Propriedades do pó metálico de tungstênio

O desempenho do pó de tungstênio tem um impacto significativo no desempenho do processamento e na qualidade dos produtos subsequentes. Portanto, tanto o campo de ligas duras quanto o campo de processamento de materiais de tungstênio apresentaram requisitos correspondentes para a pureza química e as propriedades físicas do pó de tungstênio bruto, especialmente os requisitos para as propriedades físicas estão ficando cada vez mais altos. 

Pureza química

Ao fabricar produtos de metal duro e tungstênio, a pureza química do pó de tungstênio deve ser relativamente alta. Os elementos de impureza residuais no pó de tungstênio têm impacto no desempenho de processamento e no desempenho de serviço dos produtos. A influência é muito complexa, sendo algumas prejudiciais e outras benéficas. A pesquisa atual sugere que Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al e Mo podem reduzir a resistência da liga, enquanto K e Na promovem o crescimento de grãos de WC. V e Cr, por outro lado, inibem o crescimento dos grãos. Se o teor de Mo no WO exceder 0,5%, causará uma diminuição na resistência à flexão da liga. Na maioria das variedades de pó de tungstênio produzidas atualmente, o teor de impurezas metálicas residuais (excluindo aquelas adicionadas como aditivos) está na faixa de algumas partes por dez mil a algumas partes por cem mil. 

O oxigênio no pó de tungstênio pode reagir com carbonetos, absorvendo carbono dos carbonetos e causando descarbonetação do metal duro. Quando a liga é severamente descarbonetada, a fase γ aparece, tornando a liga quebradiça. O gás liberado da reação aumenta a porosidade da liga e reduz sua resistência. Dependendo dos diferentes processos e equipamentos de redução, o teor de oxigênio no pó de tungstênio está geralmente entre 0,05% e 0,5% e aumenta com a diminuição do tamanho das partículas do pó de tungstênio e o aumento da área superficial específica. Portanto, o requisito para o teor de oxigênio no pó de tungstênio de grão fino deve ser adequadamente relaxado. Os requisitos de pureza química para o pó de tungstênio são mostrados na Tabela 4-1, e os requisitos de teor de oxigênio são mostrados na Tabela 4-2.

Os elementos de impureza no pó de tungstênio podem vir das matérias-primas ou ser introduzidos durante o processo de produção. Portanto, prevenir a contaminação de materiais durante o processo é de grande importância. Por exemplo, na produção de pó de tungstênio utilizando APT como matéria-prima, os materiais entram em contato direto com o forno de calcinação, tubos do forno de redução e cadinhos, resultando em aumento no teor de impurezas como Fe, Ni, Cr e Si, e diminuição na pureza química. Quando o seu conteúdo atinge um determinado nível ou se agregam a um tamanho suficiente, podem tornar-se fontes de defeitos para posterior processamento ou utilização. Portanto, para garantir a pureza do pó de tungstênio, além de controlar rigorosamente a qualidade da matéria-prima APT, também é muito importante evitar a contaminação durante o processo. 

2. Propriedades Físicas

As propriedades físicas do pó metálico de tungstênio incluem principalmente tamanho médio de partícula, distribuição de tamanho de partícula, grau de agregação de partículas, morfologia de partícula, área de superfície específica, densidade aparente, densidade compactada e taxa de fluxo Hall, etc. 

(Tamanho médio de partícula e distribuição de tamanho de partícula)

Quer se trate de produtos de metal duro ou de tungstênio, existem requisitos rigorosos para o tamanho médio das partículas e a distribuição do tamanho das partículas do pó de tungstênio. No campo do metal duro, o tamanho das partículas e a distribuição do tamanho das partículas do pó W afetam diretamente o tamanho das partículas e a distribuição do tamanho das partículas do pó WC produzido. O tamanho das partículas do pó de WC influencia ainda mais o desempenho dos produtos de metal duro. 

A pesquisa descobriu que as propriedades do pó WC são restringidas pelas do pó W. Depois que o pó W é carbonizado para formar WC, o tamanho da partícula sofre uma ligeira alteração. Para produzir pó de WC com partículas grossas, médias e finas, é necessário usar pó W de partículas grossas, médias e finas. A carbonização irregular do pó W resulta em pó WC irregular. As mudanças no tamanho das partículas do pó após a carbonização do pó W de partículas grossas, médias e finas são mostradas na Tabela 4-3.

Os requisitos para o tamanho das partículas de pó de tungstênio variam entre os diferentes usuários. Para o campo de ligas duras, para vários tipos de ligas duras utilizadas para diferentes fins, devido aos diferentes tamanhos de partículas do pó de WC utilizado, existem diferentes requisitos para o tamanho médio das partículas e a composição do tamanho das partículas da matéria-prima W em pó. Todas as ferramentas de corte exigem que o pó W e o pó WC tenham um tamanho de partícula fino e uma distribuição estreita de tamanho de partícula. As ferramentas de impacto exigem que o pó W e o pó WC sejam grossos, com uma distribuição de tamanho de partícula mais ampla. O tamanho médio de partícula utilizado para preparar WC de granulação grossa é de 25,8 μm. A distribuição representativa do tamanho das partículas do pó W é mostrada na Figura 4-1.

Para o processamento de material de tungstênio, o tamanho médio das partículas e a distribuição do tamanho das partículas do pó de tungstênio têm um impacto no desempenho de prensagem dos produtos subsequentes, na densidade do corpo verde (também conhecido como corpo prensado) e no desempenho de sinterização. O tamanho menor das partículas de pó e as formas mais complexas resultarão em maior atrito entre as partículas, levando a uma diminuição na densidade do corpo verde. Quanto mais estreita for a distribuição do tamanho das partículas, mais frouxamente as partículas estarão dispostas. Uma distribuição mais ampla do tamanho das partículas, ou mesmo a mistura de pós com diferentes tamanhos médios de partículas, pode alcançar um melhor arranjo das partículas e obter maior resistência do corpo verde. No campo de processamento de material de tungstênio, geralmente é necessário que o tamanho médio das partículas do pó de tungstênio esteja na faixa de 2 a 6 μm. 

Existem muitos métodos para determinar o tamanho das partículas de pó e a distribuição do tamanho das partículas. O aparelho Fischers e o analisador de tamanho de partículas a laser são amplamente utilizados em pó de tungstênio. No entanto, devido aos diferentes princípios destes dois métodos de medição, os valores medidos obtidos do mesmo pó podem variar. Portanto, o tamanho das partículas do pó de tungstênio geralmente deve ser declarado como o tamanho médio das partículas de Fischer ou o tamanho médio das partículas do laser. Além disso, deve-se notar que o pó de tungstênio no "estado fornecido" geralmente apresenta graus variados de aglomeração, o que está relacionado às condições de produção. O tamanho médio das partículas do pó de tungstênio medido usando tais amostras pode diferir do tamanho real das partículas do pó. Por exemplo, o tamanho da partícula de algum pó de tungstênio fino e opaco no "estado fornecido" é de 1-2 μm e, após despolimerização e dispersão, o valor cai para 0,4-0,5 μm. Para pó de tungstênio com tamanhos de partícula na faixa de 1-10 μm, na maioria dos casos, a medição do tamanho de partícula do "estado fornecido" pode atender aos requisitos de produção. Para pó de tungstênio submícron e pó de tungstênio mais grosso, a fim de caracterizar com mais precisão o tamanho das partículas, amostras de "estado de moagem" devem ser usadas para testes de tamanho médio de partícula e distribuição de tamanho de partícula. 

TA distribuição do tamanho das partículas do pó de tungstênio está relacionada ao tamanho das partículas. Geralmente, quanto maior o tamanho médio das partículas do pó de tungstênio, maior será a distribuição do tamanho das partículas. Para um determinado tamanho de partícula, na produção, métodos como o uso de hidrogênio úmido ou a adição de compostos de metais alcalinos ao óxido de tungstênio podem aumentar o tamanho das partículas e controlar a faixa de distribuição do tamanho das partículas de forma mais estreita. A determinação da distribuição do tamanho das partículas é frequentemente realizada utilizando amostras do "estado fundamental". 

O tamanho médio das partículas do pó de tungstênio é geralmente expresso pelo seu diâmetro (em micrômetros). No entanto, na prática de produção, alguns conceitos semiquantitativos são frequentemente utilizados. As classificações comuns incluem: 

Partículas muito grossas: Tamanho médio de partícula > 30 μm; 

30 μm; 

Partículas grossas: Tamanho médio de partícula de 10 a 30 μm; 

Partículas de tamanho médio: Tamanho médio de partícula de 3 a 10 μm; 

Partículas finas: Tamanho médio de partícula 0,5 - 3 μm; 

Partículas ultrafinas: tamanho médio de partícula

(2) Grau de agregação

O grau de agregação dos pós é geralmente caracterizado pela diferença no tamanho das partículas entre os pós no "estado fornecido" e os pós no "estado fundamental". O grau de agregação do pó fino de tungstênio é geralmente maior do que o do pó grosso de tungstênio. Para a produção de material de tungstênio, o grau de agregação afeta diretamente a resistência da peça verde. No processo de produção de WC, o grau de agregação do pó de w tem impacto na uniformidade da distribuição de carbono. 

(3) Morfologia das partículas

A morfologia das partículas do pó de tungstênio tem impacto no desempenho da prensagem e na resistência do corpo verde. A morfologia irregular das partículas leva ao intertravamento entre as partículas, aumentando assim a resistência do corpo verde. O pó esférico de tungstênio tem boa fluidez e é particularmente adequado para pulverização de materiais. Da mesma forma, ao preparar WC, a morfologia do pó de tungstênio também afeta a morfologia do pó de WC. 

(4) Área de Superfície Específica

A área superficial total possuída por uma unidade de massa de pó de tungstênio é chamada de área superficial específica do pó de tungstênio, que geralmente é expressa em unidades de m2·g-1. A área superficial específica do pó de tungstênio normalmente varia de 0,01 a 12 m2·g-1. Reflete indiretamente o tamanho das partículas e a morfologia do pó de tungstênio e é um indicador importante para avaliar a atividade de sinterização, características de dissolução e capacidade de reação com substâncias gasosas e sólidas durante o processo de carbonização do pó de tungstênio. 

(5) Densidade solta e densidade compactada

A densidade solta e a densidade compactada do pó de tungstênio aumentam com o aumento do tamanho médio das partículas do pó. A relação entre a densidade solta do pó de tungstênio produzido por uma determinada fábrica e o tamanho médio de partícula de Fischer é mostrada na Tabela 4-4. Quanto mais estreita for a distribuição do tamanho das partículas do pó, mais complexa será a morfologia das partículas e quanto mais severa for a agregação, menor será a densidade solta. Geralmente, os parâmetros do processo de redução podem ser ajustados para controlá-lo.

(6) Fluidez

A fluidez do pó de tungstênio é influenciada pelo tamanho das partículas, distribuição do tamanho das partículas e morfologia das partículas. Quanto mais grossas forem as partículas do pó, mais redondas serão as partículas e quanto mais lisa for a superfície, melhor será a fluidez. A fluidez do pó de tungstênio é geralmente medida pela vazão Hall, que é expressa como o tempo que leva para 50g de pó de tungstênio fluir através de um pequeno orifício especificado em um medidor de vazão Hall. A fluidez do pó afeta diretamente a carga volumétrica durante o processo de prensagem e a uniformidade da densidade fundida. 

(7)Compressibilidade

Compressibilidade refere-se à capacidade do pó de tungstênio de ser comprimido sob condições de prensagem específicas. Geralmente é medido em moldes padrão sob condições de lubrificação especificadas e é expresso pela densidade do pó do produto prensado sob a pressão especificada. Também pode ser representado por um gráfico de curva que mostra a mudança na densidade do produto prensado com a pressão de prensagem. 

(8) Formabilidade