Volframmetallipulbri omadused

Volframipulbri jõudlus mõjutab oluliselt järgnevate toodete töötlemist ja kvaliteeti. Seetõttu on nii kõvasulami väli kui ka volframmaterjali töötlemise väli esitanud vastavad nõuded toorvolframipulbri keemilise puhtuse ja füüsikaliste omaduste kohta, eriti nõuded füüsikalistele omadustele muutuvad üha kõrgemaks. 

Keemiline puhtus

Tsementeeritud karbiidist ja volframist valmistatud toodete valmistamisel peab volframipulbri keemiline puhtus olema suhteliselt kõrge. Volframipulbri jääklisandite elemendid mõjutavad toodete töötlemis- ja teenindusomadusi. Mõju on väga keeruline, mõned neist on kahjulikud ja mõned kasulikud. Praegused uuringud näitavad, et Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al ja Mo võivad vähendada sulami tugevust, samas kui K ja Na soodustavad WC-terade kasvu. V ja Cr aga pärsivad terade kasvu. Kui Mo-sisaldus WO-s ületab 0,5%, põhjustab see sulami paindetugevuse vähenemist. Enamikus praegu toodetavates volframipulbri sortides jääb metalliliste lisandite jääkainete sisaldus (v.a lisandina lisatud) mõnest kümnest tuhandest osast mõne saja tuhande kohta. 

Volframipulbris olev hapnik võib reageerida karbiididega, neelates karbiididest süsinikku ja põhjustades tsementeeritud karbiidi dekarburiseerumist. Kui sulam on tõsiselt dekarburiseerunud, ilmub γ-faas, mis muudab sulami rabedaks. Reaktsioonist vabanev gaas suurendab sulami poorsust ja vähendab selle tugevust. Olenevalt erinevatest redutseerimisprotsessidest ja seadmetest on hapnikusisaldus volframipulbris üldiselt vahemikus 0,05% kuni 0,5% ning see suureneb koos volframipulbri osakeste suuruse vähenemise ja eripinna suurenemisega. Seetõttu tuleb peeneteralise volframipulbri hapnikusisalduse nõuet asjakohaselt leevendada. Volframipulbri keemilise puhtuse nõuded on toodud tabelis 4-1 ja hapnikusisalduse nõuded tabelis 4-2.

Volframipulbris sisalduvad lisandid võivad pärineda toorainest või sattuda tootmisprotsessi käigus. Seetõttu on materjalide saastumise vältimine protsessi ajal väga oluline. Näiteks volframipulbri tootmisel, kasutades toorainena APT-d, puutuvad materjalid otseses kontaktis kaltsineerimisahju, redutseerimisahju torude ja tiiglitega, mille tulemuseks on lisandite, nagu Fe, Ni, Cr ja Si, sisalduse suurenemine ning keemilise puhtuse vähenemine. Kui nende sisu jõuab teatud tasemeni või need koonduvad piisava suuruseni, võivad need hilisemal töötlemisel või kasutamisel tekkida defektide allikaks. Seetõttu on volframipulbri puhtuse tagamiseks lisaks tooraine APT kvaliteedi rangele kontrollile väga oluline ka protsessi käigus saastumist vältida. 

2. Füüsilised omadused

Metallilise volframipulbri füüsikalised omadused hõlmavad peamiselt osakeste keskmist suurust, osakeste suuruse jaotust, osakeste agregatsiooniastet, osakeste morfoloogiat, eripinda, puistetihedust, tihendatud tihedust ja Halli voolukiirust jne. 

(Keskmine osakeste suurus ja osakeste suuruse jaotus)

Olenemata sellest, kas tegemist on tsementkarbiidi või volframtoodetega, kehtivad volframipulbri keskmise osakeste suuruse ja osakeste suuruse jaotuse suhtes ranged nõuded. Tsementeeritud karbiidi valdkonnas mõjutavad W-pulbri osakeste suurus ja suurusjaotus otseselt toodetud WC-pulbri osakeste suurust ja osakeste suuruse jaotust. WC-pulbri osakeste suurus mõjutab veelgi tsementeeritud karbiidtoodete toimivust. 

Uuringud on leidnud, et WC-pulbri omadused on W-pulbri omadustega piiratud. Pärast W-pulbri karboniseerimist WC-ks muutub osakeste suurus veidi. Jämeda, keskmise ja peente osakeste suurusega WC-pulbri tootmiseks tuleb kasutada jämeda, keskmise ja peenosakesega W pulbrit. W-pulbri ebaühtlane karboniseerimine toob kaasa ebaühtlase WC-pulbri. Pulbri osakeste suuruse muutused pärast jämeda, keskmise ja peenosakesega W pulbri karboniseerimist on näidatud tabelis 4-3.

Nõuded volframipulbri osakeste suurusele on erinevatel kasutajatel erinevad. Kõvasulami valdkonnas, erinevat tüüpi kõvasulamite jaoks, mida kasutatakse erinevatel eesmärkidel, on WC-pulbri erineva osakese suuruse tõttu erinevad nõuded tooraine W-pulbri keskmisele osakeste suurusele ja osakeste suuruse koostisele. Kõik lõiketööriistad nõuavad, et W- ja WC-pulbril oleks peen osakeste suurus ja kitsas osakeste suuruse jaotus. Lööktööriistad nõuavad, et W- ja WC-pulber oleksid jämedad ja laiema osakeste suuruse jaotusega. Jämedateralise WC valmistamisel kasutatav keskmine osakeste suurus on 25,8 μm. W-pulbri tüüpiline osakeste suuruse jaotus on näidatud joonisel 4-1.

Volframmaterjali töötlemisel mõjutab volframipulbri keskmine osakeste suurus ja osakeste suuruse jaotus järgnevate toodete pressimisvõimet, rohelise keha tihedust (tuntud ka kui pressitud keha) ja paagutamist. Väiksem pulbriosakeste suurus ja keerukamad kujundid põhjustavad suuremat hõõrdumist osakeste vahel, mis viib rohelise keha tiheduse vähenemiseni. Mida kitsam on osakeste suuruse jaotus, seda lõdvemalt on osakesed paigutatud. Laiem osakeste suuruse jaotus või isegi erineva keskmise osakeste suurusega pulbrite segamine võib saavutada parema osakeste paigutuse ja saavutada suurema rohelise keha tugevuse. Volframmaterjalide töötlemise valdkonnas peab volframipulbri osakeste keskmine suurus tavaliselt jääma vahemikku 2–6 μm. 

Pulbri osakeste suuruse ja osakeste suuruse jaotuse määramiseks on palju meetodeid. Fischersi aparaati ja laserosakeste suuruse analüsaatorit kasutatakse volframipulbris laialdaselt. Nende kahe mõõtmismeetodi erinevate põhimõtete tõttu võivad samast pulbrist saadud mõõdetud väärtused siiski erineda. Seetõttu tuleks volframipulbri osakeste suurus üldiselt märkida Fischersi keskmise osakese suuruse või laseri keskmise osakese suurusena. Lisaks tuleb märkida, et "tarnitud olekus" volframipulbril on tavaliselt erinev aglomeratsiooniaste, mis on seotud tootmistingimustega. Selliste proovide abil mõõdetud volframipulbri osakeste keskmine suurus võib erineda pulbri tegelikust osakeste suurusest. Näiteks mõne tuhmi peene volframipulbri osakeste suurus "tarnitud olekus" on 1-2 μm ning pärast depolümerisatsiooni ja dispergeerimist langeb väärtus 0,4-0,5 μm-ni. Volframipulbri puhul, mille osakeste suurus on vahemikus 1–10 μm, võib enamikul juhtudel "tarnitud olekus" osakeste suuruse mõõtmine vastata tootmisnõuetele. Submikronilise volframipulbri ja jämedama volframipulbri puhul tuleb osakeste suuruse täpsemaks iseloomustamiseks kasutada "jahvatusoleku" proove osakeste keskmise suuruse ja osakeste suuruse jaotuse katseteks. 

Tvolframipulbri osakeste suuruse jaotus on seotud selle osakeste suurusega. Üldiselt, mida suurem on volframipulbri osakeste keskmine suurus, seda laiem on osakeste suuruse jaotus. Teatud osakeste suuruse korral võivad tootmisel sellised meetodid nagu märja vesiniku kasutamine või leelismetalliühendite lisamine volframoksiidile suurendada osakeste suurust ja kontrollida osakeste suuruse jaotuse vahemikku kitsamalt. Osakeste suuruse jaotuse määramine toimub sageli "põhioleku" proovide abil. 

Volframipulbri osakeste keskmist suurust väljendatakse üldiselt selle läbimõõduga (mikromeetrites). Tootmispraktikas kasutatakse aga sageli mõningaid poolkvantitatiivseid mõisteid. Ühised klassifikatsioonid hõlmavad järgmist: 

Väga jämedad osakesed: osakeste keskmine suurus > 30 μm; 

30 μm; 

Jämedad osakesed: osakeste keskmine suurus 10 kuni 30 μm; 

Keskmise suurusega osakesed: osakeste keskmine suurus 3 kuni 10 μm; 

Peenosakesed: Keskmine osakeste suurus 0,5 - 3 μm; 

Ülipeened osakesed: osakeste keskmine suurus

(2) Summeerimisaste

Pulbrite agregatsiooniastet iseloomustab tavaliselt osakeste suuruse erinevus "tarnitud" pulbrite ja "jahvatatud" pulbrite vahel. Peene volframipulbri agregatsiooniaste on üldiselt kõrgem kui jämeda volframipulbri omast. Volframmaterjali tootmisel mõjutab agregatsiooniaste otseselt rohelise tüki tugevust. WC tootmisprotsessis mõjutab w-pulbri agregatsiooniaste süsiniku jaotuse ühtlust. 

(3) Osakeste morfoloogia

Volframipulbri osakeste morfoloogia mõjutab selle pressimisvõimet ja rohelise keha tugevust. Ebaregulaarne osakeste morfoloogia põhjustab osakeste omavahelist blokeerimist, suurendades seeläbi rohelise keha tugevust. Sfääriline volframipulber on hea voolavusega ja sobib eriti hästi materjalide pihustamiseks. Samamoodi mõjutab volframipulbri morfoloogia WC-pottide valmistamisel ka WC-pulbri morfoloogiat. 

(4) Eripind

Volframipulbri massiühiku kogupindala nimetatakse volframipulbri eripinnaks, mida tavaliselt väljendatakse ühikutes m2·g-1. Volframipulbri eripind on tavaliselt vahemikus 0,01 kuni 12 m2·g-1. See peegeldab kaudselt volframipulbri osakeste suurust ja morfoloogiat ning on oluline näitaja paagutamisaktiivsuse, lahustumisomaduste ja reaktsioonivõime hindamisel gaasiliste ja tahkete ainetega volframipulbri karboniseerimisprotsessi ajal. 

(5) Lahtine tihedus ja tihendatud tihedus

Volframipulbri lahtine tihedus ja tihendatud tihedus suurenevad pulbri keskmise osakese suuruse suurenemisega. Seos teatud tehases toodetud volframipulbri lahtise tiheduse ja selle Fischersi keskmise osakeste suuruse vahel on näidatud tabelis 4-4. Mida kitsam on pulbri osakeste suuruse jaotus, seda keerulisem on osakeste morfoloogia ja mida tugevam on agregatsioon, seda väiksem on lahtine tihedus. Üldiselt saab redutseerimisprotsessi protsessi parameetreid selle juhtimiseks reguleerida.

(6) Sujuvus

Volframipulbri voolavust mõjutavad osakeste suurus, suurusjaotus ja osakeste morfoloogia. Mida jämedamad on pulbriosakesed, seda ümaramad on osakesed ja mida siledam pind, seda parem on voolavus. Volframipulbri voolavust mõõdetakse tavaliselt Halli voolukiirusega, mida väljendatakse ajaga, mis kulub 50 g volframipulbri voolamiseks läbi Halli voolumõõturis oleva väikese augu. Pulbri voolavus mõjutab otseselt pressimise ajal tekkivat mahulist koormust ja survevalu tiheduse ühtlust. 

(7)Kokkusurutavus

Kokkusurutavus viitab volframipulbri võimele kokku suruda kindlaksmääratud pressimistingimustes. Tavaliselt mõõdetakse seda standardvormides kindlaksmääratud määrimistingimustes ja seda väljendatakse pressitud toote pulbri tihedusena kindlaksmääratud rõhu all. Seda saab esitada ka kõvera graafikuna, mis näitab pressitud toote tiheduse muutumist pressimisrõhuga. 

(8) Vormitavus