Sifat Serbuk Logam Tungsten

Prestasi serbuk tungsten mempunyai kesan yang ketara terhadap prestasi pemprosesan dan kualiti produk seterusnya. Oleh itu, kedua-dua medan aloi keras dan medan pemprosesan bahan tungsten telah mengemukakan keperluan yang sepadan untuk ketulenan kimia dan sifat fizikal serbuk tungsten mentah, terutamanya keperluan untuk sifat fizikal semakin tinggi dan lebih tinggi. 

Ketulenan kimia

Apabila mengeluarkan produk karbida dan tungsten bersimen, ketulenan kimia serbuk tungsten diperlukan agak tinggi. Unsur-unsur kekotoran sisa dalam serbuk tungsten mempunyai kesan ke atas prestasi pemprosesan dan prestasi perkhidmatan produk. Pengaruhnya sangat kompleks, ada yang berbahaya dan ada yang bermanfaat. Penyelidikan semasa mencadangkan bahawa Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al, dan Mo boleh mengurangkan kekuatan aloi, manakala K dan Na menggalakkan pertumbuhan bijirin WC. V dan Cr pula menghalang pertumbuhan bijirin. Jika kandungan Mo dalam WO melebihi 0.5%, ia akan menyebabkan penurunan kekuatan lentur aloi. Dalam kebanyakan jenis serbuk tungsten yang dihasilkan pada masa ini, kandungan kekotoran logam sisa (tidak termasuk yang ditambah sebagai bahan tambahan) adalah dalam julat beberapa bahagian setiap sepuluh ribu hingga beberapa bahagian setiap ratus ribu. 

Oksigen dalam serbuk tungsten boleh bertindak balas dengan karbida, menyerap karbon daripada karbida dan menyebabkan penyahkarburan karbida bersimen. Apabila aloi dinyahkarburkan dengan teruk, fasa γ muncul, menjadikan aloi rapuh. Gas yang dibebaskan daripada tindak balas meningkatkan keliangan aloi dan mengurangkan kekuatannya. Bergantung pada proses dan peralatan pengurangan yang berbeza, kandungan oksigen dalam serbuk tungsten biasanya antara 0.05% dan 0.5%, dan ia meningkat dengan penurunan saiz zarah serbuk tungsten dan peningkatan dalam kawasan permukaan tertentu. Oleh itu, keperluan kandungan oksigen dalam serbuk tungsten berbutir halus perlu dilonggarkan dengan sewajarnya. Keperluan ketulenan kimia untuk serbuk tungsten ditunjukkan dalam Jadual 4-1, dan keperluan kandungan oksigen ditunjukkan dalam Jadual 4-2.

Unsur-unsur kekotoran dalam serbuk tungsten mungkin berasal dari bahan mentah atau diperkenalkan semasa proses pengeluaran. Oleh itu, mencegah pencemaran bahan semasa proses adalah sangat penting. Sebagai contoh, dalam pengeluaran serbuk tungsten menggunakan APT sebagai bahan mentah, bahan-bahan bersentuhan langsung dengan relau pengkalsinan, tiub relau pengurangan, dan mangkuk pijar, mengakibatkan peningkatan kandungan kekotoran seperti Fe, Ni, Cr, dan Si, dan penurunan ketulenan kimia. Apabila kandungannya mencapai tahap tertentu atau diagregatkan kepada saiz yang mencukupi, ia mungkin menjadi punca kecacatan untuk pemprosesan atau penggunaan seterusnya. Oleh itu, untuk memastikan ketulenan serbuk tungsten, selain mengawal ketat kualiti APT bahan mentah, ia juga sangat penting untuk mengelakkan pencemaran semasa proses. 

2. Sifat Fizikal

Sifat fizikal serbuk tungsten logam terutamanya termasuk saiz zarah purata, taburan saiz zarah, darjah pengagregatan zarah, morfologi zarah, luas permukaan tertentu, ketumpatan pukal, ketumpatan padat, dan kadar aliran Hall, dsb. 

(Purata saiz zarah dan taburan saiz zarah)

Sama ada produk karbida atau tungsten bersimen, terdapat keperluan yang ketat untuk saiz zarah purata dan pengedaran saiz zarah serbuk tungsten. Dalam bidang karbida bersimen, saiz zarah dan taburan saiz zarah serbuk W secara langsung mempengaruhi saiz zarah dan taburan saiz zarah serbuk WC yang dihasilkan. Saiz zarah serbuk WC seterusnya mempengaruhi prestasi produk karbida bersimen. 

Penyelidikan telah mendapati bahawa sifat serbuk WC adalah terhad oleh serbuk W. Selepas serbuk W dikarbonkan untuk membentuk WC, saiz zarah mengalami sedikit perubahan. Untuk menghasilkan serbuk WC bersaiz zarah kasar, sederhana dan halus, serbuk W zarah kasar, sederhana dan halus perlu digunakan. Pengkarbonan serbuk W yang tidak sekata menghasilkan serbuk WC yang tidak sekata. Perubahan saiz zarah serbuk selepas pengkarbonan serbuk W zarah kasar, sederhana dan halus ditunjukkan dalam Jadual 4-3.

Keperluan untuk saiz zarah serbuk tungsten berbeza-beza di kalangan pengguna yang berbeza. Untuk medan aloi keras, untuk pelbagai jenis aloi keras yang digunakan untuk tujuan yang berbeza, disebabkan oleh saiz zarah serbuk WC yang berbeza yang digunakan, terdapat keperluan yang berbeza untuk saiz zarah purata dan komposisi saiz zarah serbuk bahan mentah W. Semua alat pemotong memerlukan serbuk W dan serbuk WC mempunyai saiz zarah yang halus dan taburan saiz zarah yang sempit. Alat impak memerlukan serbuk W dan serbuk WC menjadi kasar, dengan taburan saiz zarah yang lebih luas. Purata saiz zarah yang digunakan untuk menyediakan WC berbutir kasar ialah 25.8 μm. Taburan saiz zarah yang mewakili serbuk W ditunjukkan dalam Rajah 4-1.

Untuk pemprosesan bahan tungsten, saiz zarah purata dan taburan saiz zarah serbuk tungsten mempunyai kesan ke atas prestasi menekan produk berikutnya, ketumpatan badan hijau (juga dikenali sebagai badan ditekan), dan prestasi pensinteran. Saiz zarah serbuk yang lebih kecil dan bentuk yang lebih kompleks akan mengakibatkan geseran yang lebih besar antara zarah, yang membawa kepada penurunan ketumpatan badan hijau. Lebih sempit taburan saiz zarah, lebih longgar zarah disusun. Taburan saiz zarah yang lebih luas, atau mencampurkan serbuk dengan saiz zarah purata yang berbeza, boleh mencapai susunan zarah yang lebih baik dan memperoleh kekuatan badan hijau yang lebih tinggi. Dalam bidang pemprosesan bahan tungsten, saiz zarah purata serbuk tungsten biasanya diperlukan dalam julat 2 hingga 6 μm. 

Terdapat banyak kaedah untuk menentukan saiz zarah serbuk dan taburan saiz zarah. Radas Fischers dan penganalisis saiz zarah laser digunakan secara meluas dalam serbuk tungsten. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh prinsip yang berbeza bagi kedua-dua kaedah pengukuran ini, nilai diukur yang diperoleh daripada serbuk yang sama mungkin berbeza-beza. Oleh itu, saiz zarah serbuk tungsten secara amnya harus dinyatakan sebagai saiz zarah purata Fischers atau saiz zarah purata laser. Selain itu, perlu diingatkan bahawa serbuk tungsten "keadaan dibekalkan" biasanya mempunyai tahap penggumpalan yang berbeza-beza, yang berkaitan dengan keadaan pengeluaran. Saiz zarah purata serbuk tungsten yang diukur menggunakan sampel sedemikian mungkin berbeza daripada saiz zarah sebenar serbuk. Sebagai contoh, saiz zarah beberapa serbuk tungsten halus yang kusam dalam "keadaan dibekalkan" ialah 1-2 μm, dan selepas penyahpolimeran dan penyebaran, nilainya turun kepada 0.4-0.5 μm. Untuk serbuk tungsten dengan saiz zarah dalam julat 1-10 μm, dalam kebanyakan kes, mengukur saiz zarah "keadaan dibekalkan" boleh memenuhi keperluan pengeluaran. Untuk serbuk tungsten submikron dan serbuk tungsten yang lebih kasar, untuk mencirikan saiz zarah dengan lebih tepat, sampel "keadaan pengisaran" mesti digunakan untuk ujian pengedaran saiz zarah purata dan saiz zarah. 

Ttaburan saiz zarah serbuk tungsten adalah berkaitan dengan saiz zarahnya. Secara amnya, lebih besar saiz zarah purata serbuk tungsten, lebih luas taburan saiz zarah. Untuk saiz zarah tertentu, dalam pengeluaran, kaedah seperti menggunakan hidrogen basah atau menambah sebatian logam alkali kepada tungsten oksida boleh menjadikan saiz zarah lebih besar dan mengawal julat taburan saiz zarah dengan lebih sempit. Penentuan taburan saiz zarah sering dilakukan menggunakan sampel "keadaan tanah". 

Saiz zarah purata serbuk tungsten biasanya dinyatakan dengan diameternya (dalam mikrometer). Walau bagaimanapun, dalam amalan pengeluaran, beberapa konsep separa kuantitatif sering digunakan. Klasifikasi biasa termasuk: 

Zarah sangat kasar: Saiz zarah purata > 30 μm; 

30 μm; 

Zarah kasar: Saiz zarah purata 10 hingga 30 μm; 

Zarah bersaiz sederhana: Saiz zarah purata 3 hingga 10 μm; 

Zarah halus: Saiz zarah purata 0.5 - 3 μm; 

Zarah ultrahalus: saiz zarah purata

(2) Ijazah pengagregatan

Tahap pengagregatan serbuk biasanya dicirikan oleh perbezaan saiz zarah antara serbuk "keadaan dibekalkan" dan serbuk "keadaan tanah". Tahap pengagregatan serbuk tungsten halus biasanya lebih tinggi daripada serbuk tungsten kasar. Untuk pengeluaran bahan tungsten, tahap pengagregatan secara langsung mempengaruhi kekuatan kepingan hijau. Dalam proses pengeluaran WC, tahap pengagregatan serbuk w mempunyai kesan ke atas keseragaman pengagihan karbon. 

(3) Morfologi zarah

Morfologi zarah serbuk tungsten mempunyai kesan ke atas prestasi menekan dan kekuatan badan hijau. Morfologi zarah yang tidak teratur membawa kepada saling mengunci antara zarah, dengan itu meningkatkan kekuatan badan hijau. Serbuk tungsten sfera mempunyai kecairan yang baik dan amat sesuai untuk menyembur bahan. Begitu juga, apabila menyediakan WC, morfologi serbuk tungsten juga mempengaruhi morfologi serbuk WC. 

(4) Kawasan Permukaan Tertentu

Jumlah luas permukaan yang dimiliki oleh satu unit jisim serbuk tungsten dirujuk sebagai luas permukaan khusus serbuk tungsten, yang biasanya dinyatakan dalam unit m2·g-1. Luas permukaan khusus serbuk tungsten biasanya berkisar antara 0.01 hingga 12 m2·g-1. Ia secara tidak langsung mencerminkan saiz zarah dan morfologi serbuk tungsten dan merupakan penunjuk penting untuk menilai aktiviti pensinteran, ciri-ciri pembubaran, dan keupayaan tindak balas dengan bahan gas dan pepejal semasa proses pengkarbonan serbuk tungsten. 

(5) Ketumpatan longgar dan ketumpatan padat

Ketumpatan longgar dan ketumpatan padat serbuk tungsten meningkat dengan peningkatan saiz zarah purata serbuk. Hubungan antara ketumpatan longgar serbuk tungsten yang dihasilkan oleh kilang tertentu dan saiz zarah purata Fischersnya ditunjukkan dalam Jadual 4-4. Lebih sempit taburan saiz zarah serbuk, lebih kompleks morfologi zarah, dan lebih teruk pengagregatan, lebih kecil ketumpatan longgar. Secara amnya, parameter proses proses pengurangan boleh diselaraskan untuk mengawalnya.

(6) Kecairan

Kecairan serbuk tungsten dipengaruhi oleh saiz zarah, taburan saiz zarah, dan morfologi zarah. Lebih kasar zarah serbuk, lebih bulat zarah, dan lebih licin permukaan, lebih baik kecairan. Kecairan serbuk tungsten biasanya diukur dengan kadar aliran Hall, yang dinyatakan sebagai masa yang diperlukan untuk 50g serbuk tungsten mengalir melalui lubang kecil yang ditentukan dalam meter aliran Hall. Kecairan serbuk secara langsung mempengaruhi beban isipadu semasa proses menekan dan keseragaman ketumpatan die-cast. 

(7)Kebolehmampatan

Kebolehmampatan merujuk kepada keupayaan serbuk tungsten untuk dimampatkan di bawah keadaan tekanan yang ditetapkan. Ia biasanya diukur dalam acuan standard di bawah keadaan pelinciran yang ditentukan, dan dinyatakan oleh ketumpatan serbuk produk yang ditekan di bawah tekanan yang ditentukan. Ia juga boleh diwakili oleh graf lengkung yang menunjukkan perubahan ketumpatan produk yang ditekan dengan tekanan tekan. 

(8) Kebolehbentukan