Proprietà della polvere di metallo di tungsteno

Le prestazioni della polvere di tungsteno hanno un impatto significativo sulle prestazioni di lavorazione e sulla qualità dei prodotti successivi. Pertanto, sia il campo delle leghe dure che quello della lavorazione dei materiali di tungsteno hanno avanzato requisiti corrispondenti per la purezza chimica e le proprietà fisiche della polvere di tungsteno grezzo, in particolare i requisiti per le proprietà fisiche stanno diventando sempre più alti. 

Purezza chimica

Quando si producono prodotti in carburo cementato e tungsteno, la purezza chimica della polvere di tungsteno deve essere relativamente elevata. Gli elementi di impurità residui nella polvere di tungsteno hanno un impatto sulle prestazioni di lavorazione e sulle prestazioni di servizio dei prodotti. L'influenza è molto complessa, alcune sono dannose e altre benefiche. La ricerca attuale suggerisce che Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al e Mo possono ridurre la resistenza della lega, mentre K e Na promuovono la crescita dei grani di WC. V e Cr, invece, inibiscono la crescita dei grani. Se il contenuto di Mo in WO supera lo 0,5%, ciò causerà una diminuzione della resistenza alla flessione della lega. Nella maggior parte delle varietà di polvere di tungsteno attualmente prodotte, il contenuto di impurità metalliche residue (escluse quelle aggiunte come additivi) è compreso tra poche parti per diecimila e poche parti per centomila. 

L'ossigeno nella polvere di tungsteno può reagire con i carburi, assorbendo il carbonio dai carburi e provocando la decarburazione del carburo cementato. Quando la lega è fortemente decarburata, appare la fase γ, che rende la lega fragile. Il gas rilasciato dalla reazione aumenta la porosità della lega e ne riduce la resistenza. A seconda dei diversi processi e apparecchiature di riduzione, il contenuto di ossigeno nella polvere di tungsteno è generalmente compreso tra 0,05% e 0,5% e aumenta con la diminuzione della dimensione delle particelle di polvere di tungsteno e l'aumento dell'area superficiale specifica. Pertanto, il requisito del contenuto di ossigeno nella polvere di tungsteno a grana fine deve essere opportunamente allentato. I requisiti di purezza chimica per la polvere di tungsteno sono mostrati nella Tabella 4-1, mentre i requisiti di contenuto di ossigeno sono mostrati nella Tabella 4-2.

Gli elementi impuri nella polvere di tungsteno possono provenire dalle materie prime o essere introdotti durante il processo di produzione. Pertanto, prevenire la contaminazione dei materiali durante il processo è di grande importanza. Ad esempio, nella produzione di polvere di tungsteno utilizzando APT come materia prima, i materiali entrano in contatto diretto con il forno di calcinazione, i tubi del forno di riduzione e i crogioli, con conseguente aumento del contenuto di impurità come Fe, Ni, Cr e Si e una diminuzione della purezza chimica. Quando il loro contenuto raggiunge un certo livello o si aggregano a una dimensione sufficiente, possono diventare fonte di difetti per successivi trattamenti o utilizzi. Pertanto, per garantire la purezza della polvere di tungsteno, oltre a controllare rigorosamente la qualità della materia prima APT, è anche molto importante prevenire la contaminazione durante il processo. 

2. Proprietà fisiche

Le proprietà fisiche della polvere di tungsteno metallico comprendono principalmente la dimensione media delle particelle, la distribuzione delle dimensioni delle particelle, il grado di aggregazione delle particelle, la morfologia delle particelle, l'area superficiale specifica, la densità apparente, la densità compattata e la portata di Hall, ecc. 

(Grandezza media delle particelle e distribuzione granulometrica)

Che si tratti di carburo cementato o di prodotti di tungsteno, esistono requisiti rigorosi per la dimensione media delle particelle e la distribuzione delle dimensioni delle particelle della polvere di tungsteno. Nel campo del carburo cementato, la dimensione delle particelle e la distribuzione delle dimensioni delle particelle della polvere W influenzano direttamente la dimensione delle particelle e la distribuzione delle dimensioni delle particelle della polvere WC prodotta. La dimensione delle particelle della polvere di WC influenza ulteriormente le prestazioni dei prodotti in carburo cementato. 

La ricerca ha scoperto che le proprietà della polvere WC sono limitate da quelle della polvere W. Dopo che la polvere W è stata carbonizzata per formare WC, la dimensione delle particelle subisce un leggero cambiamento. Per produrre polvere WC con dimensioni delle particelle grossolane, medie e fini, è necessario utilizzare polvere W con particelle grossolane, medie e fini. La carbonizzazione irregolare della polvere W determina una polvere WC irregolare. I cambiamenti nella dimensione delle particelle di polvere dopo la carbonizzazione della polvere W con particelle grossolane, medie e fini sono mostrati nella Tabella 4-3.

I requisiti per la dimensione delle particelle di polvere di tungsteno variano tra i diversi utenti. Per il campo delle leghe dure, per vari tipi di leghe dure utilizzate per scopi diversi, a causa delle diverse dimensioni delle particelle di polvere WC utilizzata, esistono requisiti diversi per la dimensione media delle particelle e la composizione granulometrica della polvere di materia prima W. Tutti gli utensili da taglio richiedono che la polvere W e la polvere WC abbiano una granulometria fine e una distribuzione granulometrica stretta. Gli strumenti ad impatto richiedono che la polvere W e la polvere WC siano grossolane, con una distribuzione granulometrica più ampia. La dimensione media delle particelle utilizzate per la preparazione del WC a grana grossa è di 25,8 μm. La distribuzione granulometrica rappresentativa della polvere W è mostrata nella Figura 4-1.

Per la lavorazione del materiale di tungsteno, la dimensione media delle particelle e la distribuzione granulometrica della polvere di tungsteno hanno un impatto sulle prestazioni di pressatura dei prodotti successivi, sulla densità del corpo verde (noto anche come corpo pressato) e sulle prestazioni di sinterizzazione. Una dimensione delle particelle di polvere più piccola e forme più complesse comporteranno un maggiore attrito tra le particelle, portando a una diminuzione della densità del corpo verde. Più stretta è la distribuzione delle dimensioni delle particelle, più le particelle sono disposte in modo lasco. Una distribuzione granulometrica più ampia, o anche la miscelazione di polveri con dimensioni medie delle particelle diverse, può ottenere una migliore disposizione delle particelle e ottenere una maggiore resistenza del corpo verde. Nel campo della lavorazione dei materiali di tungsteno, la dimensione media delle particelle della polvere di tungsteno deve generalmente essere compresa tra 2 e 6 μm. 

Esistono molti metodi per determinare la dimensione delle particelle di polvere e la distribuzione delle dimensioni delle particelle. L'apparato di Fischer e l'analizzatore laser delle dimensioni delle particelle sono ampiamente utilizzati nella polvere di tungsteno. Tuttavia, a causa dei diversi principi di questi due metodi di misurazione, i valori misurati ottenuti dalla stessa polvere possono variare. Pertanto, la dimensione delle particelle della polvere di tungsteno dovrebbe generalmente essere indicata come dimensione media delle particelle di Fischer o dimensione media delle particelle del laser. Inoltre, va notato che la polvere di tungsteno allo "stato di fornitura" solitamente presenta diversi gradi di agglomerazione, che sono legati alle condizioni di produzione. La dimensione media delle particelle della polvere di tungsteno misurata utilizzando tali campioni può differire dalla dimensione effettiva delle particelle della polvere. Ad esempio, la dimensione delle particelle di una polvere di tungsteno fine opaca nello "stato di fornitura" è 1-2 μm e dopo la depolimerizzazione e dispersione il valore scende a 0,4-0,5 μm. Per la polvere di tungsteno con dimensioni delle particelle comprese tra 1 e 10 μm, nella maggior parte dei casi, la misurazione della dimensione delle particelle allo "stato di fornitura" può soddisfare i requisiti di produzione. Per la polvere di tungsteno submicronica e la polvere di tungsteno più grossolana, al fine di caratterizzare con maggiore precisione la dimensione delle particelle, è necessario utilizzare campioni dello "stato di macinazione" per i test sulla dimensione media delle particelle e sulla distribuzione della dimensione delle particelle. 

tLa distribuzione granulometrica della polvere di tungsteno è correlata alla sua dimensione delle particelle. In generale, maggiore è la dimensione media delle particelle della polvere di tungsteno, più ampia è la distribuzione delle dimensioni delle particelle. Per una data dimensione delle particelle, nella produzione, metodi come l'utilizzo di idrogeno umido o l'aggiunta di composti di metalli alcalini all'ossido di tungsteno possono aumentare la dimensione delle particelle e controllare l'intervallo di distribuzione delle dimensioni delle particelle in modo più ristretto. La determinazione della distribuzione granulometrica viene spesso effettuata utilizzando campioni allo "stato fondamentale". 

La dimensione media delle particelle di polvere di tungsteno è generalmente espressa dal suo diametro (in micrometri). Tuttavia, nella pratica produttiva, vengono spesso utilizzati alcuni concetti semiquantitativi. Le classificazioni comuni includono: 

Particelle molto grossolane: dimensione media delle particelle > 30 μm; 

30 μm; 

Particelle grossolane: dimensione media delle particelle da 10 a 30 μm; 

Particelle di medie dimensioni: dimensione media delle particelle da 3 a 10 μm; 

Particelle fini: dimensione media delle particelle 0,5 - 3 μm; 

Particelle ultrafini: dimensione media delle particelle

(2) Grado di aggregazione

Il grado di aggregazione delle polveri è solitamente caratterizzato dalla differenza nella dimensione delle particelle tra polveri allo "stato fornito" e polveri allo "stato fondamentale". Il grado di aggregazione della polvere di tungsteno fine è generalmente superiore a quello della polvere di tungsteno grossolana. Per la produzione di materiale di tungsteno, il grado di aggregazione influisce direttamente sulla resistenza del pezzo verde. Nel processo di produzione del WC, il grado di aggregazione della polvere w ha un impatto sull'uniformità della distribuzione del carbonio. 

(3) Morfologia delle particelle

La morfologia delle particelle della polvere di tungsteno ha un impatto sulle prestazioni di pressatura e sulla resistenza del corpo verde. La morfologia irregolare delle particelle porta all'incastro tra le particelle, migliorando così la resistenza del corpo verde. La polvere di tungsteno sferica ha una buona fluidità ed è particolarmente adatta per la spruzzatura di materiali. Allo stesso modo, durante la preparazione del WC, la morfologia della polvere di tungsteno influenza anche la morfologia della polvere del WC. 

(4) Superficie specifica

L'area superficiale totale posseduta da una massa unitaria di polvere di tungsteno viene definita area superficiale specifica della polvere di tungsteno, che di solito è espressa in unità di m2·g-1. L'area superficiale specifica della polvere di tungsteno varia tipicamente da 0,01 a 12 m2·g-1. Riflette indirettamente la dimensione delle particelle e la morfologia della polvere di tungsteno ed è un indicatore importante per valutare l'attività di sinterizzazione, le caratteristiche di dissoluzione e la capacità di reazione con sostanze gassose e solide durante il processo di carbonizzazione della polvere di tungsteno. 

(5) Densità sciolta e densità compattata

La densità sciolta e la densità compatta della polvere di tungsteno aumentano con l'aumento della dimensione media delle particelle della polvere. La relazione tra la densità sciolta della polvere di tungsteno prodotta da una determinata fabbrica e la dimensione media delle particelle Fischer è mostrata nella Tabella 4-4. Più ristretta è la distribuzione granulometrica della polvere, più complessa è la morfologia delle particelle e più grave è l'aggregazione, minore è la densità sciolta. Generalmente, i parametri di processo del processo di riduzione possono essere regolati per controllarlo.

(6) Fluidità

La fluidità della polvere di tungsteno è influenzata dalla dimensione delle particelle, dalla distribuzione delle dimensioni delle particelle e dalla morfologia delle particelle. Quanto più grossolane sono le particelle di polvere, quanto più rotonde sono le particelle e quanto più liscia è la superficie, tanto migliore è la fluidità. La fluidità della polvere di tungsteno viene solitamente misurata dalla portata di Hall, espressa come il tempo impiegato da 50 g di polvere di tungsteno per fluire attraverso un piccolo foro specificato in un flussometro di Hall. La fluidità della polvere influisce direttamente sul carico volumetrico durante il processo di pressatura e sull'uniformità della densità del pressofuso. 

(7)Comprimibilità

La compressibilità si riferisce alla capacità della polvere di tungsteno di essere compressa in condizioni di pressatura specificate. Di solito viene misurato in stampi standard in condizioni di lubrificazione specificate ed è espresso dalla densità della polvere del prodotto pressato alla pressione specificata. Può anche essere rappresentato da un grafico a curva che mostra la variazione della densità del prodotto pressato con la pressione di pressatura. 

(8) Formabilità