Svojstva metalnog praha volframa

Učinak volframovog praha ima značajan utjecaj na učinak obrade i kvalitetu naknadnih proizvoda. Stoga su i područje tvrdih legura i područje obrade materijala od volframa postavili odgovarajuće zahtjeve za kemijsku čistoću i fizikalna svojstva sirovog praha volframa, posebno zahtjevi za fizikalna svojstva postaju sve veći i viši. 

Kemijska čistoća

Pri proizvodnji proizvoda od cementnog karbida i volframa, kemijska čistoća volframovog praha mora biti relativno visoka. Zaostali elementi nečistoća u prahu volframa utječu na učinak obrade i učinak proizvoda. Utjecaj je vrlo složen, neki su 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 zrnaca. V i Cr, s druge strane, inhibiraju rast zrna. Ako sadržaj Mo u WO prelazi 0,5%, to će uzrokovati smanjenje savojne čvrstoće legure. U većini vrsta 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. 

Kisik u prahu volframa može reagirati s karbidima, apsorbirajući ugljik iz karbida i uzrokujući dekarburizaciju cementiranog karbida. Kada je legura jako deugljičena, pojavljuje se γ faza, čineći leguru lomljivom. Plin koji se oslobađa reakcijom povećava poroznost legure i smanjuje njezinu čvrstoću. Ovisno o različitim procesima redukcije i opremi, sadržaj kisika u prahu volframa općenito je između 0,05% i 0,5%, a povećava se sa smanjenjem veličine čestica praha volframa i povećanjem specifične površine. Stoga se zahtjev za sadržajem kisika u fino zrnatom prahu volframa mora odgovarajuće ublažiti. Zahtjevi kemijske čistoće za volframov prah prikazani su u tablici 4-1, a zahtjevi za sadržajem kisika prikazani su u tablici 4-2.

Elementi nečistoća u prahu volframa mogu potjecati iz sirovina ili biti uneseni tijekom proizvodnog procesa. Stoga je sprječavanje kontaminacije materijala tijekom procesa od velike važnosti. Na primjer, u proizvodnji volframovog praha koristeći APT kao sirovinu, materijali dolaze u izravan kontakt s peći za kalciniranje, cijevima redukcijske peći i loncima, što rezultira povećanjem sadržaja nečistoća kao što su Fe, Ni, Cr i Si, te smanjenjem kemijske čistoće. Kada njihov sadržaj dosegne određenu razinu ili se agregiraju do dovoljne veličine, mogu postati izvori nedostataka za naknadnu obradu ili upotrebu. Stoga, kako bi se osigurala čistoća volframovog praha, uz strogu kontrolu kvalitete sirovine APT, također je vrlo važno spriječiti kontaminaciju tijekom 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 gustoću, zbijenu gustoću i Hallov protok 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 praha volframa. U području cementiranog karbida, veličina čestica i distribucija veličine čestica WC praha izravno utječu na veličinu čestica i distribuciju veličine čestica proizvedenog WC praha. Veličina čestica WC praha dodatno utječe na učinkovitost proizvoda od cementnog karbida. 

Istraživanje je pokazalo da su svojstva WC praha ograničena onima WC praha. Nakon što se W prah karbonizira u WC, veličina čestica prolazi kroz malu promjenu. Za proizvodnju WC praha grubih, srednjih i finih čestica potrebno je koristiti WC prah grubih, srednjih i finih čestica. Neravnomjerna karbonizacija WC praha rezultira neravnomjernim WC prahom. Promjene u veličini čestica praha nakon karbonizacije grubih, srednjih i finih čestica W praha prikazane su u tablici 4-3.

Zahtjevi za veličinu čestica praha volframa razlikuju se među različitim korisnicima. Za područje tvrdih legura, za razne 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 WC praha. Svi alati za rezanje zahtijevaju da W prah i WC prah imaju finu veličinu čestica i usku distribuciju veličine čestica. Udarni alati zahtijevaju da W prah i WC prah budu grubi, sa širom distribucijom veličine čestica. Prosječna veličina čestica korištenih za pripremu krupnozrnatog WC-a je 25,8 μm. Reprezentativna raspodjela veličine čestica W praha prikazana je na slici 4-1.

Za obradu materijala od volframa, prosječna veličina čestica i distribucija veličine čestica praha od volframa imaju utjecaj na učinak prešanja sljedećih proizvoda, gustoću sirovog tijela (također poznatog kao prešano tijelo) i učinak sinteriranja. Manja veličina čestica praha i složeniji oblici rezultirat će većim trenjem između čestica, što dovodi do smanjenja gustoće zelenog tijela. Što je raspodjela veličine čestica uža, to su čestice labavije raspoređene. Šira raspodjela veličine čestica, ili čak miješanje praškova različitih prosječnih veličina čestica, može postići bolji raspored čestica i veću čvrstoću sirovog tijela. U području obrade materijala od volframa, prosječna veličina čestica praha od volframa općenito mora biti unutar raspona od 2 do 6 μm. 

Postoje mnoge metode za određivanje veličine čestica praha i distribucije veličine čestica. Fischersov aparat i laserski analizator veličine čestica naširoko se koriste u prahu volframa. Međutim, zbog različitih principa ove dvije metode mjerenja, izmjerene vrijednosti dobivene od istog praha mogu varirati. Stoga se veličina čestica volframovog praha općenito treba navesti kao Fischerova prosječna veličina čestica ili prosječna veličina čestica lasera. Dodatno, treba napomenuti da volframov prah u "dobavljenom stanju" obično ima različite stupnjeve aglomeracije, što je povezano s uvjetima proizvodnje. Prosječna veličina čestica volframovog praha izmjerena pomoću takvih uzoraka može se razlikovati od stvarne veličine čestica praha. Na primjer, veličina čestica nekog mutnog finog praha volframa u "opskrbljenom stanju" je 1-2 μm, a nakon depolimerizacije i disperzije, vrijednost pada na 0,4-0,5 μm. Za volframov prah s veličinama čestica u rasponu od 1-10 μm, u većini slučajeva, mjerenje veličine čestica u "opskrbljenom stanju" može zadovoljiti proizvodne zahtjeve. Za submikronski prah volframa i grublji prah volframa, kako bi se točnije karakterizirala veličina čestica, uzorci "stanja mljevenja" moraju se koristiti za testove prosječne veličine čestica i distribucije veličine čestica. 

TRaspodjela veličine čestica volframovog praha povezana je s njegovom veličinom čestica. Općenito, što je veća prosječna veličina čestica volframovog praha, to je veća distribucija veličine čestica. Za danu veličinu čestica, u proizvodnji, metode kao što je korištenje mokrog vodika ili dodavanje spojeva alkalnih metala u volframov oksid mogu povećati veličinu čestica i uže kontrolirati raspon raspodjele veličine čestica. Određivanje raspodjele veličine čestica često se provodi pomoću uzoraka "osnovnog stanja". 

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

Vrlo 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) Stupanj agregacije

Stupanj agregacije prašaka obično se karakterizira razlikom u veličini čestica između prašaka u "dobavljenom stanju" i prašaka u "osnovnom stanju". Stupanj agregacije finog volframovog praha općenito je veći od onog grubog volframovog praha. Za proizvodnju materijala od volframa, stupanj agregacije izravno utječe na čvrstoću sirovog komada. U procesu proizvodnje WC-a, stupanj agregacije w praha ima utjecaj na ujednačenost distribucije ugljika. 

(3) Morfologija čestica

Morfologija čestica volframovog praha ima utjecaj na njegovu učinkovitost prešanja i čvrstoću zelenog tijela. Nepravilna morfologija čestica dovodi do isprepletenosti čestica, čime se povećava snaga zelenog tijela. Sferični prah volframa ima dobru fluidnost i posebno je pogodan za prskanje materijala. Slično, kada se priprema WC, morfologija volframovog praha također utječe 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 obično se kreće od 0,01 do 12 m2·g-1. Neizravno odražava veličinu čestica i morfologiju volframovog praha i važan je pokazatelj za procjenu aktivnosti sinteriranja, karakteristika otapanja i sposobnosti reakcije s plinovitim i krutim tvarima tijekom procesa karbonizacije volframovog praha. 

(5) Labava gustoća i zbijena gustoća

Rahla gustoća i zbijena gustoća volframovog praha povećavaju se s povećanjem prosječne veličine čestica praha. Odnos između rastresite gustoće volframovog praha proizvedenog u određenoj tvornici i Fischerove prosječne veličine čestica prikazan je u tablici 4-4. Što je uža raspodjela veličine čestica praha, to je morfologija čestica složenija, a što je agregacija izraženija, gustoća je manja. Općenito, procesni parametri procesa redukcije mogu se podesiti kako bi se njime upravljalo.

(6) Fluidnost

Na fluidnost volframovog praha utječu veličina čestica, raspodjela veličine čestica i morfologija čestica. Što su čestice praha grublje, to su čestice okruglije, a što je površina glađa, to je bolja fluidnost. Fluidnost volframovog praha obično se mjeri Hallovim protokom, koji se izražava kao vrijeme koje je potrebno da 50 g volframovog praha protječe kroz određenu malu rupu u Hallovom mjeraču protoka. Fluidnost praha izravno utječe na volumetrijsko opterećenje tijekom procesa prešanja i ujednačenost gustoće tlačnog lijeva. 

(7)Stišljivost

Kompresibilnost se odnosi na sposobnost volframovog praha da se komprimira pod određenim uvjetima prešanja. Obično se mjeri u standardnim kalupima pod određenim uvjetima podmazivanja, a izražava se gustoćom praha prešanog proizvoda pod određenim tlakom. Također se može prikazati krivuljom koja prikazuje promjenu gustoće prešanog proizvoda s pritiskom prešanja. 

(8) Mogućnost oblikovanja