คุณสมบัติของผงโลหะทังสเตน

ประสิทธิภาพของผงทังสเตนมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการประมวลผลและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ตามมา ดังนั้นทั้งสนามโลหะผสมแข็งและสนามการประมวลผลวัสดุทังสเตนจึงได้หยิบยกข้อกำหนดที่สอดคล้องกันสำหรับความบริสุทธิ์ทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของผงทังสเตนดิบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อกำหนดสำหรับคุณสมบัติทางกายภาพเริ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ 

ความบริสุทธิ์ของสารเคมี

เมื่อผลิตซีเมนต์คาร์ไบด์และผลิตภัณฑ์ทังสเตน ความบริสุทธิ์ทางเคมีของผงทังสเตนจะต้องค่อนข้างสูง องค์ประกอบสิ่งเจือปนที่ตกค้างในผงทังสเตนมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการประมวลผลและประสิทธิภาพการบริการของผลิตภัณฑ์ อิทธิพลนั้นซับซ้อนมาก โดยบางชนิดก็เป็นอันตรายและบางชนิดก็เป็นประโยชน์ การวิจัยในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่า Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al และ Mo สามารถลดความแข็งแรงของโลหะผสมได้ ในขณะที่ K และ Na ส่งเสริมการเติบโตของเมล็ด WC ในทางกลับกัน V และ Cr ยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช หากปริมาณ Mo ใน WO เกิน 0.5% จะทำให้ค่าความต้านทานแรงดัดงอของโลหะผสมลดลง ในผงทังสเตนส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบัน ปริมาณของสิ่งเจือปนที่เป็นโลหะตกค้าง (ไม่รวมที่เติมเป็นสารเติมแต่ง) อยู่ในช่วงไม่กี่ส่วนต่อหมื่นถึงสองสามส่วนต่อแสน 

ออกซิเจนในผงทังสเตนสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์ไบด์ โดยดูดซับคาร์บอนจากคาร์ไบด์ และทำให้เกิดการสลายตัวของซีเมนต์คาร์ไบด์ เมื่อโลหะผสมถูกสลายคาร์บอนอย่างรุนแรง เฟส γ จะปรากฏขึ้น ทำให้โลหะผสมเปราะ ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาจะเพิ่มความพรุนของโลหะผสมและลดความแข็งแรงลง ขึ้นอยู่กับกระบวนการและอุปกรณ์การลดที่แตกต่างกัน ปริมาณออกซิเจนในผงทังสเตนโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.05% ถึง 0.5% และจะเพิ่มขึ้นตามขนาดอนุภาคของผงทังสเตนที่ลดลงและการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวจำเพาะ ดังนั้น ข้อกำหนดสำหรับปริมาณออกซิเจนในผงทังสเตนเนื้อละเอียดจึงต้องผ่อนคลายอย่างเหมาะสม ข้อกำหนดความบริสุทธิ์ทางเคมีสำหรับผงทังสเตนแสดงไว้ในตารางที่ 4-1 และข้อกำหนดปริมาณออกซิเจนจะแสดงในตารางที่ 4-2

องค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ในผงทังสเตนอาจมาจากวัตถุดิบหรือนำมาใช้ในระหว่างกระบวนการผลิต ดังนั้นการป้องกันการปนเปื้อนของวัสดุในระหว่างกระบวนการจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ในการผลิตผงทังสเตนโดยใช้ APT เป็นวัตถุดิบ วัสดุจะสัมผัสโดยตรงกับเตาหลอม ท่อเตารีดิวซ์ และถ้วยใส่ตัวอย่าง ส่งผลให้ปริมาณสิ่งเจือปนเพิ่มขึ้น เช่น Fe, Ni, Cr และ Si และความบริสุทธิ์ทางเคมีลดลง เมื่อเนื้อหาถึงระดับหนึ่งหรือรวมกันจนมีขนาดเพียงพอ เนื้อหาเหล่านั้นอาจกลายเป็นสาเหตุของข้อบกพร่องสำหรับการประมวลผลหรือการใช้งานในภายหลัง ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของผงทังสเตน นอกเหนือจากการควบคุมคุณภาพของวัตถุดิบ APT อย่างเคร่งครัดแล้ว การป้องกันการปนเปื้อนในระหว่างกระบวนการจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก 

2. คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางกายภาพของผงทังสเตนโลหะส่วนใหญ่รวมถึงขนาดอนุภาคเฉลี่ย การกระจายขนาดอนุภาค ระดับการรวมตัวของอนุภาค สัณฐานวิทยาของอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ ความหนาแน่นรวม ความหนาแน่นอัด และอัตราการไหลของฮอลล์ ฯลฯ 

(ขนาดอนุภาคเฉลี่ยและการกระจายขนาดอนุภาค)

ไม่ว่าจะเป็นซีเมนต์คาร์ไบด์หรือผลิตภัณฑ์ทังสเตน มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับขนาดอนุภาคโดยเฉลี่ยและการกระจายขนาดอนุภาคของผงทังสเตน ในด้านซีเมนต์คาร์ไบด์ การกระจายขนาดอนุภาคและขนาดอนุภาคของผง W ส่งผลโดยตรงต่อขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาคของผง WC ที่ผลิต ขนาดอนุภาคของผง WC ยังส่งผลต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ซีเมนต์คาร์ไบด์อีกด้วย 

ผลการวิจัยพบว่าคุณสมบัติของผง WC ถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของผง W หลังจากที่ผง W ถูกทำให้เป็นคาร์บอนเพื่อสร้าง WC ขนาดอนุภาคจะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ในการผลิตผง WC ที่มีขนาดอนุภาคหยาบ ปานกลาง และละเอียด จำเป็นต้องใช้ผง W อนุภาคหยาบ ปานกลาง และละเอียด การทำให้เป็นคาร์บอนของผง W ที่ไม่สม่ำเสมอส่งผลให้ผง WC ไม่สม่ำเสมอ การเปลี่ยนแปลงขนาดอนุภาคของผงหลังจากการทำให้เป็นคาร์บอนของผง W อนุภาคหยาบ ปานกลาง และละเอียด แสดงไว้ในตารางที่ 4-3

ข้อกำหนดสำหรับขนาดอนุภาคผงทังสเตนแตกต่างกันไปตามผู้ใช้แต่ละราย For the hard alloy field, for various types of hard alloys used for different purposes, due to the different particle sizes of WC powder used, there are different requirements for the average particle size and particle size composition of the raw material W powder. เครื่องมือตัดทั้งหมดต้องใช้ผง W และผง WC เพื่อให้มีขนาดอนุภาคละเอียดและมีการกระจายขนาดอนุภาคที่แคบ เครื่องมือกระแทกต้องใช้ผง W และผง WC หยาบ โดยมีการกระจายขนาดอนุภาคที่กว้างขึ้น ขนาดอนุภาคเฉลี่ยที่ใช้ในการเตรียม WC เนื้อหยาบคือ 25.8 μm การกระจายขนาดอนุภาคที่เป็นตัวแทนของผง W แสดงไว้ในรูปที่ 4-1

For tungsten material processing, the average particle size and particle size distribution of tungsten powder have an impact on the pressing performance of the subsequent products, the density of the green body (also known as the pressed body), and the sintering performance. Smaller powder particle size and more complex shapes will result in greater friction between particles, leading to a decrease in the density of the green body. ยิ่งการกระจายขนาดอนุภาคแคบลง อนุภาคก็จะยิ่งมีการจัดเรียงที่หลวมมากขึ้นเท่านั้น A wider particle size distribution, or even mixing powders of different average particle sizes, can achieve better particle arrangement and obtain higher green body strength. In the tungsten material processing field, the average particle size of tungsten powder is generally required to be within the range of 2 to 6 μm. 

มีหลายวิธีในการกำหนดขนาดอนุภาคของผงและการกระจายขนาดอนุภาค อุปกรณ์ของ Fischers และเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผงทังสเตน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหลักการที่แตกต่างกันของวิธีการวัดทั้งสองวิธีนี้ ค่าที่วัดได้ที่ได้จากผงชนิดเดียวกันอาจแตกต่างกันไป Therefore, the particle size of tungsten powder should generally be stated as the Fischers' average particle size or the laser average particle size. Additionally, it should be noted that "supplied state" tungsten powder usually has varying degrees of agglomeration, which is related to the production conditions. ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงทังสเตนที่วัดโดยใช้ตัวอย่างดังกล่าวอาจแตกต่างจากขนาดอนุภาคที่แท้จริงของผง For example, the particle size of some dull fine tungsten powder in the "supplied state" is 1-2 μm, and after depolymerization and dispersion, the value drops to 0.4-0.5 μm. For tungsten powder with particle sizes in the range of 1-10 μm, in most cases, measuring the "supplied state" particle size can meet the production requirements. For submicron tungsten powder and coarser tungsten powder, in order to more accurately characterize the size of the particles, "grinding state" samples must be used for average particle size and particle size distribution tests. 

ตการกระจายขนาดอนุภาคของผงทังสเตนมีความสัมพันธ์กับขนาดอนุภาค โดยทั่วไป ยิ่งขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงทังสเตนมีขนาดใหญ่เท่าใด การกระจายขนาดอนุภาคก็จะยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้น สำหรับขนาดอนุภาคที่กำหนด ในการผลิต วิธีต่างๆ เช่น การใช้ไฮโดรเจนเปียก หรือการเติมสารประกอบโลหะอัลคาไลลงในทังสเตนออกไซด์ สามารถทำให้ขนาดอนุภาคใหญ่ขึ้นและควบคุมช่วงการกระจายขนาดอนุภาคได้แคบลง การระบุการกระจายขนาดอนุภาคมักดำเนินการโดยใช้ตัวอย่าง "สถานะพื้นดิน" 

ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงทังสเตนโดยทั่วไปจะแสดงด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง (เป็นไมโครเมตร) อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติด้านการผลิต มักใช้แนวคิดแบบกึ่งปริมาณบางส่วน การจำแนกประเภททั่วไป ได้แก่ : 

อนุภาคหยาบมาก: ขนาดอนุภาคเฉลี่ย > 30 μm; 

30 μm; 

อนุภาคหยาบ: ขนาดอนุภาคเฉลี่ย 10 ถึง 30 μm; 

อนุภาคขนาดกลาง: ขนาดอนุภาคเฉลี่ย 3 ถึง 10 μm; 

อนุภาคละเอียด: ขนาดอนุภาคเฉลี่ย 0.5 - 3 μm; 

อนุภาคละเอียดมาก: ขนาดอนุภาคเฉลี่ย

(2) ระดับการรวมกลุ่ม

ระดับการรวมตัวของผงมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยความแตกต่างของขนาดอนุภาคระหว่างผง "สถานะที่ให้มา" และผง "สถานะพื้นดิน" โดยทั่วไประดับการรวมตัวของผงทังสเตนละเอียดจะสูงกว่าผงทังสเตนหยาบ สำหรับการผลิตวัสดุทังสเตน ระดับการรวมตัวจะส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงของชิ้นสีเขียว ในกระบวนการผลิต WC ระดับการรวมตัวของผง w มีผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของคาร์บอน 

(3) สัณฐานวิทยาของอนุภาค

สัณฐานวิทยาของอนุภาคของผงทังสเตนมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการกดและความแข็งแรงของตัวสีเขียว สัณฐานวิทยาของอนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการประสานกันระหว่างอนุภาค จึงช่วยเพิ่มความแข็งแรงของตัวสีเขียว ผงทังสเตนทรงกลมมีความลื่นไหลได้ดี และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพ่นวัสดุ ในทำนองเดียวกัน เมื่อเตรียม WC สัณฐานวิทยาของผงทังสเตนก็ส่งผลต่อสัณฐานวิทยาของผง WC ด้วย 

(4) พื้นที่ผิวจำเพาะ

พื้นที่ผิวทั้งหมดที่มีมวลต่อหน่วยของผงทังสเตนเรียกว่าพื้นที่ผิวจำเพาะของผงทังสเตน ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นหน่วยของ m2·g-1 โดยทั่วไปพื้นที่ผิวจำเพาะของผงทังสเตนจะอยู่ในช่วง 0.01 ถึง 12 m2·g-1 มันสะท้อนขนาดอนุภาคและสัณฐานวิทยาของผงทังสเตนโดยอ้อม และเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับการประเมินกิจกรรมการเผาผนึก ลักษณะการละลาย และความสามารถในการทำปฏิกิริยากับสารที่เป็นก๊าซและของแข็งในระหว่างกระบวนการถ่านของผงทังสเตน 

(5) ความหนาแน่นแบบหลวมและความหนาแน่นแบบอัดแน่น

ความหนาแน่นหลวมและความหนาแน่นของการบดอัดของผงทังสเตนจะเพิ่มขึ้นตามขนาดอนุภาคเฉลี่ยของผงที่เพิ่มขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นหลวมของผงทังสเตนที่ผลิตโดยโรงงานบางแห่งกับขนาดอนุภาคเฉลี่ยของ Fischer แสดงในตารางที่ 4-4 ยิ่งการกระจายขนาดอนุภาคของผงแคบลง รูปร่างของอนุภาคก็จะยิ่งซับซ้อนมากขึ้น และยิ่งการรวมกลุ่มรุนแรงมากขึ้น ความหนาแน่นหลวมก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น โดยทั่วไป พารามิเตอร์กระบวนการของกระบวนการลดสามารถปรับเพื่อควบคุมได้

(6) ความลื่นไหล

ของเหลวของผงทังสเตนได้รับอิทธิพลจากขนาดอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาค และสัณฐานวิทยาของอนุภาค ยิ่งอนุภาคผงหยาบมาก อนุภาคก็จะยิ่งกลม และยิ่งพื้นผิวเรียบมากขึ้น ความลื่นไหลก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความลื่นไหลของผงทังสเตนมักจะวัดโดยอัตราการไหลของฮอลล์ ซึ่งแสดงเป็นเวลาที่ใช้เพื่อให้ผงทังสเตน 50 กรัมไหลผ่านรูเล็กๆ ที่ระบุในเครื่องวัดการไหลของฮอลล์ ความลื่นไหลของผงส่งผลโดยตรงต่อการโหลดตามปริมาตรระหว่างกระบวนการกดและความสม่ำเสมอของความหนาแน่นของแม่พิมพ์หล่อ 

(7)การบีบอัด

ความสามารถในการอัดหมายถึงความสามารถของผงทังสเตนที่จะบีบอัดภายใต้สภาวะการกดที่ระบุ โดยปกติจะวัดในแม่พิมพ์มาตรฐานภายใต้สภาวะการหล่อลื่นที่ระบุ และแสดงโดยความหนาแน่นของผงของผลิตภัณฑ์อัดขึ้นรูปภายใต้ความดันที่ระบุ นอกจากนี้ยังสามารถแสดงด้วยกราฟเส้นโค้งที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ที่กดด้วยแรงกด 

(8) การขึ้นรูป