Propriétés de la poudre métallique de tungstène

Les performances de la poudre de tungstène ont un impact significatif sur les performances de traitement et la qualité des produits ultérieurs. Par conséquent, le domaine des alliages durs et le domaine du traitement des matériaux en tungstène ont proposé des exigences correspondantes en matière de pureté chimique et de propriétés physiques de la poudre de tungstène brute, en particulier les exigences en matière de propriétés physiques sont de plus en plus élevées. 

Pureté chimique

Lors de la fabrication de produits en carbure cémenté et en tungstène, la pureté chimique de la poudre de tungstène doit être relativement élevée. Les éléments d'impuretés résiduelles dans la poudre de tungstène ont un impact sur les performances de traitement et les performances de service des produits. L’influence est très complexe, certaines étant néfastes et d’autres bénéfiques. Les recherches actuelles suggèrent que Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al et Mo peuvent réduire la résistance de l'alliage, tandis que K et Na favorisent la croissance des grains WC. Le V et le Cr, quant à eux, inhibent la croissance des grains. Si la teneur en Mo dans WO dépasse 0,5%, cela entraînera une diminution de la résistance à la flexion de l'alliage. Dans la plupart des variétés de poudre de tungstène actuellement produites, la teneur en impuretés métalliques résiduelles (à l'exclusion de celles ajoutées comme additifs) est comprise entre quelques parties pour dix mille et quelques parties pour cent mille. 

L'oxygène présent dans la poudre de tungstène peut réagir avec les carbures, absorbant le carbone des carbures et provoquant la décarburation du carbure cémenté. Lorsque l’alliage est fortement décarburé, la phase γ apparaît, rendant l’alliage cassant. Le gaz libéré par la réaction augmente la porosité de l'alliage et réduit sa résistance. En fonction des différents processus et équipements de réduction, la teneur en oxygène de la poudre de tungstène est généralement comprise entre 0,05 % et 0,5 %, et elle augmente avec la diminution de la taille des particules de poudre de tungstène et l'augmentation de la surface spécifique. Par conséquent, l’exigence relative à la teneur en oxygène de la poudre de tungstène à grains fins doit être assouplie de manière appropriée. Les exigences de pureté chimique pour la poudre de tungstène sont indiquées dans le tableau 4-1 et les exigences de teneur en oxygène sont indiquées dans le tableau 4-2.

Les impuretés contenues dans la poudre de tungstène peuvent provenir des matières premières ou être introduites au cours du processus de production. Il est donc très important d’empêcher la contamination des matériaux pendant le processus. Par exemple, lors de la production de poudre de tungstène utilisant l'APT comme matière première, les matériaux entrent en contact direct avec le four de calcination, les tubes du four de réduction et les creusets, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en impuretés telles que Fe, Ni, Cr et Si, et une diminution de la pureté chimique. Lorsque leur contenu atteint un certain niveau ou qu’ils s’agrègent jusqu’à une taille suffisante, ils peuvent devenir sources de défauts pour un traitement ou une utilisation ultérieure. Par conséquent, pour garantir la pureté de la poudre de tungstène, en plus de contrôler strictement la qualité de la matière première APT, il est également très important d'éviter toute contamination pendant le processus. 

2. Propriétés physiques

Les propriétés physiques de la poudre de tungstène métallique comprennent principalement la taille moyenne des particules, la distribution granulométrique, le degré d'agrégation des particules, la morphologie des particules, la surface spécifique, la densité apparente, la densité compactée et le débit de Hall, etc. 

(Taille moyenne des particules et distribution granulométrique)

Qu’il s’agisse de produits en carbure cémenté ou en tungstène, il existe des exigences strictes concernant la granulométrie moyenne et la distribution granulométrique de la poudre de tungstène. Dans le domaine du carbure cémenté, la granulométrie et la distribution granulométrique de la poudre W affectent directement la granulométrie et la distribution granulométrique de la poudre WC produite. La taille des particules de poudre WC influence en outre les performances des produits en carbure cémenté. 

La recherche a révélé que les propriétés de la poudre WC sont limitées par celles de la poudre W. Une fois la poudre W carbonisée pour former du WC, la taille des particules subit un léger changement. Pour produire de la poudre WC de tailles de particules grossières, moyennes et fines, il faut utiliser de la poudre W à particules grossières, moyennes et fines. La carbonisation inégale de la poudre W entraîne une poudre WC inégale. Les changements dans la taille des particules de poudre après la carbonisation de la poudre W à particules grossières, moyennes et fines sont présentés dans le tableau 4-3.

Les exigences relatives à la taille des particules de poudre de tungstène varient selon les différents utilisateurs. Pour le domaine des alliages durs, pour différents types d'alliages durs utilisés à des fins différentes, en raison des différentes tailles de particules de poudre WC utilisée, il existe des exigences différentes concernant la taille moyenne des particules et la composition granulométrique de la matière première poudre W. Tous les outils de coupe nécessitent que la poudre W et la poudre WC aient une granulométrie fine et une distribution granulométrique étroite. Les outils à percussion nécessitent que la poudre W et la poudre WC soient grossières, avec une distribution granulométrique plus large. La taille moyenne des particules utilisée pour préparer du WC à gros grains est de 25,8 µm. La distribution granulométrique représentative de la poudre W est illustrée à la figure 4-1.

Pour le traitement des matériaux en tungstène, la taille moyenne des particules et la distribution granulométrique de la poudre de tungstène ont un impact sur les performances de pressage des produits suivants, la densité du corps vert (également appelé corps pressé) et les performances de frittage. Une taille de particule de poudre plus petite et des formes plus complexes entraîneront une friction plus importante entre les particules, entraînant une diminution de la densité du corps vert. Plus la distribution granulométrique est étroite, plus les particules sont disposées de manière lâche. Une distribution granulométrique plus large, ou même le mélange de poudres de différentes tailles moyennes de particules, peut permettre d'obtenir un meilleur agencement des particules et d'obtenir une résistance du corps vert plus élevée. Dans le domaine du traitement des matériaux en tungstène, la taille moyenne des particules de poudre de tungstène doit généralement être comprise entre 2 et 6 µm. 

Il existe de nombreuses méthodes pour déterminer la taille des particules de poudre et la distribution granulométrique. L'appareil de Fischer et l'analyseur granulométrique laser sont largement utilisés dans la poudre de tungstène. Cependant, en raison des principes différents de ces deux méthodes de mesure, les valeurs mesurées obtenues à partir d'une même poudre peuvent varier. Par conséquent, la taille des particules de la poudre de tungstène doit généralement être indiquée comme la taille moyenne des particules de Fischer ou la taille moyenne des particules du laser. De plus, il convient de noter que la poudre de tungstène « à l’état de livraison » présente généralement différents degrés d’agglomération, qui sont liés aux conditions de production. La taille moyenne des particules de poudre de tungstène mesurée à l’aide de tels échantillons peut différer de la taille réelle des particules de la poudre. Par exemple, la taille des particules d'une poudre de tungstène fine et terne à l'état "fourni" est de 1 à 2 μm, et après dépolymérisation et dispersion, la valeur chute à 0,4 à 0,5 μm. Pour la poudre de tungstène dont la granulométrie est comprise entre 1 et 10 μm, dans la plupart des cas, la mesure de la granulométrie « à l'état fourni » peut répondre aux exigences de production. Pour la poudre de tungstène submicronique et la poudre de tungstène plus grossière, afin de caractériser plus précisément la taille des particules, des échantillons « état de broyage » doivent être utilisés pour les tests de taille moyenne des particules et de distribution granulométrique. 

TLa distribution granulométrique de la poudre de tungstène est liée à sa taille de particule. Généralement, plus la taille moyenne des particules de poudre de tungstène est grande, plus la distribution granulométrique est large. Pour une taille de particule donnée, en production, des méthodes telles que l'utilisation d'hydrogène humide ou l'ajout de composés de métaux alcalins à l'oxyde de tungstène peuvent augmenter la taille des particules et contrôler plus étroitement la plage de distribution granulométrique. La détermination de la distribution granulométrique est souvent réalisée à l'aide d'échantillons « à l'état fondamental ». 

La granulométrie moyenne de la poudre de tungstène est généralement exprimée par son diamètre (en micromètres). Cependant, dans la pratique de production, certains concepts semi-quantitatifs sont souvent utilisés. Les classifications courantes comprennent : 

Particules très grossières : Taille moyenne des particules > 30 μm ; 

30 μm ; 

Particules grossières : Taille moyenne des particules 10 à 30 μm ; 

Particules de taille moyenne : Taille moyenne des particules 3 à 10 μm ; 

Particules fines : taille moyenne des particules 0,5 à 3 μm ; 

Particules ultrafines : taille moyenne des particules

(2) Degré d'agrégation

Le degré d'agrégation des poudres est généralement caractérisé par la différence de granulométrie entre les poudres « à l'état fourni » et les poudres « à l'état fondamental ». Le degré d’agrégation de la poudre fine de tungstène est généralement supérieur à celui de la poudre grossière de tungstène. Pour la production de matériaux en tungstène, le degré d'agrégation affecte directement la résistance de la pièce verte. Dans le processus de production de WC, le degré d'agrégation de la poudre w a un impact sur l'uniformité de la répartition du carbone. 

(3) Morphologie des particules

La morphologie des particules de poudre de tungstène a un impact sur ses performances de pressage et la résistance du corps vert. La morphologie irrégulière des particules conduit à un imbrication entre les particules, améliorant ainsi la résistance du corps vert. La poudre de tungstène sphérique a une bonne fluidité et est particulièrement adaptée à la pulvérisation de matériaux. De même, lors de la préparation du WC, la morphologie de la poudre de tungstène affecte également la morphologie de la poudre du WC. 

(4) Surface spécifique

La surface totale possédée par une unité de masse de poudre de tungstène est appelée surface spécifique de la poudre de tungstène, qui est généralement exprimée en unités de m2.g-1. La surface spécifique de la poudre de tungstène varie généralement de 0,01 à 12 m2·g-1. Il reflète indirectement la taille des particules et la morphologie de la poudre de tungstène et constitue un indicateur important pour évaluer l'activité de frittage, les caractéristiques de dissolution et la capacité de réaction avec des substances gazeuses et solides pendant le processus de carbonisation de la poudre de tungstène. 

(5) Densité lâche et densité compactée

La densité lâche et la densité compactée de la poudre de tungstène augmentent avec l'augmentation de la taille moyenne des particules de la poudre. La relation entre la densité libre de la poudre de tungstène produite par une certaine usine et la taille moyenne des particules de Fischer est présentée dans le tableau 4-4. Plus la distribution granulométrique de la poudre est étroite, plus la morphologie des particules est complexe et plus l'agrégation est sévère, plus la densité lâche est faible. Généralement, les paramètres du processus de réduction peuvent être ajustés pour le contrôler.

(6) Fluidité

La fluidité de la poudre de tungstène est influencée par la taille des particules, leur distribution granulométrique et leur morphologie. Plus les particules de poudre sont grossières, plus les particules sont rondes et plus la surface est lisse, meilleure est la fluidité. La fluidité de la poudre de tungstène est généralement mesurée par le débit Hall, qui est exprimé comme le temps nécessaire à 50 g de poudre de tungstène pour s'écouler à travers un petit trou spécifié dans un débitmètre Hall. La fluidité de la poudre affecte directement la charge volumétrique pendant le processus de pressage et l'uniformité de la densité moulée sous pression. 

(7)Compressibilité

La compressibilité fait référence à la capacité de la poudre de tungstène à être comprimée dans des conditions de pressage spécifiées. Elle est généralement mesurée dans des moules standards dans des conditions de lubrification spécifiées et est exprimée par la densité de la poudre du produit pressé sous la pression spécifiée. Il peut également être représenté par un graphique courbe montrant l'évolution de la densité du produit pressé avec la pression de pressage. 

(8) Formabilité