Вольфрамовый порошок высокой плотности

Оглавление

Высокая плотность вольфрамового порошка обладает наибольшей плотностью среди всех металлических порошков благодаря необычайно высокой собственной плотности вольфрама, приближающейся к плотности золота. Это уникальное свойство позволяет разрабатывать компактные и эффективные по весу компоненты в различных отраслях, используя технологии прессования и спекания тяжелых порошков.

Обзор вольфрамовый порошок

При плотности 19,3 г/см3 в твердом состоянии вольфрам обладает огромным весом в крошечном объеме. В силу этого, вольфрамовый порошок при прессовании обеспечивает непревзойденные уровни плотности, недостижимые при использовании любого другого материала. Детали, изготовленные из вольфрамового порошка высокой плотности, находят широкое применение в сложных условиях эксплуатации.

Основные факторы, способствующие использованию вольфрамового порошка высокой плотности, включают:

  • Высокая плотность, подобная драгоценным металлам, таким как золото, платина
  • Удваивает плотность по сравнению со свинцом, сталью
  • Позволяет создавать тяжелые, но компактные размеры и формы
  • Простой путь порошковой металлургии к конечным изделиям
  • Изменение свойств путем смешивания легирующих элементов
  • Возможность вторичной переработки высокоценного вольфрама

Приложения, использующие плотность, охватывают балласты, блокировку излучения, инерцию, утяжеление композитов, демпфирование вибраций и миниатюризацию компонентов.

вольфрамовый порошок

Виды вольфрамового порошка высокой плотности

Хотя все разновидности вольфрамового порошка обладают высокой плотностью, некоторые сорта и составы обеспечивают оптимальный уровень плотности после формования и спекания:

ТипОписаниеТипичная плотность
Чистый вольфрамВысокая чистота свыше 99,95% обеспечивает надежную плотность≥18 г/см
Легированный вольфрамНебольшие добавки редкоземельных оксидов, например Y2O3, повышают плотность спекания≥18,5 г/см
Вольфрам-никель-железоЛегирование Ni-Fe обеспечивает превосходную конечную плотность≥18 г/см
Вольфрамовые тяжелые сплавы90-97% W со связующими фазами Ni-Cu-Fe≥17,5 г/см
Вольфрамовые композитыСмешивается с золотом, танталом, обедненным ураном и т.д.до 21 г/см

Эти улучшенные составы расширяют возможности использования высокоэффективных материалов, выходя за рамки чистого вольфрама, и позволяют создавать индивидуальные комбинации свойств.

Состав вольфрамовый порошок

Высокочистый вольфрамовый порошок, подходящий для максимально возможной плотности, содержит более 99,95% вольфрама с незначительными остаточными примесями:

ЭлементМаксимальное содержаниеРоль
Вольфрам (Вт)99.95%Главный компонент
Углерод (C)100 стр.Ингибитор роста зерна
Кислород (O)100 стр.Поверхностный оксид
Медь (Cu)10 стр.Остаточные следовые примеси
Кремнезем (Si)20 стр.Примеси

Специализированные тяжелые сплавы имеют преднамеренные легирующие добавки, такие как никель, медь, железо и т.д., а также вольфрам для дальнейшего улучшения свойств.

Свойства вольфрамовый порошок

Вольфрамовый порошок высокой плотности позволяет изготавливать детали практически сетчатой формы, отличающиеся высокой плотностью в сочетании с полезной прочностью, твердостью и термическими свойствами.

Физические свойства

НедвижимостьЗначение
Плотность≥18 г/см3
Температура плавления3380-3410°C
ПрочностьДо 1000 МПа
Твердость≥400 VPN
Теплопроводность∼175 Вт/(м-К)
Коэффициент теплового расширения∼4,5 мкм/(м-К)

Эти характеристики обусловлены присущей вольфраму атомной структурой и делают его идеальным материалом для приложений с высокой плотностью, требующих термомеханической целостности.

Механические свойства

Тщательное прессование и спекание порошка придает ему превосходные механические свойства:

НедвижимостьЗначение
ТвердостьДо 550 VPN
Предел текучести∼900 МПа
Прочность на разрывДо 1000 МПа
Удлинение∼10% - 15%
Вязкость разрушения∼20 МПа√m
Усталостная прочность500 МПа

Легирующие элементы, такие как никель, железо и т.д., способствуют повышению пластичности, вязкости и качества обработки.

Физические атрибуты

Основные физические характеристики высокой плотности вольфрама порошок полезно для дизайнеров:

ПараметрЗначениеЕдиница
Плотность18 - 19,3г/см3
Электрическое сопротивление5.5μΩ-см
Теплопроводность170Вт/(м-К)
Температура плавления3410°C
Температура кипения5930°C
Удельная теплота132Дж/(кг-К)

Сверхвысокая температура плавления и теплопроводность обеспечивают сохранение прочности и размерной целостности при экстремальных температурах.

Производство вольфрамовый порошок

СценаОписаниеКлючевые моменты
1. Приобретение сырьяПроцесс начинается с добычи вольфрамовой руды, которая в основном состоит из вольфрамита и шеелита.* Вольфрамовые руды встречаются по всему миру, но основными производителями являются Китай, Перу и Боливия.
* Методы добычи зависят от месторождения, но общие методы включают открытую и подземную добычу.
* Добытая руда подвергается процессам дробления, измельчения и концентрации для удаления примесей и обогащения содержания вольфрама.
2. Химическая обработкаЗатем концентрированная руда превращается в промежуточное химическое соединение, пригодное для дальнейшей очистки и восстановления.* Паратунгстат аммония (APT) - наиболее широко используемый промежуточный продукт. Его получают в результате серии химических реакций, включающих выщелачивание, фильтрацию и осаждение.
* APT обладает такими преимуществами, как высокая чистота и хорошие эксплуатационные характеристики.
* В зависимости от конкретного производственного процесса могут использоваться и другие промежуточные соединения, такие как тунговая кислота или оксиды вольфрама.
3. Производство оксида высокой чистотыДальнейшие этапы очистки обеспечивают удаление оставшихся примесей и достижение желаемого уровня содержания оксида вольфрама для восстановления.* APT проходит дополнительные этапы очистки, такие как перекристаллизация или экстракция растворителем, чтобы соответствовать строгим требованиям чистоты при производстве вольфрамового порошка.
* Оксиды вольфрама, такие как WO3 (триоксид вольфрама) или WO2 (диоксид вольфрама), часто являются конечным продуктом этой стадии.
* Выбор оксида и его специфические характеристики могут повлиять на конечные свойства вольфрамового порошка.
4. Восстановление водородаОчищенный оксид вольфрама затем восстанавливается до порошка металлического вольфрама с помощью газообразного водорода в печи с контролируемой температурой.* Этот этап является основой производства вольфрамового порошка. Водород действует как восстановитель, отнимая кислород у оксида вольфрама и оставляя после себя частицы чистого металла вольфрама.
* Процесс восстановления происходит в толкательных или вращающихся печах при точно контролируемых температурах (обычно от 600°C до 1100°C) и скорости потока водородного газа.
* Тщательный контроль этих параметров имеет решающее значение для достижения желаемых свойств вольфрамового порошка, таких как размер частиц, морфология и чистота.
5. Классификация и отделка порошковВольфрамовый порошок, полученный в восстановительной печи, подвергается дальнейшей обработке для достижения конечных желаемых характеристик.* Порошок просеивается и классифицируется для получения определенного распределения частиц по размерам. Для различных областей применения требуются порошки с различными размерами и морфологией частиц.
* Для дальнейшего уточнения размера и формы частиц могут использоваться дополнительные процессы, такие как измельчение или гранулирование.
* Порошок также может быть подвергнут дегазации для удаления остаточного водорода, образовавшегося в процессе восстановления.
6. Контроль качестваНа протяжении всего производственного процесса осуществляется строгий контроль качества, чтобы гарантировать соответствие готового вольфрамового порошка всем необходимым спецификациям.* Химический анализ определяет элементный состав и чистоту порошка.
* Распределение частиц по размерам и морфология анализируются с помощью таких методов, как лазерная дифракция и электронная микроскопия.
* Другие испытания позволяют оценить такие свойства, как плотность, текучесть и способность к спеканию.
* Поддержание постоянного качества очень важно для производительности вольфрамовых изделий, изготовленных из порошка.

Приложения вольфрамовый порошок

КатегорияПриложениеЗадействованная недвижимостьПримеры
Промышленность и производствоОбработка и режущие инструментыЧрезвычайная твердость, износостойкость- Сверла - Фрезерные пластины - Концевые фрезы - Токарные инструменты
Штампы и пресс-формыВысокая температура плавления, термическая стабильность- Экструзионные фильеры для проволоки и нитей - Штампы для горячего тиснения - Инструменты для литья пластмасс под давлением
ЭлектродыВысокая температура плавления, хорошая электропроводность- Электроды для сварки в инертном газе (TIG) - Электроды для контактной сварки
Пленки и нагревательные элементыВысокая температура плавления, хорошая электропроводность- Нити накаливания ламп - Нагревательные элементы печей
КатализаторыВысокая площадь поверхности, способность способствовать химическим реакциям- Катализаторы производства аммиака - Катализаторы переработки углеводородов
Пигменты и покрытияВысокая плотность, непрозрачность для рентгеновских лучей- Радиационная защита для медицинского оборудования - рентгеноконтрастные вещества
Электротехника и электроникаЭлектрические контакты и переключателиВысокая температура плавления, хорошая электропроводность, дугостойкость- Контакты реле - Контакты автоматического выключателя - Контакты высоковольтного распределительного устройства
ТеплоотводыВысокая теплопроводность- Рассеивание тепла электронных компонентов
Производство полупроводниковВысокая плотность, устойчивость к травлению- Вольфрамовые пробки и отверстия в интегральных схемах - Затворные электроды в транзисторах
Потребительские товарыСпортивные товары (Клюшки для гольфа, рыболовные грузила)Высокая плотность для распределения веса- Утяжелители для гольф-клуба для улучшения замаха - Рыболовные грузила для более глубокого и быстрого погружения
Демпфирование вибрацииВысокая плотность- Демпферы в теннисных ракетках и снаряжении для стрельбы из лука - Демпферы вибрации в машинах
Расширенные приложенияАддитивное производство (3D-печать)Мелкий размер частиц, хорошая текучесть- 3D-печатные компоненты для аэрокосмической и автомобильной промышленности - Медицинские имплантаты
Атомная энергияВысокая температура плавления, поглощение нейтронов- Управляющие стержни в ядерных реакторах - Экранирование ядерных отходов
Военное дело и оборонаБронебойные пенетраторыВысокая плотность, исключительная твердость

Технические характеристики

Определены основные параметры порошка вольфрама высокой плотности:

Степени вольфрамового порошка

Назначение классаСредний размер частиц (микрон)Чистота (минимум % вольфрама)Приложения
Ультратонкий вольфрамовый порошок< 1.0≥ 99.95- Покрытия, наносимые методом термического напыления, для лопаток турбин и других областей применения, подверженных высокому износу, благодаря отличной спекаемости и текучести.
1.0 – 3.0≥ 99.95- Алмазные инструменты с превосходной износостойкостью и остротой для резки и шлифовки твердых материалов.
3.0 – 5.0≥ 99.9- Электронные подложки с минимальным содержанием примесей для обеспечения высокой электропроводности и термостабильности интегральных схем.
Тонкий вольфрамовый порошок5.0 – 10.0≥ 99.5- Режущие инструменты из цементированного карбида, обеспечивающие хороший баланс между твердостью, вязкостью и сопротивлением разрушению, предназначены для обработки различных материалов.
10.0 – 15.0≥ 99.0- Электроконтакты для тяжелых условий эксплуатации, требующие высокой температуры плавления, дугостойкости и электропроводности в силовых коммутационных устройствах.
15.0 – 22.0≥ 98.5- Электроды для сварки вольфрамовым инертным газом (TIG) благодаря их способности создавать стабильную дугу и концентрированное тепло.
Средний вольфрамовый порошок22.0 – 32.0≥ 98.0- Проникающие снаряды и снаряды кинетической энергии, использующие высокую плотность вольфрама для превосходного проникновения в броню.
32.0 – 45.0≥ 97.0- Радиационные экранирующие материалы в медицинском оборудовании и ядерных установках благодаря способности вольфрама поглощать рентгеновское и гамма-излучение.
Крупнозернистый вольфрамовый порошок45.0 – 75.0≥ 96.0- Балластные грузы для противовесов и гасителей вибрации, использующие высокую плотность вольфрама для компактности и эффективности.
> 75.0≥ 95.0- Дробеструйное упрочнение Средство для поверхностного упрочнения металлических деталей в процессе холодной обработки.

Стандарты вольфрамового порошка

НедвижимостьОписаниеВажностьТипичные стандарты
ЧистотаЧистота вольфрамового порошка означает процентное содержание металлического вольфрама (W), присутствующего в порошке по весу. Примеси могут существенно влиять на физико-механические свойства вольфрамовых изделий.Более высокая чистота обычно приводит к улучшению характеристик в тех областях применения, которые зависят от таких свойств, как электропроводность, температура плавления и прочность. Однако чрезвычайно высокая чистота не всегда является необходимой или экономически выгодной.Высокая чистота (99,9% W и выше): Используется в электронике, нитях и электродах, где важна отличная электропроводность.
Стандартная чистота (99,5% W - 99,9% W): Подходит для различных применений, таких как режущие инструменты из цементированного карбида, теплоотводы и радиационная защита.
Низкая чистота (ниже 99,5% W): Используется в некоторых специфических областях, например, для наполнения пластмасс или как сырье для дальнейшей очистки.
Размер и распределение частицРазмер частиц относится к среднему диаметру отдельных частиц вольфрама в порошке. Распределение частиц по размерам описывает вариации размеров частиц в образце порошка.Размер и распределение частиц существенно влияют на процесс обработки и конечные свойства вольфрамовых изделий. Например, более мелкие частицы могут обеспечить лучшую спекаемость, но могут быть более сложными в обработке.Порошки микронного размера (1 - 50 микрон): Обычно используется для производства цементированного карбида, термического напыления и аддитивного производства.
Субмикронные порошки (менее 1 микрона): Используется в областях, требующих высокой площади поверхности, таких как катализаторы и проводящие покрытия.
Нанопорошки (менее 100 нанометров): Развивающаяся область с потенциальными приложениями в электронике и композитных материалах.
Кажущаяся плотностьКажущаяся плотность представляет собой вес вольфрамового порошка на единицу объема, учитывая пространство между частицами. Она влияет на то, сколько порошка может быть упаковано в форму, и на конечную плотность спеченного продукта.Более высокая кажущаяся плотность позволяет более эффективно использовать порошок и может привести к получению более плотных конечных продуктов с улучшенными механическими свойствами.Порошки высокой плотности (>10 г/см³): Используется в областях, требующих высокой прочности и износостойкости, например, в инструментах из цементированного карбида.
Порошки стандартной плотности (7 - 10 г/см³): Обычно используется для различных целей, где требуется баланс между плотностью и легкостью обработки.
Порошки с низкой плотностью (<7 г/см³): Может использоваться в тех случаях, когда важна неплотная упаковка или текучесть, например, в некоторых процессах термического напыления.
ТекучестьТекучесть означает легкость, с которой вольфрамовый порошок может перемещаться и пересыпаться. Она имеет решающее значение для эффективного обращения и обработки в различных областях применения.Хорошая текучесть обеспечивает плавную подачу порошка в оборудование и минимизирует сегрегацию частиц разного размера внутри порошка.Свободнолетящие порошки: Достигается за счет специфического распределения частиц по размерам и обработки поверхности для минимизации взаимодействия частиц с частицами.
Добавки: Может использоваться для улучшения текучести за счет снижения трения между частицами.
МорфологияМорфология относится к форме и виду отдельных частиц вольфрама.Морфология частиц может влиять на поведение упаковки, характеристики спекания и конечную микроструктуру вольфрамовых изделий.Сферические порошки: Обладают хорошей плотностью упаковки и текучестью.
Угловые порошки: В процессе спекания может образовываться более плотная сеть, что потенциально приводит к повышению прочности.
Дендритные порошки: Могут использоваться в специфических областях применения, где их разветвленная структура дает преимущества.
Содержание кислородаСодержание кислорода относится к количеству кислорода, присутствующего в вольфрамовом порошке, обычно в виде оксидов. Избыток кислорода может повлиять на конечные свойства вольфрамовых изделий.- В большинстве случаев для обеспечения оптимальной производительности требуется низкое содержание кислорода.
Строгие ограничения по кислороду часто используются для высокопроизводительных приложений, таких как электроника и нити.
Плотность отводаПлотность отвода - это мера плотности упаковки вольфрамового порошка, достигаемая с помощью стандартизированного процесса отвода. Он обеспечивает косвенную меру текучести и кажущейся плотности.- Более высокая плотность крана указывает на более высокую эффективность упаковки и может использоваться в качестве параметра контроля качества.- В промышленных стандартах часто указываются минимальные требования к плотности крана для различных сортов вольфрамового порошка.

Ценообразование

Представитель цены на вольфрамовый порошок подходит для высокой плотности использования:

КлассЦена
Сверхтонкий$800 - $1200 за кг
Субмикронный$500 - $900 за кг
Fine$100 - $250 за кг
Средний$50 - $150 за кг
Тяжелые сплавы$40 - $100 за кг

Меньший размер частиц, высокая чистота, специальные легирующие добавки и меньшее количество увеличивают стоимость. Порошок из переработанного лома стоит дешевле.

Плюсы и минусы

ПреимуществаНедостатки
Непревзойденно высокая температура плавления: Вольфрамовый порошок имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, достигая ошеломляющих 3 422°C (6 192°F). Это исключительное свойство позволяет использовать его в областях, подверженных воздействию экстремальных температур, таких как футеровка печей, сопла ракет и тепловые экраны для входа в атмосферу космических кораблей.Дорогостоящие инвестиции: Добыча и обработка вольфрама - сложная процедура, что приводит к более высокой цене по сравнению с более распространенными металлами. Это может стать серьезным препятствием для приложений, где стоимость является основным фактором.
Превосходная тепло- и электропроводность: Вольфрамовый порошок отлично проводит тепло и электричество. Это делает его идеальным для приложений, требующих эффективного терморегулирования, таких как радиаторы в электронике, или электрические компоненты, такие как нити накаливания в лампах накаливания и электроды для сварки.Плотный и требовательный: Удивительная плотность вольфрама, являющаяся прямым следствием его плотно упакованной атомной структуры, распространяется и на его порошковую форму. Такая высокая плотность может создавать проблемы при обработке. Для эффективной обработки и придания формы вольфрамовому порошку могут потребоваться специализированные технологии и оборудование.
Исключительная износостойкость и коррозионная стойкость: Вольфрамовый порошок обладает исключительной износостойкостью, а также исключительной коррозионной стойкостью. Это делает его идеальным для применений, требующих исключительной долговечности в жестких условиях, таких как бронебойные снаряды, сверла для прочных материалов и компоненты, используемые на химических заводах.Потенциальные риски для здоровья: Вольфрамовый порошок при вдыхании может вызвать раздражение легких и потенциально привести к осложнениям со здоровьем. Строгие протоколы безопасности и надлежащая вентиляция имеют решающее значение при работе с вольфрамовым порошком, чтобы свести к минимуму риск воздействия.
Потенциал индивидуального легирования: Вольфрамовый порошок легко образует сплавы с различными металлами, значительно улучшая их свойства. Это позволяет инженерам создавать индивидуальные материалы с особым сочетанием прочности, твердости и жаропрочности для таких применений, как высокопроизводительные режущие инструменты и компоненты реактивных двигателей.Ограниченное глобальное предложение: Основной источник вольфрама географически сконцентрирован, и доминирующее положение в мировом производстве занимает Китай. Это может привести к уязвимости цепочки поставок и потенциальным колебаниям цен.
Биосовместимые приложения: Вольфрам обладает хорошей биосовместимостью, что делает его порошковую форму пригодной для некоторых медицинских применений. Например, имплантаты на основе вольфрама могут использоваться для замены тазобедренного сустава благодаря их исключительной прочности и износостойкости.Специализированные поставщики: Из-за уникальных свойств и потенциальных проблем с безопасностью вольфрамового порошка, его закупка у авторитетных и опытных поставщиков имеет большое значение. Такие поставщики могут предоставить высококачественный порошок с хорошими характеристиками, а также техническую поддержку для обеспечения безопасного обращения и оптимальной производительности в желаемом применении.
Новые приложения в 3D-печати: Вольфрамовый порошок находит новые применения в быстро развивающейся области аддитивного производства, известной также как 3D-печать. Уникальное сочетание его свойств позволяет использовать его для печати высокопроизводительных металлических деталей для аэрокосмической, автомобильной и медицинской промышленности.Проблемы с подделками: Высокая стоимость вольфрамового порошка может привлечь производителей контрафактной продукции. Работа с квалифицированными поставщиками с жесткой практикой контроля качества позволяет снизить риск получения некачественного или загрязненного материала.

Поставщики

Известные торговцы и производители, поставляющие высокой плотности вольфрама и вольфрамового сплава порошки глобально включают:

КомпанияМеста
Буйволиный вольфрамСоединенные Штаты
Компания ВольфрамАвстрия
Группа PlanseeЕвропа
Вольфрам Среднего ЗападаСоединенные Штаты
Сямыньский вольфрамКитай
JX NipponЯпония
Материалы ТошибаЯпония
GTP ШеферГермания

Эти корпорации поставляют надежные порошки мирового класса на коммерческие рынки.

порошок вольфрама высокой плотности

Вопросы и ответы

ВопросОтвечать
Что такое вольфрамовый порошок высокой плотности?Вольфрамовый порошок, обладающий плотностью от 18 до 19,3 г/см3 - самой высокой среди всех металлических порошков
Как производится вольфрамовый порошок высокой плотности?Сокращение очищенного оксида вольфрама в сочетании со специализированным измельчением для получения частиц желаемого размера
Для чего используется вольфрамовый порошок высокой плотности?Изготовление противовесов, радиационной защиты, балласта, утяжелителей, компонентов для гашения вибрации и т.д.
Какие существуют разновидности порошков высокой плотности?Чистый вольфрам, легированный вольфрам с редкоземельными оксидами, сплавы вольфрама с никелем и железом, тяжелые сплавы вольфрама и т.д.
Каковы преимущества вольфрамового порошка высокой плотности?Чрезвычайная плотность в компактных объемах, не сравнимая с другими порошками; возможность изготовления сложных деталей в форме сетки
Каковы ограничения вольфрамовых порошков при их использовании?Относительно более низкая твердость по сравнению с карбидом вольфрама; ограниченная вязкость и пластичность создают проблемы при обработке
Как вольфрамовый порошок высокой плотности сравнивается с традиционными плотными материалами, такими как свинец?Безопаснее токсичного свинца; температура плавления выше, чем у свинца; экономически выгодная цена по сравнению с драгоценными металлами с аналогичной плотностью

Резюме

Обладая необычайной плотностью среди элементарных металлов, порошок вольфрама высокой чистоты предлагает дизайнерам уникальные возможности для чувствительных к весу приложений, требующих компактных профилей, недостижимых ранее. Достижения в производстве порошка, прессования, спекания и вторичной обработки преодолеть ограничения хрупкости разблокировать более широкое использование. Смешивание и легирование обеспечивает дополнительную настройку физических свойств в сложных электрических, ядерных, автомобильных и аэрокосмических областях, где высокая плотность сочетается критически с прочностью, твердостью и тепловой родословной.

Поскольку устойчивые источники поддерживают надежные глобальные цепочки поставок, разработчики теперь используют экстремальные значения плотности вольфрамового порошка для обеспечения функциональности точного машиностроения в отраслях, где тяжесть и компактность вместе определяют ценность. В ближайшее десятилетие ведущие производители будут стремиться преодолеть порог плотности выше 20 г/см3, поскольку вольфрам приобретает все большее стратегическое значение.

узнать больше о процессах 3D-печати

Поделиться

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта

MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.

Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!

Похожие статьи

Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции

Получить последние продукты и прайс-лист