Tính chất của bột kim loại vonfram

Hiệu suất của bột vonfram có tác động đáng kể đến hiệu suất xử lý và chất lượng của các sản phẩm tiếp theo. Do đó, cả lĩnh vực hợp kim cứng và lĩnh vực chế biến vật liệu vonfram đều đặt ra các yêu cầu tương ứng về độ tinh khiết hóa học và tính chất vật lý của bột vonfram thô, đặc biệt là các yêu cầu về tính chất vật lý ngày càng cao. 

Độ tinh khiết hóa học

Khi sản xuất các sản phẩm cacbua và vonfram xi măng, độ tinh khiết hóa học của bột vonfram được yêu cầu phải tương đối cao. Các thành phần tạp chất còn sót lại trong bột vonfram có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý và hiệu suất dịch vụ của sản phẩm. Ảnh hưởng này rất phức tạp, một số có hại và một số có lợi. Nghiên cứu hiện tại cho thấy Ca, Mg, P, As, Si, S, Fe, Ni, Cu, Al và Mo có thể làm giảm độ bền của hợp kim, trong khi K và Na thúc đẩy sự phát triển của hạt WC. Mặt khác, V và Cr lại ức chế sự phát triển của hạt. Nếu hàm lượng Mo trong WO vượt quá 0,5% sẽ làm giảm độ bền uốn của hợp kim. Trong hầu hết các loại bột vonfram hiện được sản xuất, hàm lượng tạp chất kim loại còn sót lại (không bao gồm những chất được thêm vào làm chất phụ gia) nằm trong khoảng từ vài phần mười nghìn đến vài phần trăm nghìn. 

Oxy trong bột vonfram có thể phản ứng với cacbua, hấp thụ cacbon từ cacbua và gây ra quá trình khử cacbon của cacbua xi măng. Khi hợp kim bị khử cacbon quá mức, pha γ xuất hiện, làm cho hợp kim trở nên giòn. Khí thoát ra từ phản ứng làm tăng độ xốp của hợp kim và làm giảm độ bền của nó. Tùy thuộc vào các quy trình và thiết bị khử khác nhau, hàm lượng oxy trong bột vonfram thường nằm trong khoảng từ 0,05% đến 0,5% và tăng khi kích thước hạt bột vonfram giảm và tăng diện tích bề mặt riêng. Vì vậy, yêu cầu về hàm lượng oxy trong bột vonfram hạt mịn phải được nới lỏng một cách thích hợp. Yêu cầu về độ tinh khiết hóa học đối với bột vonfram được trình bày trong Bảng 4-1 và yêu cầu về hàm lượng oxy được trình bày trong Bảng 4-2.

Các tạp chất trong bột vonfram có thể đến từ nguyên liệu thô hoặc được đưa vào trong quá trình sản xuất. Vì vậy, việc ngăn ngừa sự ô nhiễm của vật liệu trong quá trình này có ý nghĩa rất lớn. Ví dụ, trong quá trình sản xuất bột vonfram sử dụng APT làm nguyên liệu thô, vật liệu tiếp xúc trực tiếp với lò nung, ống lò khử và nồi nấu kim loại, dẫn đến hàm lượng tạp chất như Fe, Ni, Cr và Si tăng lên và giảm độ tinh khiết hóa học. Khi nội dung của chúng đạt đến một mức nhất định hoặc chúng tổng hợp đến một kích thước đủ lớn, chúng có thể trở thành nguồn gây ra lỗi cho quá trình xử lý hoặc sử dụng tiếp theo. Vì vậy, để đảm bảo độ tinh khiết của bột vonfram, ngoài việc kiểm soát chặt chẽ chất lượng nguyên liệu thô APT, việc ngăn ngừa ô nhiễm trong quá trình sản xuất cũng rất quan trọng. 

2. Tính chất vật lý

Các tính chất vật lý của bột vonfram kim loại chủ yếu bao gồm kích thước hạt trung bình, phân bố kích thước hạt, mức độ kết tụ hạt, hình thái hạt, diện tích bề mặt riêng, mật độ khối, mật độ nén và tốc độ dòng chảy Hall, v.v. 

(Kích thước hạt trung bình và phân bổ kích thước hạt)

Cho dù đó là sản phẩm cacbua xi măng hay vonfram, đều có những yêu cầu nghiêm ngặt về kích thước hạt trung bình và sự phân bổ kích thước hạt của bột vonfram. Trong lĩnh vực cacbua xi măng, kích thước hạt và phân bố kích thước hạt của bột W ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước hạt và phân bố kích thước hạt của bột WC được sản xuất. Kích thước hạt của bột WC ảnh hưởng nhiều hơn đến hiệu suất của các sản phẩm cacbua xi măng. 

Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các đặc tính của bột WC bị hạn chế bởi đặc tính của bột W. Sau khi bột W được cacbon hóa để tạo thành WC, kích thước hạt sẽ có một chút thay đổi. Để sản xuất bột WC có kích thước hạt thô, trung bình và mịn cần sử dụng bột W hạt thô, trung bình và mịn. Sự cacbon hóa bột W không đồng đều dẫn đến bột WC không đồng đều. Sự thay đổi kích thước hạt bột sau khi cacbon hóa bột W thô, trung bình và mịn được thể hiện trong Bảng 4-3.

Các yêu cầu về kích thước hạt bột vonfram khác nhau giữa những người dùng khác nhau. Đối với lĩnh vực hợp kim cứng, đối với các loại hợp kim cứng khác nhau được sử dụng cho các mục đích khác nhau, do kích thước hạt của bột WC được sử dụng khác nhau nên có các yêu cầu khác nhau về kích thước hạt trung bình và thành phần kích thước hạt của bột W nguyên liệu thô. Tất cả các dụng cụ cắt đều yêu cầu bột W và bột WC phải có kích thước hạt mịn và phân bố kích thước hạt hẹp. Dụng cụ tác động yêu cầu bột W và bột WC phải thô, có phân bố kích thước hạt rộng hơn. Kích thước hạt trung bình được sử dụng để chuẩn bị WC hạt thô là 25,8 μm. Sự phân bố kích thước hạt đại diện của bột W được thể hiện trong Hình 4-1.

Đối với xử lý vật liệu vonfram, kích thước hạt trung bình và sự phân bố kích thước hạt của bột vonfram có tác động đến hiệu suất ép của các sản phẩm tiếp theo, mật độ của thân xanh (còn được gọi là thân ép) và hiệu suất thiêu kết. Kích thước hạt bột nhỏ hơn và hình dạng phức tạp hơn sẽ dẫn đến ma sát giữa các hạt lớn hơn, dẫn đến mật độ của vật thể xanh giảm. Sự phân bố kích thước hạt càng hẹp thì các hạt được sắp xếp càng lỏng lẻo. Sự phân bổ kích thước hạt rộng hơn, hoặc thậm chí trộn các loại bột có kích thước hạt trung bình khác nhau, có thể đạt được sự sắp xếp hạt tốt hơn và đạt được độ bền thân xanh cao hơn. Trong lĩnh vực xử lý vật liệu vonfram, kích thước hạt trung bình của bột vonfram thường nằm trong khoảng từ 2 đến 6 μm. 

Có nhiều phương pháp xác định kích thước hạt bột và sự phân bố kích thước hạt. Thiết bị Fischer và máy phân tích kích thước hạt laser được sử dụng rộng rãi trong bột vonfram. Tuy nhiên, do nguyên tắc khác nhau của hai phương pháp đo này nên các giá trị đo được từ cùng một loại bột có thể khác nhau. Do đó, kích thước hạt của bột vonfram thường được biểu thị là kích thước hạt trung bình của Fischer hoặc kích thước hạt trung bình của tia laser. Ngoài ra, cần lưu ý rằng bột vonfram "trạng thái cung cấp" thường có mức độ kết tụ khác nhau, liên quan đến điều kiện sản xuất. Kích thước hạt trung bình của bột vonfram được đo bằng các mẫu đó có thể khác với kích thước hạt thực tế của bột. Ví dụ, kích thước hạt của một số loại bột vonfram mịn xỉn ở "trạng thái cung cấp" là 1-2 μm, và sau khi khử polyme và phân tán, giá trị giảm xuống 0,4-0,5 μm. Đối với bột vonfram có kích thước hạt trong khoảng 1-10 μm, trong hầu hết các trường hợp, việc đo kích thước hạt “trạng thái cung cấp” có thể đáp ứng yêu cầu sản xuất. Đối với bột vonfram submicron và bột vonfram thô hơn, để mô tả chính xác hơn kích thước của các hạt, các mẫu "trạng thái nghiền" phải được sử dụng cho các thử nghiệm phân bố kích thước hạt và kích thước hạt trung bình. 

TSự phân bố kích thước hạt của bột vonfram có liên quan đến kích thước hạt của nó. Nói chung, kích thước hạt trung bình của bột vonfram càng lớn thì phân bố kích thước hạt càng rộng. Đối với một kích thước hạt nhất định, trong sản xuất, các phương pháp như sử dụng hydro ướt hoặc thêm hợp chất kim loại kiềm vào oxit vonfram có thể làm cho kích thước hạt lớn hơn và kiểm soát phạm vi phân bố kích thước hạt hẹp hơn. Việc xác định sự phân bố kích thước hạt thường được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu ở trạng thái cơ bản. 

Kích thước hạt trung bình của bột vonfram thường được biểu thị bằng đường kính của nó (tính bằng micromet). Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất, một số khái niệm bán định lượng thường được sử dụng. Các phân loại phổ biến bao gồm: 

Hạt rất thô: Kích thước hạt trung bình > 30 μm; 

30 μm; 

Hạt thô: Kích thước hạt trung bình 10 đến 30 μm; 

Hạt cỡ trung bình: Kích thước hạt trung bình 3 đến 10 μm; 

Hạt mịn: Kích thước hạt trung bình 0,5 - 3 μm; 

Hạt siêu mịn: kích thước hạt trung bình

(2) Mức độ tổng hợp

Mức độ kết tụ của bột thường được đặc trưng bởi sự khác biệt về kích thước hạt giữa bột "trạng thái cung cấp" và bột "trạng thái nghiền". Mức độ kết tụ của bột vonfram mịn thường cao hơn bột vonfram thô. Đối với sản xuất vật liệu vonfram, mức độ kết tụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của mảnh xanh. Trong quá trình sản xuất WC, mức độ kết tụ của bột w có ảnh hưởng đến tính đồng nhất của phân bố carbon. 

(3) Hình thái hạt

Hình thái hạt của bột vonfram có tác động đến hiệu suất ép và độ bền của thân xanh. Hình thái hạt không đều dẫn đến sự lồng vào nhau giữa các hạt, từ đó tăng cường sức mạnh của vật thể xanh. Bột vonfram hình cầu có tính lưu động tốt và đặc biệt thích hợp để phun vật liệu. Tương tự, khi chế tạo WC, hình thái của bột vonfram cũng ảnh hưởng đến hình thái của bột WC. 

(4) Diện tích bề mặt riêng

Tổng diện tích bề mặt mà một đơn vị khối lượng bột vonfram có được gọi là diện tích bề mặt riêng của bột vonfram, thường được biểu thị bằng đơn vị m2·g-1. Diện tích bề mặt riêng của bột vonfram thường dao động từ 0,01 đến 12 m2·g-1. Nó gián tiếp phản ánh kích thước hạt và hình thái của bột vonfram và là chỉ số quan trọng để đánh giá hoạt động thiêu kết, đặc tính hòa tan và khả năng phản ứng với các chất khí và rắn trong quá trình cacbon hóa bột vonfram. 

(5) Mật độ lỏng và mật độ nén

Mật độ lỏng lẻo và mật độ nén của bột vonfram tăng lên khi tăng kích thước hạt trung bình của bột. Mối quan hệ giữa mật độ lỏng lẻo của bột vonfram được sản xuất bởi một nhà máy nhất định và kích thước hạt trung bình của Fischer được thể hiện trong Bảng 4-4. Sự phân bố kích thước hạt của bột càng hẹp thì hình thái hạt càng phức tạp và sự kết tụ càng nghiêm trọng thì mật độ lỏng lẻo càng nhỏ. Nói chung, các tham số quá trình của quá trình khử có thể được điều chỉnh để kiểm soát nó.

(6) Tính lưu động

Tính lưu động của bột vonfram bị ảnh hưởng bởi kích thước hạt, sự phân bố kích thước hạt và hình thái hạt. Các hạt bột càng thô, các hạt càng tròn và bề mặt càng mịn thì tính lưu động càng tốt. Tính lưu động của bột vonfram thường được đo bằng tốc độ dòng chảy Hall, được biểu thị bằng thời gian để 50g bột vonfram chảy qua một lỗ nhỏ xác định trên máy đo lưu lượng Hall. Tính lưu động của bột ảnh hưởng trực tiếp đến tải trọng thể tích trong quá trình ép và tính đồng nhất của mật độ khuôn đúc. 

(7)Khả năng nén

Khả năng nén đề cập đến khả năng nén bột vonfram trong các điều kiện ép quy định. Nó thường được đo trong các khuôn tiêu chuẩn trong các điều kiện bôi trơn quy định và được biểu thị bằng mật độ bột của sản phẩm được ép dưới áp suất quy định. Nó cũng có thể được biểu diễn bằng đồ thị đường cong thể hiện sự thay đổi mật độ sản phẩm ép theo áp suất ép. 

(8) Khả năng định hình