Vlastnosti volfrámového kovového prášku

Výkon volfrámového prášku má významný vplyv na výkon spracovania a kvalitu následných produktov. Preto oblasť tvrdej zliatiny a oblasť spracovania volfrámového materiálu predložili zodpovedajúce požiadavky na chemickú čistotu a fyzikálne vlastnosti surového volfrámového prášku, najmä požiadavky na fyzikálne vlastnosti sú stále vyššie a vyššie. 

Chemická čistota

Pri výrobe produktov zo slinutého karbidu a volfrámu sa vyžaduje, aby chemická čistota volfrámového prášku bola relatívne vysoká. Zvyškové nečistoty vo volfrámovom prášku majú vplyv na výkonnosť spracovania a servisnú výkonnosť produktov. Vplyv je veľmi komplexný, pričom niektoré sú škodlivé a niektoré prospešné. Súčasný výskum naznačuje, že Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al a Mo môžu znížiť pevnosť zliatiny, zatiaľ čo K a Na podporujú rast WC zŕn. Na druhej strane V a Cr inhibujú rast zŕn. Ak obsah Mo vo WO prekročí 0,5 %, spôsobí to zníženie pevnosti v ohybe zliatiny. Vo väčšine druhov volfrámového prášku, ktoré sa v súčasnosti vyrábajú, je obsah zvyškových kovových nečistôt (okrem tých, ktoré sa pridávajú ako prísady) v rozmedzí niekoľkých dielov na desaťtisíc až niekoľko dielov na stotisíc. 

Kyslík vo volfrámovom prášku môže reagovať s karbidmi, absorbovať uhlík z karbidov a spôsobiť oduhličenie slinutého karbidu. Keď je zliatina silne oduhličená, objaví sa fáza γ, čím sa zliatina stáva krehkou. Plyn uvoľnený z reakcie zvyšuje pórovitosť zliatiny a znižuje jej pevnosť. V závislosti od rôznych redukčných procesov a zariadení je obsah kyslíka vo volfrámovom prášku vo všeobecnosti medzi 0,05 % a 0,5 % a zvyšuje sa so znižovaním veľkosti častíc volfrámového prášku a zvyšovaním špecifickej plochy povrchu. Preto sa požiadavka na obsah kyslíka v jemnozrnnom volfrámovom prášku musí primerane zmierniť. Požiadavky na chemickú čistotu volfrámového prášku sú uvedené v tabuľke 4-1 a požiadavky na obsah kyslíka sú uvedené v tabuľke 4-2.

Prvky nečistôt vo volfrámovom prášku môžu pochádzať zo surovín alebo môžu byť zavedené počas výrobného procesu. Preto je veľmi dôležité zabrániť kontaminácii materiálov počas procesu. Napríklad pri výrobe volfrámového prášku s použitím APT ako suroviny prichádzajú materiály do priameho kontaktu s kalcinačnou pecou, ​​rúrami redukčnej pece a téglikmi, čo vedie k zvýšeniu obsahu nečistôt ako Fe, Ni, Cr a Si a zníženiu chemickej čistoty. Keď ich obsah dosiahne určitú úroveň alebo sa agregujú do dostatočnej veľkosti, môžu sa stať zdrojom chýb pre následné spracovanie alebo použitie. Preto, aby sa zabezpečila čistota volfrámového prášku, je okrem prísnej kontroly kvality suroviny APT tiež veľmi dôležité zabrániť kontaminácii počas procesu. 

2. Fyzikálne vlastnosti

Fyzikálne vlastnosti kovového volfrámového prášku zahŕňajú najmä priemernú veľkosť častíc, distribúciu veľkosti častíc, stupeň agregácie častíc, morfológiu častíc, špecifický povrch, objemovú hustotu, hustotu zhutnenia a Hallovu rýchlosť prietoku atď. 

(Priemerná veľkosť častíc a distribúcia veľkosti častíc)

Či už ide o výrobky zo slinutého karbidu alebo volfrámu, existujú prísne požiadavky na priemernú veľkosť častíc a distribúciu veľkosti častíc volfrámového prášku. V oblasti slinutého karbidu veľkosť častíc a distribúcia veľkosti častíc W prášku priamo ovplyvňuje veľkosť častíc a distribúciu veľkosti častíc vyrobeného prášku WC. Veľkosť častíc WC prášku ďalej ovplyvňuje výkon produktov zo slinutého karbidu. 

Výskum zistil, že vlastnosti prášku WC sú obmedzené vlastnosťami prášku W. Po karbonizácii prášku W za vzniku WC sa veľkosť častíc mierne zmení. Na výrobu WC prášku s hrubými, strednými a jemnými časticami je potrebné použiť W prášok s hrubými, strednými a jemnými časticami. Nerovnomerná karbonizácia prášku W má za následok nerovnomerný prášok WC. Zmeny veľkosti častíc prášku po karbonizácii hrubého, stredného a jemného prášku W sú uvedené v tabuľke 4-3.

Požiadavky na veľkosť častíc volfrámového prášku sa u rôznych používateľov líšia. Pre oblasť tvrdých zliatin, pre rôzne typy tvrdých zliatin používaných na rôzne účely, v dôsledku rôznych veľkostí častíc použitého WC prášku existujú rôzne požiadavky na priemernú veľkosť častíc a zloženie veľkosti častíc suroviny W prášku. Všetky rezné nástroje vyžadujú, aby W prášok a WC prášok mali jemnú veľkosť častíc a úzku distribúciu veľkosti častíc. Nárazové nástroje vyžadujú, aby W prášok a WC prášok boli hrubé so širšou distribúciou veľkosti častíc. Priemerná veľkosť častíc použitá na prípravu hrubozrnného WC je 25,8 μm. Reprezentatívna distribúcia veľkosti častíc prášku W je znázornená na obrázku 4-1.

Pri spracovaní volfrámového materiálu má priemerná veľkosť častíc a distribúcia veľkosti častíc volfrámového prášku vplyv na lisovací výkon následných produktov, hustotu surového telesa (tiež známeho ako lisované teleso) a výkon spekania. Menšia veľkosť častíc prášku a zložitejšie tvary budú mať za následok väčšie trenie medzi časticami, čo vedie k zníženiu hustoty surového telesa. Čím užšia je distribúcia veľkosti častíc, tým voľnejšie sú častice usporiadané. Širšia distribúcia veľkosti častíc alebo dokonca zmiešanie práškov rôznych priemerných veľkostí častíc môže dosiahnuť lepšie usporiadanie častíc a získať vyššiu pevnosť surového telesa. V oblasti spracovania volfrámového materiálu sa vo všeobecnosti vyžaduje, aby priemerná veľkosť častíc volfrámového prášku bola v rozsahu 2 až 6 μm. 

Existuje mnoho metód na určenie veľkosti častíc prášku a distribúcie veľkosti častíc. Fischerov prístroj a laserový analyzátor veľkosti častíc sú široko používané vo volfrámovom prášku. V dôsledku rozdielnych princípov týchto dvoch metód merania sa však namerané hodnoty získané z rovnakého prášku môžu líšiť. Preto by sa veľkosť častíc volfrámového prášku mala vo všeobecnosti uvádzať ako Fischerova priemerná veľkosť častíc alebo laserová priemerná veľkosť častíc. Okrem toho je potrebné poznamenať, že volfrámový prášok vo "dodanom stave" má zvyčajne rôzne stupne aglomerácie, čo súvisí s podmienkami výroby. Priemerná veľkosť častíc volfrámového prášku meraná pomocou takýchto vzoriek sa môže líšiť od skutočnej veľkosti častíc prášku. Napríklad veľkosť častíc nejakého matného jemného volfrámového prášku v „dodanom stave“ je 1-2 μm a po depolymerizácii a dispergácii hodnota klesne na 0,4-0,5 μm. Pre volfrámový prášok s veľkosťou častíc v rozsahu 1-10 μm môže vo väčšine prípadov meranie veľkosti častíc v "stave pri dodaní" spĺňať výrobné požiadavky. V prípade submikrónového volfrámového prášku a hrubšieho volfrámového prášku, aby sa presnejšie charakterizovala veľkosť častíc, musia sa na testy priemernej veľkosti častíc a distribúcie veľkosti častíc použiť vzorky "stavu mletia". 

TDistribúcia veľkosti častíc volfrámového prášku súvisí s veľkosťou jeho častíc. Vo všeobecnosti platí, že čím väčšia je priemerná veľkosť častíc volfrámového prášku, tým širšia je distribúcia veľkosti častíc. Pre danú veľkosť častíc vo výrobe môžu metódy, ako je použitie vlhkého vodíka alebo pridávanie zlúčenín alkalických kovov do oxidu wolfrámu, zväčšiť veľkosť častíc a užšie riadiť rozsah distribúcie veľkosti častíc. Stanovenie distribúcie veľkosti častíc sa často vykonáva pomocou vzoriek "základného stavu". 

Priemerná veľkosť častíc volfrámového prášku je všeobecne vyjadrená jeho priemerom (v mikrometroch). Vo výrobnej praxi sa však často používajú niektoré semikvantitatívne koncepty. Bežné klasifikácie zahŕňajú: 

Veľmi hrubé častice: Priemerná veľkosť častíc > 30 μm; 

30 μm; 

Hrubé častice: Priemerná veľkosť častíc 10 až 30 μm; 

Stredne veľké častice: Priemerná veľkosť častíc 3 až 10 μm; 

Jemné častice: Priemerná veľkosť častíc 0,5 - 3 μm; 

Ultrajemné častice: priemerná veľkosť častíc

(2) Stupeň agregácie

Stupeň agregácie práškov je zvyčajne charakterizovaný rozdielom vo veľkosti častíc medzi práškami v "dodávanom stave" a práškom v "základnom stave". Stupeň agregácie jemného volfrámového prášku je vo všeobecnosti vyšší ako u hrubého volfrámového prášku. Pri výrobe volfrámového materiálu stupeň agregácie priamo ovplyvňuje pevnosť zeleného kusu. V procese výroby WC má stupeň agregácie w prášku vplyv na rovnomernosť distribúcie uhlíka. 

(3) Morfológia častíc

Morfológia častíc volfrámového prášku má vplyv na jeho lisovací výkon a pevnosť surového telesa. Nepravidelná morfológia častíc vedie k vzájomnému blokovaniu častíc, čím sa zvyšuje pevnosť zeleného tela. Sférický volfrámový prášok má dobrú tekutosť a je obzvlášť vhodný na striekanie materiálov. Podobne pri príprave WC ovplyvňuje morfológia volfrámového prášku aj morfológiu WC prášku. 

(4) Špecifická plocha povrchu

Celkový povrch, ktorý má jednotková hmotnosť volfrámového prášku, sa označuje ako špecifický povrch volfrámového prášku, ktorý sa zvyčajne vyjadruje v jednotkách m2·g-1. Špecifický povrch volfrámového prášku sa typicky pohybuje od 0,01 do 12 m2·g-1. Nepriamo odzrkadľuje veľkosť častíc a morfológiu volfrámového prášku a je dôležitým ukazovateľom na hodnotenie spekacej aktivity, charakteristík rozpúšťania a reakčnej schopnosti s plynnými a pevnými látkami počas procesu karbonizácie volfrámového prášku. 

(5) Voľná hustota a zhutnená hustota

Sypká hustota a zhutnená hustota volfrámového prášku sa zvyšujú so zvyšovaním priemernej veľkosti častíc prášku. Vzťah medzi sypkou hustotou volfrámového prášku vyrobeného v určitej továrni a jeho Fischersovou priemernou veľkosťou častíc je uvedený v tabuľke 4-4. Čím užšia je distribúcia veľkosti častíc prášku, tým zložitejšia je morfológia častíc a čím silnejšia je agregácia, tým menšia je sypká hustota. Vo všeobecnosti možno parametre procesu redukčného procesu upraviť tak, aby bol riadený.

(6) Tekutosť

Tekutosť volfrámového prášku je ovplyvnená veľkosťou častíc, distribúciou veľkosti častíc a morfológiou častíc. Čím sú častice prášku hrubšie, tým sú častice oblejšie a čím je povrch hladší, tým lepšia je tekutosť. Tekutosť volfrámového prášku sa zvyčajne meria pomocou Hallovho prietoku, ktorý je vyjadrený ako čas potrebný na to, aby 50 g volfrámového prášku pretieklo cez špecifikovaný malý otvor v Hallovom prietokomere. Tekutosť prášku priamo ovplyvňuje objemové zaťaženie počas procesu lisovania a rovnomernosť hustoty tlakového odliatku. 

(7)Stlačiteľnosť

Stlačiteľnosť sa vzťahuje na schopnosť volfrámového prášku stlačiť za špecifických podmienok lisovania. Zvyčajne sa meria v štandardných formách za špecifikovaných podmienok mazania a vyjadruje sa hustotou prášku lisovaného produktu pri špecifikovanom tlaku. Môže byť znázornená aj krivkovým grafom znázorňujúcim zmenu hustoty lisovaného produktu s lisovacím tlakom. 

(8) Tvarovateľnosť