Tungsten Metal Tozunun Özellikleri

Tungsten tozunun performansı, sonraki ürünlerin işleme performansı ve kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, hem sert alaşım alanı hem de tungsten malzeme işleme alanı, ham tungsten tozunun kimyasal saflığı ve fiziksel özellikleri için ilgili gereksinimleri ortaya koymuştur, özellikle fiziksel özelliklere ilişkin gereksinimler giderek artmaktadır. 

Kimyasal saflık

Semente karbür ve tungsten ürünleri üretirken tungsten tozunun kimyasal saflığının nispeten yüksek olması gerekir. Tungsten tozundaki artık safsızlık elemanları, ürünlerin işleme performansı ve servis performansı üzerinde etkiye sahiptir. Etki çok karmaşıktır; bazıları zararlı, bazıları faydalıdır. Güncel araştırmalar Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al ve Mo'nun alaşımın gücünü azaltabildiğini, K ve Na'nın ise WC tanelerinin büyümesini desteklediğini göstermektedir. V ve Cr ise tanelerin büyümesini engeller. WO'daki Mo içeriğinin %0,5'i aşması alaşımın eğilme mukavemetinde azalmaya neden olacaktır. Halen üretilen çoğu tungsten tozu çeşidinde, artık metalik yabancı maddelerin içeriği (katkı maddesi olarak eklenenler hariç), on binde birkaç parça ila yüz binde birkaç parça aralığındadır. 

Tungsten tozundaki oksijen karbürlerle reaksiyona girebilir, karbürlerden karbonu emebilir ve semente karbürün dekarbürizasyonuna neden olabilir. Alaşım ciddi şekilde dekarbürize olduğunda, γ fazı ortaya çıkar ve alaşımı kırılgan hale getirir. Reaksiyondan açığa çıkan gaz, alaşımın gözenekliliğini arttırır ve mukavemetini azaltır. Farklı indirgeme proseslerine ve ekipmanlarına bağlı olarak tungsten tozundaki oksijen içeriği genellikle %0,05 ile %0,5 arasındadır ve tungsten tozu parçacık boyutunun küçülmesi ve spesifik yüzey alanının artmasıyla birlikte artar. Bu nedenle ince taneli tungsten tozundaki oksijen içeriği gereksiniminin uygun şekilde gevşetilmesi gerekir. Tungsten tozunun kimyasal saflık gereksinimleri Tablo 4-1'de, oksijen içeriği gereksinimleri ise Tablo 4-2'de gösterilmektedir.

Tungsten tozundaki yabancı maddeler ham maddelerden gelebilir veya üretim süreci sırasında eklenebilir. Bu nedenle işlem sırasında malzemelerin kirlenmesinin önlenmesi büyük önem taşımaktadır. Örneğin, hammadde olarak APT kullanılarak tungsten tozu üretiminde malzemeler kalsinasyon fırını, indirgeme fırını tüpleri ve potalarla doğrudan temasa girerek Fe, Ni, Cr ve Si gibi yabancı maddelerin içeriğinde artışa ve kimyasal saflıkta azalmaya neden olur. İçerikleri belirli bir seviyeye ulaştığında veya yeterli boyuta ulaştıklarında, daha sonraki işlemler veya kullanımlar için kusur kaynağı haline gelebilirler. Bu nedenle, tungsten tozunun saflığını sağlamak için, APT hammaddesinin kalitesinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesinin yanı sıra, işlem sırasında kirlenmenin önlenmesi de çok önemlidir. 

2. Fiziksel Özellikler

Metalik tungsten tozunun fiziksel özellikleri esas olarak ortalama parçacık boyutunu, parçacık boyutu dağılımını, parçacık toplanma derecesini, parçacık morfolojisini, spesifik yüzey alanını, yığın yoğunluğunu, sıkıştırılmış yoğunluğu ve Hall akış hızını vb. içerir. 

(Ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı)

Semente karbür veya tungsten ürünleri olsun, tungsten tozunun ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımına ilişkin katı gereksinimler vardır. Semente karbür alanında, W tozunun parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı, üretilen WC tozunun parçacık boyutunu ve parçacık boyutu dağılımını doğrudan etkiler. WC tozunun parçacık boyutu ayrıca semente karbür ürünlerinin performansını etkiler. 

Araştırma, WC tozunun özelliklerinin W tozunun özellikleriyle sınırlı olduğunu buldu. W tozu WC oluşturacak şekilde karbonize edildikten sonra parçacık boyutu hafif bir değişikliğe uğrar. İri, orta ve ince parçacık boyutlarında WC tozu üretmek için kaba, orta ve ince parçacıklı W tozunun kullanılması gerekir. Düzensiz W tozu karbonizasyonu, eşit olmayan WC tozuyla sonuçlanır. Kaba, orta ve ince parçacıklı W tozunun karbonizasyonundan sonra toz parçacık boyutundaki değişiklikler Tablo 4-3'te gösterilmektedir.

Tungsten tozu parçacık boyutuna ilişkin gereksinimler farklı kullanıcılar arasında farklılık gösterir. Sert alaşım alanında, farklı amaçlar için kullanılan çeşitli sert alaşım türleri için, kullanılan WC tozunun farklı parçacık boyutlarına bağlı olarak, WC tozu hammaddesinin ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu bileşimi için farklı gereksinimler vardır. Tüm kesici takımlar, W tozunun ve WC tozunun ince parçacık boyutuna ve dar parçacık boyutu dağılımına sahip olmasını gerektirir. Darbeli aletler, W tozunun ve WC tozunun daha geniş parçacık boyutu dağılımına sahip, kaba olmasını gerektirir. İri taneli WC hazırlamak için kullanılan ortalama parçacık boyutu 25,8 μm'dir. W tozunun temsili parçacık boyutu dağılımı Şekil 4-1'de gösterilmektedir.

Tungsten malzeme işleme için, tungsten tozunun ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı, sonraki ürünlerin presleme performansı, ham gövdenin yoğunluğu (preslenmiş gövde olarak da bilinir) ve sinterleme performansı üzerinde etkiye sahiptir. Daha küçük toz partikül boyutu ve daha karmaşık şekiller, partiküller arasında daha fazla sürtünmeye neden olacak ve yeşil gövdenin yoğunluğunun azalmasına yol açacaktır. Partikül boyutu dağılımı ne kadar dar olursa, partiküller o kadar gevşek düzenlenir. Daha geniş bir parçacık boyutu dağılımı veya hatta farklı ortalama parçacık boyutlarındaki tozların karıştırılması, daha iyi parçacık düzenlemesi elde edebilir ve daha yüksek yeşil gövde kuvveti elde edebilir. Tungsten malzeme işleme alanında, tungsten tozunun ortalama parçacık boyutunun genellikle 2 ila 6 μm aralığında olması gerekir. 

Toz parçacık boyutunu ve parçacık boyutu dağılımını belirlemek için birçok yöntem vardır. Fischers aparatı ve lazer parçacık boyutu analizörü, tungsten tozunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu iki ölçüm yönteminin prensiplerinin farklı olması nedeniyle aynı tozdan elde edilen ölçülen değerler farklılık gösterebilir. Bu nedenle, tungsten tozunun parçacık boyutu genel olarak Fischers'in ortalama parçacık boyutu veya lazer ortalama parçacık boyutu olarak belirtilmelidir. Ek olarak, "tedarik edilmiş durumdaki" tungsten tozunun genellikle üretim koşullarına bağlı olarak değişen derecelerde topaklaşmaya sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Bu numuneler kullanılarak ölçülen tungsten tozunun ortalama parçacık boyutu, tozun gerçek parçacık boyutundan farklı olabilir. Örneğin, bazı donuk ince tungsten tozlarının "tedarik durumunda" parçacık boyutu 1-2 μm'dir ve depolimerizasyon ve dispersiyondan sonra değer 0,4-0,5 μm'ye düşer. Parçacık boyutları 1-10 μm aralığında olan tungsten tozu için çoğu durumda "tedarik edilen durum" parçacık boyutunun ölçülmesi üretim gereksinimlerini karşılayabilir. Mikron altı tungsten tozu ve daha kaba tungsten tozu için, parçacıkların boyutunu daha doğru bir şekilde karakterize etmek amacıyla, ortalama parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılım testleri için "öğütme durumu" numuneleri kullanılmalıdır. 

TTungsten tozunun parçacık boyutu dağılımı parçacık boyutuyla ilişkilidir. Genel olarak, tungsten tozunun ortalama parçacık boyutu ne kadar büyük olursa, parçacık boyutu dağılımı da o kadar geniş olur. Belirli bir parçacık boyutu için, üretimde ıslak hidrojen kullanmak veya tungsten okside alkali metal bileşikleri eklemek gibi yöntemler, parçacık boyutunu daha büyük hale getirebilir ve parçacık boyutu dağılım aralığını daha dar bir şekilde kontrol edebilir. Parçacık boyutu dağılımının belirlenmesi sıklıkla "temel durum" numuneleri kullanılarak gerçekleştirilir. 

Tungsten tozunun ortalama parçacık boyutu genellikle çapıyla (mikron cinsinden) ifade edilir. Ancak üretim pratiğinde bazı yarı niceliksel kavramlar sıklıkla kullanılmaktadır. Ortak sınıflandırmalar şunları içerir: 

Çok kaba parçacıklar: Ortalama parçacık boyutu > 30 μm; 

30 μm; 

Kaba parçacıklar: Ortalama parçacık boyutu 10 ila 30 μm; 

Orta büyüklükteki parçacıklar: Ortalama parçacık boyutu 3 ila 10 μm; 

İnce parçacıklar: Ortalama parçacık boyutu 0,5 - 3 μm; 

Ultra ince parçacıklar: ortalama parçacık boyutu

(2) Toplama derecesi

Tozların toplanma derecesi genellikle "tedarik edilmiş durumdaki" tozlar ile "temel durumdaki" tozlar arasındaki parçacık boyutu farkıyla karakterize edilir. İnce tungsten tozunun toplanma derecesi genellikle kaba tungsten tozununkinden daha yüksektir. Tungsten malzeme üretiminde topaklanma derecesi ham parçanın mukavemetini doğrudan etkiler. WC üretim sürecinde, w tozunun toplanma derecesi, karbon dağılımının tekdüzeliği üzerinde etkiye sahiptir. 

(3) Parçacık morfolojisi

Tungsten tozunun parçacık morfolojisinin presleme performansı ve yeşil gövdenin gücü üzerinde etkisi vardır. Düzensiz parçacık morfolojisi, parçacıklar arasında kenetlenmeye yol açarak yeşil gövdenin gücünü arttırır. Küresel tungsten tozu iyi bir akışkanlığa sahiptir ve özellikle malzemelerin püskürtülmesi için uygundur. Benzer şekilde WC hazırlanırken tungsten tozunun morfolojisi de WC tozunun morfolojisini etkiler. 

(4) Spesifik Yüzey Alanı

Tungsten tozunun birim kütlesinin sahip olduğu toplam yüzey alanı, tungsten tozunun spesifik yüzey alanı olarak anılır ve genellikle m2·g-1 birimleriyle ifade edilir. Tungsten tozunun spesifik yüzey alanı tipik olarak 0,01 ila 12 m2.g-1 aralığındadır. Tungsten tozunun parçacık boyutunu ve morfolojisini dolaylı olarak yansıtır ve tungsten tozunun karbonizasyon işlemi sırasında sinterleme aktivitesini, çözünme özelliklerini ve gazlı ve katı maddelerle reaksiyon yeteneğini değerlendirmek için önemli bir göstergedir. 

(5) Gevşek yoğunluk ve sıkıştırılmış yoğunluk

Tungsten tozunun gevşek yoğunluğu ve sıkıştırılmış yoğunluğu, tozun ortalama parçacık boyutunun artmasıyla artar. Belirli bir fabrika tarafından üretilen tungsten tozunun gevşek yoğunluğu ile Fischers ortalama parçacık boyutu arasındaki ilişki Tablo 4-4'te gösterilmektedir. Tozun parçacık boyutu dağılımı ne kadar dar olursa, parçacık morfolojisi o kadar karmaşık olur ve topaklaşma ne kadar şiddetli olursa gevşek yoğunluk da o kadar küçük olur. Genel olarak indirgeme prosesinin proses parametreleri, onu kontrol edecek şekilde ayarlanabilir.

(6) Akışkanlık

Tungsten tozunun akışkanlığı parçacık boyutundan, parçacık boyutu dağılımından ve parçacık morfolojisinden etkilenir. Toz parçacıkları ne kadar iri olursa, parçacıklar o kadar yuvarlak olur ve yüzey ne kadar pürüzsüz olursa akışkanlık da o kadar iyi olur. Tungsten tozunun akışkanlığı genellikle Hall akış hızıyla ölçülür; bu, 50 g tungsten tozunun bir Hall akış ölçerdeki belirli bir küçük delikten akması için geçen süre olarak ifade edilir. Tozun akışkanlığı, presleme işlemi sırasındaki hacimsel yüklemeyi ve döküm yoğunluğunun tekdüzeliğini doğrudan etkiler. 

(7)Sıkıştırılabilirlik

Sıkıştırılabilirlik, tungsten tozunun belirli presleme koşulları altında sıkıştırılma kabiliyetini ifade eder. Genellikle standart kalıplarda belirtilen yağlama koşulları altında ölçülür ve belirtilen basınç altında preslenen ürünün tozunun yoğunluğuyla ifade edilir. Preslenmiş ürün yoğunluğunun presleme basıncıyla değişimini gösteren bir eğri grafiğiyle de temsil edilebilir. 

(8) Şekillendirilebilirlik