει να χρησιμοποιηθούν δείγματα "κατάστασης άλεσης" για δοκιμές μέσου μεγέθους σωματιδίων και κατανομής μεγέθους σωματιδίων. 

ΤΗ κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου σχετίζεται με το μέγεθος των σωματιδίων της. Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το μέσο μέγεθος σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου, τόσο ευρύτερη είναι η κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Για ένα δεδομένο μέγεθος σωματιδίων, στην παραγωγή, μέθοδοι όπως η χρήση υγρού υδρογόνου ή η προσθήκη ενώσεων αλκαλιμετάλλου στο οξείδιο του βολφραμίου μπορούν να κάνουν το μέγεθος των σωματιδίων μεγαλύτερο και να ελέγξουν το εύρος κατανομής μεγέθους σωματιδίων πιο στενά. Ο προσδιορισμός της κατανομής μεγέθους σωματιδίων πραγματοποιείται συχνά με τη χρήση δειγμάτων «βασικής κατάστασης». 

Το μέσο μέγεθος σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου εκφράζεται γενικά από τη διάμετρό της (σε μικρόμετρα). Ωστόσο, στην παραγωγική πρακτική, χρησιμοποιούνται συχνά ορισμένες ημιποσοτικές έννοιες. Οι κοινές ταξινομήσεις περιλαμβάνουν: 

Πολύ χονδροειδή σωματίδια: Μέσο μέγεθος σωματιδίων > 30 μm. 

30 μm. 

Αδρά σωματίδια: Μέσο μέγεθος σωματιδίων 10 έως 30 μm. 

Σωματίδια μεσαίου μεγέθους: Μέσο μέγεθος σωματιδίων 3 έως 10 μm. 

Λεπτά σωματίδια: Μέσο μέγεθος σωματιδίων 0,5 - 3 μm. 

Εξαιρετικά λεπτά σωματίδια: μέσο μέγεθος σωματιδίων

(2) Βαθμός συγκέντρωσης

Ο βαθμός συσσωμάτωσης των σκονών συνήθως χαρακτηρίζεται από τη διαφορά στο μέγεθος των σωματιδίων μεταξύ των σκονών "παρεχόμενης κατάστασης" και των σκονών "βασικής κατάστασης". Ο βαθμός συσσωμάτωσης της λεπτής σκόνης βολφραμίου είναι γενικά υψηλότερος από εκείνον της χονδροειδούς σκόνης βολφραμίου. Για την παραγωγή υλικού βολφραμίου, ο βαθμός συσσωμάτωσης επηρεάζει άμεσα την αντοχή του πράσινου κομματιού. Στη διαδικασία παραγωγής του WC, ο βαθμός συσσωμάτωσης της σκόνης w έχει αντίκτυπο στην ομοιομορφία της κατανομής του άνθρακα. 

(3) Μορφολογία σωματιδίων

Η μορφολογία των σωματιδίων της σκόνης βολφραμίου έχει αντίκτυπο στην απόδοση συμπίεσης και την αντοχή του πράσινου σώματος. Η ακανόνιστη μορφολογία σωματιδίων οδηγεί σε αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων, ενισχύοντας έτσι τη δύναμη του πράσινου σώματος. Η σφαιρική σκόνη βολφραμίου έχει καλή ρευστότητα και είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για ψεκασμό υλικών. Ομοίως, κατά την προετοιμασία του WC, η μορφολογία της σκόνης βολφραμίου επηρεάζει επίσης τη μορφολογία της σκόνης WC. 

(4) Ειδική Επιφάνεια

Η συνολική επιφάνεια που κατέχεται από μια μονάδα μάζας σκόνης βολφραμίου αναφέρεται ως η ειδική επιφάνεια της σκόνης βολφραμίου, η οποία συνήθως εκφράζεται σε μονάδες m2·g-1. Η ειδική επιφάνεια της σκόνης βολφραμίου κυμαίνεται τυπικά από 0,01 έως 12 m2·g-1. Αντικατοπτρίζει έμμεσα το μέγεθος σωματιδίων και τη μορφολογία της σκόνης βολφραμίου και είναι ένας σημαντικός δείκτης για την αξιολόγηση της δραστηριότητας πυροσυσσωμάτωσης, των χαρακτηριστικών διάλυσης και της ικανότητας αντίδρασης με αέριες και στερεές ουσίες κατά τη διαδικασία ενανθράκωσης της σκόνης βολφραμίου. 

(5) Χαλαρή πυκνότητα και συμπαγής πυκνότητα

Η χαλαρή πυκνότητα και η συμπιεσμένη πυκνότητα της σκόνης βολφραμίου αυξάνονται με την αύξηση του μέσου μεγέθους σωματιδίων της σκόνης. Η σχέση μεταξύ της χαλαρής πυκνότητας της σκόνης βολφραμίου που παράγεται από ένα συγκεκριμένο εργοστάσιο και του μέσου μεγέθους σωματιδίων του Fischers φαίνεται στον Πίνακα 4-4. Όσο στενότερη είναι η κατανομή μεγέθους σωματιδίων της σκόνης, τόσο πιο περίπλοκη είναι η μορφολογία των σωματιδίων και όσο πιο έντονη είναι η συσσωμάτωση, τόσο μικρότερη είναι η χαλαρή πυκνότητα. Γενικά, οι παράμετροι διεργασίας της διαδικασίας αναγωγής μπορούν να προσαρμοστούν για τον έλεγχό της.

(6) Ρευστότητα

Η ρευστότητα της σκόνης βολφραμίου επηρεάζεται από το μέγεθος των σωματιδίων, την κατανομή μεγέθους σωματιδίων και τη μορφολογία των σωματιδίων. Όσο πιο χοντρά είναι τα σωματίδια σκόνης, τόσο πιο στρογγυλά είναι τα σωματίδια και όσο πιο λεία είναι η επιφάνεια, τόσο καλύτερη είναι η ρευστότητα. Η ρευστότητα της σκόνης βολφραμίου συνήθως μετριέται με το ρυθμό ροής Hall, ο οποίος εκφράζεται ως ο χρόνος που χρειάζεται για να ρέει 50 g σκόνης βολφραμίου μέσα από μια καθορισμένη μικρή οπή σε ένα ροόμετρο Hall. Η ρευστότητα της σκόνης επηρεάζει άμεσα την ογκομετρική φόρτιση κατά τη διαδικασία συμπίεσης και την ομοιομορφία της πυκνότητας χυτεύσεως. 

(7)Συμπιεστότητα

Η συμπιεστότητα αναφέρεται στην ικανότητα της σκόνης βολφραμίου να συμπιέζεται κάτω από καθορισμένες συνθήκες συμπίεσης. Συνήθως μετριέται σε τυπικά καλούπια υπό καθορισμένες συνθήκες λίπανσης και εκφράζεται από την πυκνότητα της σκόνης του συμπιεσμένου προϊόντος υπό την καθορισμένη πίεση. Μπορεί επίσης να αναπαρασταθεί με ένα γράφημα καμπύλης που δείχνει τη μεταβολή της πυκνότητας του συμπιεσμένου προϊόντος με την πίεση πίεσης. 

(8) Σχηματισιμότητα