Proszek wolframowy o wysokiej gęstości
Spis treści
Proszek wolframowy o wysokiej gęstości wolfram ma największą gęstość spośród wszystkich proszków metalicznych ze względu na wyjątkowo wysoką gęstość wewnętrzną zbliżoną do gęstości złota. Ta wyjątkowa cecha pozwala na zaawansowane projektowanie kompaktowych, wydajnych wagowo komponentów w różnych sektorach, wykorzystując metodologie prasowania i spiekania ciężkich proszków.
Przegląd proszku wolframowego
Gęstość 19,3 g/cm3 w postaci stałej sprawia, że wolfram ma ogromną masę w niewielkiej objętości. Dzięki temu proszek wolframowy po sprasowaniu zapewnia niezrównany poziom gęstości, nieosiągalny przy użyciu żadnego innego materiału. Części wykonane z proszku wolframowego o wysokiej gęstości znajdują liczne zastosowania w wymagających środowiskach.
Kluczowe czynniki wpływające na wykorzystanie proszku wolframowego o wysokiej gęstości to:
- Wysoka gęstość podobna do metali szlachetnych, takich jak złoto, platyna
- Podwaja dostępną gęstość w porównaniu do ołowiu i stali
- Umożliwia stosowanie ciężkich, ale kompaktowych rozmiarów i kształtów
- Prosta droga metalurgii proszków do produktów końcowych
- Możliwość dostosowania właściwości poprzez mieszanie pierwiastków stopowych
- Możliwość recyklingu wolframu o wysokiej wartości
Zastosowania wykorzystujące gęstość obejmują balasty, blokowanie promieniowania, bezwładność, ważenie kompozytów, tłumienie drgań i miniaturyzację komponentów.
Rodzaje proszku wolframowego o wysokiej gęstości
Podczas gdy wszystkie odmiany proszku wolframowego oferują wysoką gęstość, niektóre gatunki i kompozycje nadają optymalne poziomy gęstości po formowaniu i spiekaniu:
| Typ | Opis | Typowa gęstość |
|---|---|---|
| Czysty wolfram | Wyższa czystość powyżej 99,95% zapewnia niezawodną gęstość | ≥18 g/cm |
| Domieszkowany wolfram | Small rare earth oxide additions like Y2O3 improves sintered density | ≥18,5 g/cm |
| Wolfram-nikiel-żelazo | Stop Ni-Fe zapewnia doskonałą gęstość końcową | ≥18 g/cm |
| Ciężkie stopy wolframu | 90-97% W z fazami wiążącymi Ni-Cu-Fe | ≥17,5 g/cm |
| Kompozyty wolframowe | Miesza się ze złotem, tantalem, zubożonym uranem itp. | do 21 g/cm |
Te ulepszone formuły rozszerzają opcje wysokiej wydajności poza czysty wolfram do dostosowanych kombinacji właściwości.
Skład proszku wolframowego
Proszek wolframowy o wysokiej czystości, odpowiedni do uzyskania najwyższej możliwej gęstości, zawiera ponad 99,95% wolframu z niewielkimi pozostałościami zanieczyszczeń:
| Element | Maksymalna zawartość | Rola |
|---|---|---|
| Wolfram (W) | 99.95% | Składowa główna |
| Węgiel (C) | 100 ppm | Inhibitor wzrostu ziaren |
| Tlen (O) | 100 ppm | Tlenek powierzchniowy |
| Miedź (Cu) | 10 ppm | Resztkowe zanieczyszczenie śladowe |
| Krzemionka (Si) | 20 ppm | Zanieczyszczenie |
Specjalistyczne gatunki stopów ciężkich mają celowe dodatki stopowe, takie jak nikiel, miedź, żelazo itp. wraz z wolframem w celu dalszego zwiększenia właściwości.
Właściwości proszku wolframowego
Proszek wolframowy o wysokiej gęstości umożliwia produkcję części o kształcie zbliżonym do siatki, charakteryzujących się ekstremalną gęstością w połączeniu z użyteczną wytrzymałością, twardością i właściwościami termicznymi.
Właściwości fizyczne
| Nieruchomość | Wartość |
|---|---|
| Gęstość | ≥18 g/cm3 |
| Temperatura topnienia | 3380-3410°C |
| Siła | Do 1000 MPa |
| Twardość | ≥400 VPN |
| Przewodność cieplna | ∼175 W/(m-K) |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | ∼4,5 μm/(m-K) |
Właściwości te wynikają z wewnętrznej struktury atomowej wolframu i sprawiają, że jest on idealny do zastosowań o dużej gęstości, wymagających integralności termiczno-mechanicznej.
Właściwości mechaniczne
Staranne prasowanie i spiekanie proszku zapewnia korzystne właściwości mechaniczne:
| Nieruchomość | Wartość |
|---|---|
| Twardość | Do 550 VPN |
| Wytrzymałość na rozciąganie | ∼900 MPa |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Do 1000 MPa |
| Wydłużenie | ∼10% do 15% |
| Wytrzymałość na złamania | ∼20 MPa√m |
| Wytrzymałość zmęczeniowa | 500 MPa |
Pierwiastki stopowe, takie jak nikiel, żelazo itp. pomagają dostosować plastyczność, wytrzymałość i charakterystykę obróbki.
Atrybuty fizyczne
Istotne cechy fizyczne proszku wolframowego o wysokiej gęstości przydatne dla projektantów:
| Parametr | Wartość | Jednostka |
|---|---|---|
| Gęstość | 18 do 19,3 | g/cm3 |
| Rezystywność elektryczna | 5.5 | μΩ-cm |
| Przewodność cieplna | 170 | W/(m-K) |
| Temperatura topnienia | 3410 | °C |
| Temperatura wrzenia | 5930 | °C |
| Ciepło właściwe | 132 | J/(kg-K) |
Bardzo wysoka temperatura topnienia i przewodność cieplna zapewniają zachowanie wytrzymałości i integralności wymiarowej w ekstremalnych temperaturach.
Produkcja proszku wolframowego
| Etap | Opis | Key Points |
|---|---|---|
| 1. Raw Material Acquisition | The process begins with mining tungsten ore, which primarily consists of wolframite and scheelite. | * Tungsten ores are found worldwide, but major producers include China, Peru, and Bolivia. * Mining methods vary depending on the deposit, but common techniques include open-pit and underground mining. * The mined ore undergoes crushing, grinding, and concentration processes to remove impurities and enrich the tungsten content. |
| 2. Chemical Processing | The concentrated ore is then converted into an intermediate chemical compound suitable for further purification and reduction. | * Ammonium paratungstate (APT) is the most widely used intermediate. It’s produced through a series of chemical reactions involving leaching, filtration, and precipitation. * APT offers advantages like high purity and good handling characteristics. * Other intermediate compounds like tungstic acid or tungsten oxides may also be used depending on the specific production process. |
| 3. High-Purity Oxide Production | Further purification steps ensure the removal of remaining impurities and achieve the desired level of tungsten oxide for reduction. | * APT undergoes additional purification steps like recrystallization or solvent extraction to meet the stringent purity requirements for tungsten powder production. * Tungsten oxides like WO3 (tungsten trioxide) or WO2 (tungsten dioxide) are often the final product of this stage. * The choice of oxide and its specific characteristics can influence the final tungsten powder properties. |
| 4. Hydrogen Reduction | The purified tungsten oxide is then reduced to metallic tungsten powder using hydrogen gas in a controlled furnace environment. | * This stage is the heart of tungsten powder production. Hydrogen acts as a reducing agent, taking oxygen away from the tungsten oxide and leaving behind pure tungsten metal particles. * The reduction process occurs in pusher furnaces or rotary furnaces at precisely controlled temperatures (typically between 600°C and 1100°C) and hydrogen gas flow rates. * Careful control of these parameters is crucial for achieving the desired tungsten powder properties like particle size, morphology, and purity. |
| 5. Powder Classification and Finishing | The raw tungsten powder from the reduction furnace undergoes further processing to achieve the final desired characteristics. | * The powder is screened and classified to obtain specific particle size distributions. Different applications require powders with varying particle sizes and morphologies. * Additional processes like milling or granulation may be used to refine the particle size and shape further. * The powder may also be subjected to degassing treatments to remove any residual hydrogen from the reduction process. |
| 6. Kontrola jakości | Throughout the production process, rigorous quality control measures are implemented to ensure the final tungsten powder meets all the required specifications. | * Chemical analysis determines the elemental composition and purity of the powder. * Particle size distribution and morphology are analyzed using techniques like laser diffraction and electron microscopy. * Other tests may assess properties like density, flowability, and sintering behavior. * Maintaining consistent quality is essential for the performance of tungsten products made from the powder. |
Zastosowania proszku wolframowego
| Kategoria | Zastosowanie | Dźwignia finansowa dla nieruchomości | Przykłady |
|---|---|---|---|
| Industrial & Manufacturing | Machining & Cutting Tools | Ekstremalna twardość, odporność na zużycie | – Drill bits – Milling inserts – End mills – Turning tools |
| Dies & Molds | High melting point, thermal stability | – Extrusion dies for wires and filaments – Hot stamping dies – Plastic injection molding tools | |
| Elektrody | Wysoka temperatura topnienia, dobra przewodność elektryczna | – Inert gas welding (TIG) electrodes – Resistance welding electrodes | |
| Filaments & Heating Elements | Wysoka temperatura topnienia, dobra przewodność elektryczna | – Incandescent light bulb filaments – Furnace heating elements | |
| Katalizatory | High surface area, ability to promote chemical reactions | – Ammonia production catalysts – Hydrocarbon processing catalysts | |
| Pigments & Coatings | High density, opacity to X-rays | – Radiation shielding for medical equipment – X-ray contrast agents | |
| Elektryka i elektronika | Styki elektryczne i przełączniki | High melting point, good electrical conductivity, arc resistance | – Relay contacts – Circuit breaker contacts – High-voltage switchgear contacts |
| Radiatory | Wysoka przewodność cieplna | – Electronic component heat dissipation | |
| Semiconductor Manufacturing | High density, etch resistance | – Tungsten plugs and vias in integrated circuits – Gate electrodes in transistors | |
| Towary konsumpcyjne | Artykuły sportowe (Golf Clubs, Fishing Weights) | High density for weight distribution | – Golf club weighting for improved swing – Fishing weights for deeper, faster sinking |
| Tłumienie drgań | Wysoka gęstość | – Dampeners in tennis rackets and archery equipment – Vibration dampers in machinery | |
| Advanced Applications | Wytwarzanie przyrostowe (druk 3D) | Fine particle size, good flowability | – 3D printed components for aerospace and automotive industries – Medical implants |
| Energia jądrowa | High melting point, neutron absorption | – Control rods in nuclear reactors – Nuclear waste shielding | |
| Military & Defense | Penetratory przeciwpancerne | High density, extreme hardness |
Specyfikacje
Kluczowe parametry zdefiniowane dla proszku wolframowego o wysokiej gęstości:
Grades of Tungsten Powder
| Grade Designation | Average Particle Size (Microns) | Purity (Minimum % Tungsten) | Zastosowania |
|---|---|---|---|
| Ultrafine Tungsten Powder | < 1.0 | ≥ 99.95 | – Thermal Spray Coatings for turbine blades and other high-wear applications due to excellent sinterability and flowability. |
| 1.0 – 3.0 | ≥ 99.95 | – Diamond Tools with superior wear resistance and sharpness for cutting and grinding hard materials. | |
| 3.0 – 5.0 | ≥ 99.9 | – Electronic Substrates with minimal impurities for high electrical conductivity and thermal stability in integrated circuits. | |
| Fine Tungsten Powder | 5.0 – 10.0 | ≥ 99.5 | – Cemented Carbide Cutting Tools offering a good balance between hardness, toughness, and fracture resistance for machining various materials. |
| 10.0 – 15.0 | ≥ 99.0 | – Heavy Duty Electrical Contacts requiring high melting point, arc resistance, and electrical conductivity in power switching applications. | |
| 15.0 – 22.0 | ≥ 98.5 | – Electrodes for Tungsten Inert Gas (TIG) Welding due to their ability to produce a stable arc and concentrated heat. | |
| Medium Tungsten Powder | 22.0 – 32.0 | ≥ 98.0 | – Penetrators and Kinetic Energy Projectiles leveraging tungsten’s high density for superior armor penetration. |
| 32.0 – 45.0 | ≥ 97.0 | – Radiation Shielding Materials in medical equipment and nuclear facilities due to tungsten’s ability to absorb X-rays and gamma rays. | |
| Coarse Tungsten Powder | 45.0 – 75.0 | ≥ 96.0 | – Ballast Weights for counterweights and vibration dampeners utilizing tungsten’s high density for compact size and effectiveness. |
| > 75.0 | ≥ 95.0 | – Shot Peening Media for surface strengthening metal components through a cold working process. |
Standards of Tungsten Powder
| Nieruchomość | Opis | Znaczenie | Typowe standardy |
|---|---|---|---|
| Czystość | Tungsten powder purity refers to the percentage of tungsten metal (W) present in the powder by weight. Impurities can significantly affect the physical and mechanical properties of tungsten products. | Higher purity generally translates to better performance in applications that rely on properties like electrical conductivity, melting point, and strength. However, extremely high purity may not always be necessary or cost-effective. | – High Purity (99.9% W and above): Used for electronics, filaments, and electrodes where excellent electrical conductivity is crucial. – Standard Purity (99.5% W – 99.9% W): Suitable for various applications like cemented carbide cutting tools, heat sinks, and radiation shielding. – Lower Purity (Below 99.5% W): Used in some specific applications like plastic fillers or as a raw material for further purification. |
| Rozmiar i rozkład cząstek | Particle size refers to the average diameter of individual tungsten particles in the powder. Particle size distribution describes the variation in particle sizes within a powder sample. | Particle size and distribution significantly impact the processing behaviour and final properties of tungsten products. For example, finer particles can offer better sinterability but may be more challenging to handle. | – Micron-Sized Powders (1 – 50 microns): Commonly used for cemented carbide production, thermal spraying, and additive manufacturing. – Submicron Powders (Below 1 micron): Used in applications requiring high surface area, like catalysts and conductive coatings. – Nano Powders (Below 100 nanometers): Emerging area with potential applications in electronics and composite materials. |
| Gęstość pozorna | Apparent density represents the weight of tungsten powder per unit volume, considering the spaces between particles. It influences how much powder can be packed into a mold and the final density of the sintered product. | Higher apparent density allows for more efficient use of powder and can lead to denser final products with improved mechanical properties. | – High Density Powders (>10 g/cm³): Used for applications requiring high strength and wear resistance, like cemented carbide tools. – Standard Density Powders (7 – 10 g/cm³): Commonly used for various applications where a balance between density and processing ease is desired. – Low Density Powders (<7 g/cm³): May be used in applications where loose packing or flowability is important, such as some thermal spraying processes. |
| Płynność | Flowability refers to the ease with which tungsten powder can move and be poured. It is crucial for efficient handling and processing in various applications. | Good flowability ensures smooth powder feeding in machinery and minimizes segregation of different particle sizes within the powder. | – Free-Flowing Powders: Achieved through specific particle size distribution and surface treatments to minimize particle-particle interactions. – Dodatki: May be used to improve flowability by reducing friction between particles. |
| Morfologia | Morphology refers to the shape and form of individual tungsten particles. | Particle morphology can influence packing behaviour, sintering characteristics, and the final microstructure of tungsten products. | – Sferyczne proszki: Offer good packing density and flowability. – Angular Powders: May create a more interlocking network during sintering, potentially leading to improved strength. – Dendritic Powders: Can be used for specific applications where their branching structure offers advantages. |
| Zawartość tlenu | Oxygen content refers to the amount of oxygen present in the tungsten powder, typically as oxides. Excessive oxygen can affect the final properties of tungsten products. | – Low oxygen content is generally desired for most applications to ensure optimal performance. – Strict oxygen limits are often specified for high-performance applications like electronics and filaments. | |
| Gęstość kranu | Tap density is a measure of the packing density of tungsten powder achieved through a standardized tapping process. It provides an indirect measure of flowability and apparent density. | – Higher tap density indicates better packing efficiency and can be used as a quality control parameter. | – Industry standards often specify minimum tap density requirements for different tungsten powder grades. |
Wycena
Reprezentatywna cena proszku wolframowego odpowiedniego do zastosowań o wysokiej gęstości:
| Klasa | Cena |
|---|---|
| Ultrafine | $800 do $1200 za kg |
| Submikron | $500 do $900 za kg |
| Dobrze | $100 do $250 za kg |
| Średni | $50 do $150 za kg |
| Stopy ciężkie | $40 do $100 na kg |
Mniejsze rozmiary cząstek, wyższa czystość, specjalne domieszki i mniejsza ilość zwiększają koszty. Proszek z recyklingu jest tańszy.
Plusy i minusy
| Zalety | Wady |
|---|---|
| Unmatched High Melting Point: Tungsten powder boasts the highest melting point of any metal, reaching a staggering 3,422°C (6,192°F). This exceptional property allows it to excel in applications exposed to extreme temperatures, like furnace linings, rocket nozzles, and heat shields for spacecraft re-entry. | Costly Investment: Extracting and processing tungsten is a complex procedure, leading to a higher price tag compared to more common metals. This can be a significant hurdle for applications where cost is a major factor. |
| Superior Heat and Electrical Conductivity: Tungsten powder excels in conducting both heat and electricity efficiently. This makes it ideal for applications requiring efficient thermal management, like heat sinks in electronics, or electrical components like filaments in incandescent lamps and electrodes for welding. | Dense and Demanding: Tungsten’s remarkable density, a direct consequence of its tightly packed atomic structure, translates to its powder form as well. This high density can pose challenges during processing. Specialized techniques and equipment might be necessary to handle and shape tungsten powder effectively. |
| Exceptional Wear and Corrosion Resistance: Tungsten powder exhibits outstanding resistance to wear and tear, alongside exceptional corrosion resistance. This makes it perfect for applications requiring exceptional durability in harsh environments, like armor-piercing projectiles, drill bits for tough materials, and components used in chemical processing plants. | Potencjalne zagrożenia dla zdrowia: Tungsten powder, if inhaled, can irritate the lungs and potentially lead to health complications. Strict safety protocols and proper ventilation are crucial when working with tungsten powder to minimize exposure risks. |
| Tailorable Alloying Potential: Tungsten powder readily forms alloys with various metals, significantly enhancing their properties. This allows engineers to create custom-designed materials with specific combinations of strength, hardness, and heat resistance for applications like high-performance cutting tools and jet engine components. | Limited Global Supply: The primary source of tungsten is geographically concentrated, with China dominating global production. This can lead to supply chain vulnerabilities and potential price fluctuations. |
| Zastosowania biokompatybilne: Tungsten exhibits good biocompatibility, making its powder form suitable for certain medical applications. For instance, tungsten-based implants can be used for hip replacements due to their exceptional strength and wear resistance. | Specialized Suppliers: Due to the unique properties and potential safety concerns of tungsten powder, sourcing it from reputable and experienced suppliers is essential. These suppliers can provide high-quality, well-characterized powder alongside technical support to ensure safe handling and optimal performance in the desired application. |
| Emerging Applications in 3D Printing: Tungsten powder is finding new applications in the rapidly advancing field of additive manufacturing, also known as 3D printing. Its unique combination of properties makes it suitable for printing high-performance metal parts for aerospace, automotive, and medical industries. | Counterfeit Concerns: The high value of tungsten powder can attract manufacturers of counterfeit products. Working with qualified suppliers with rigorous quality control practices helps mitigate the risk of receiving inferior or impure material. |
Dostawcy
Do wiodących sprzedawców i producentów dostarczających proszki wolframu i stopów wolframu o wysokiej gęstości na całym świecie należą:
| Firma | Lokalizacje |
|---|---|
| Buffalo Tungsten | Stany Zjednoczone |
| Wolfram Company | Austria |
| Grupa Plansee | Europa |
| Midwest Tungsten | Stany Zjednoczone |
| Xiamen Tungsten | Chiny |
| JX Nippon | Japonia |
| Materiały Toshiba | Japonia |
| GTP Schaefer | Niemcy |
Korporacje te dostarczają niezawodne, światowej klasy proszki na rynki komercyjne.
Najczęściej zadawane pytania
| Pytanie | Odpowiedź |
|---|---|
| Czym jest proszek wolframowy o wysokiej gęstości? | Proszek wolframu o gęstości od 18 do 19,3 g/cm3 - najwyższej spośród wszystkich proszków metali |
| Jak wytwarzany jest proszek wolframowy o wysokiej gęstości? | Redukcja oczyszczonego tlenku wolframu połączona ze specjalistycznym mieleniem w celu uzyskania pożądanych rozmiarów cząstek |
| Do czego służy proszek wolframowy o wysokiej gęstości? | Produkcja przeciwwag, osłon przed promieniowaniem, balastu, mieszanek obciążających, elementów tłumiących drgania itp. |
| Jakie są różne odmiany proszków o wysokiej gęstości? | Czysty wolfram, wolfram domieszkowany tlenkami metali ziem rzadkich, stopy wolfram-nikiel-żelazo, ciężkie stopy wolframu itp. |
| Jakie są zalety proszku wolframowego o wysokiej gęstości? | Ekstremalna gęstość w kompaktowych objętościach, nieporównywalna z innymi proszkami; możliwość produkcji złożonych części w kształcie siatki |
| Jakie są ograniczenia proszków wolframowych podczas ich stosowania? | Stosunkowo niższa twardość niż węglika wolframu; ograniczona ciągliwość i plastyczność stanowią wyzwanie w obróbce skrawaniem |
| Jak wypada proszek wolframowy o wysokiej gęstości w porównaniu z tradycyjnymi gęstymi materiałami, takimi jak ołów? | Bezpieczniejszy niż toksyczny ołów; wyższa temperatura topnienia niż ołowiu; ekonomiczna cena w porównaniu z metalami szlachetnymi o podobnej gęstości |
Podsumowanie
Dzięki niezwykłej gęstości wśród metali elementarnych, proszek wolframowy o wysokiej czystości oferuje projektantom unikalne możliwości w zastosowaniach wrażliwych na wagę, wymagających kompaktowych profili, które wcześniej nie były możliwe. Postępy w produkcji proszku, prasowaniu, spiekaniu i przetwarzaniu wtórnym przezwyciężają ograniczenia kruchości, odblokowując szersze zastosowanie. Mieszanie i stopowanie zapewnia dodatkowe dostosowanie właściwości fizycznych w wymagających dziedzinach elektrycznych, jądrowych, motoryzacyjnych i lotniczych, w których wysoka gęstość łączy się krytycznie z wytrzymałością, twardością i rodowodem termicznym.
Dzięki zrównoważonym źródłom niezawodnych globalnych łańcuchów dostaw, projektanci wykorzystują obecnie ekstremalne gęstości proszku wolframowego w celu uzyskania precyzyjnej funkcjonalności inżynieryjnej w branżach, w których ciężkość i zwartość razem napędzają wartość. Wiodący producenci będą dążyć do przekroczenia progów gęstości powyżej 20 g/cm3 w nadchodzącej dekadzie, ponieważ wolfram nabiera większego znaczenia strategicznego.
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731