Вольфрамовый порошок: типы, установка, выбор

Вольфрамовый порошок представляет собой мелкодисперсный порошок серого цвета, изготовленный из металлического вольфрама. Он обладает уникальными свойствами, которые делают его полезным во многих промышленных и коммерческих областях. В данном руководстве представлен полный обзор вольфрамового порошка, методов его производства, областей применения, поставщиков, стоимости и т.д.

Обзор вольфрамового порошка

Вольфрамовый порошок, также известный как металлический порошок вольфрама или порошок Вольфрама, представляет собой частицы чистого элементарного вольфрама микронного размера. Он представляет собой серо-черный порошок, тяжелый и зернистый на ощупь.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, обладает исключительной плотностью и твердостью. Это придает вольфрамовому порошку отличные высокотемпературные свойства, а также износостойкость, твердость и долговечность. В то же время его можно легировать другими металлами или придавать ему форму с помощью методов порошковой металлургии.

К основным свойствам и характеристикам вольфрамового порошка относятся:

• Высокая плотность - 19,3 г/см3, почти в два раза больше, чем у свинца
• Высокая температура плавления - 3422°C, самая высокая среди всех металлов
• Низкий коэффициент теплового расширения
• Отличная тепло- и электропроводность
• Устойчивость к износу, эрозии и дуге
• Биосовместимы и нетоксичны в чистом виде
• Серовато-черный цвет с металлическим блеском

Вольфрамовый порошок выпускается в виде частиц различного размера - от 1 до 150 мкм. Форма частиц может быть сферической, чешуйчатой или неправильной. Более мелкие порошки обеспечивают более равномерное смешивание и лучшую плотность. Крупные частицы предпочтительнее для таких применений, как вольфрамовые грузила.

Основным технологическим процессом, используемым для получения вольфрамового порошка, является водородное восстановление оксидов вольфрама. Чистые порошки вольфрама имеют яркий серебристо-серый цвет, а нечистые - коричневый или черный.

Применение и использование вольфрамового порошка

Вольфрамовый порошок находит широкое применение в следующих основных отраслях:

Вооруженные силы и оборона

• Вольфрамовые сплавы в пенетраторах кинетической энергии, бронебойных боеприпасах, грузиках в ракетах и снарядах
• Шарики и дротики из карбида вольфрама в противотанковых боеприпасах
• Радиационная защита в ядерных реакторах

Автомобильная промышленность

• Вольфрамовые нити в лампах накаливания и светильниках
• Контактные площадки и электрические компоненты, выдерживающие воздействие электрической дуги
• Шарикоподшипники из карбида вольфрама и другие износостойкие детали
• Вольфрамовые сплавы для деталей двигателей, таких как клапаны и турбокомпрессоры
• Противовесы и компоненты виброгашения

Производство

• Режущий инструмент, штампы, пуансоны из карбида вольфрама
• Вольфрамовые электроды для сварки
• Добавляется в сталь для получения быстрорежущих инструментальных сталей
• Компоненты для электрических контактов и резистивного нагрева
• Металлические выпарные лодки и тигли

Электроника

• Радиаторы и компоненты терморегулирования для полупроводников
• Лодочки для осаждения паров и нагревательные элементы
• Полевые эмиссионные наконечники, эмиттеры электронов и катоды
• Контакты, разъемы и токоподводящие провода
• Радиационная защита

Здравоохранение

• Коллиматоры, фильтры и защитные экраны из плотного вольфрамового сплава для рентгеновских аппаратов и лучевой терапии рака
• Порошок вольфрама в смеси с полимерами для получения плотных композитов для радиационной защиты
• Балластные грузы для медицинского оборудования
• Компоненты для медицинских имплантатов, таких как стенты и костные винты

Другие приложения

• Противовесы из вольфрамового сплава для таких применений, как клюшки для гольфа, кили яхт, лопасти вертолетных винтов
• Утяжелители для спортивного инвентаря, такого как дротики, шары для боулинга, головки клюшек для гольфа
• Рыболовные приманки, приманки для подводной охоты
• Ювелирные компоненты
• Балласт в автотранспортных средствах

Виды вольфрамовых порошков

Вольфрамовый порошок выпускается в виде различных марок, классифицируемых по размеру частиц, форме, степени чистоты, плотности порошка и назначению:

Технические характеристики вольфрамового порошка

Вольфрамовый порошок для промышленного применения должен отвечать ряду физических, химических и морфологических характеристик, соответствующих международным стандартам ISO, ASTM, DIN, JIS, GB и ГОСТ:

Оптимальные характеристики порошка, такие как гранулометрический состав, морфология, кажущаяся плотность и плотность отвода, зависят от требований к прессованию и спеканию конечного компонента. Индивидуальные смеси вольфрамовых порошков разрабатываются с учетом требований каждого конкретного применения.

Стандарты проектирования и инжиниринга

Компоненты порошковой металлургии вольфрама разрабатываются в соответствии с различными международными стандартами, регламентирующими состав, производство, контроль качества и применение:

Производители компонентов и порошков обеспечивают соответствие действующим стандартам по химическому составу, микроструктуре, механическим свойствам, неразрушающему контролю, обеспечению качества и др.

Производство и изготовление

Металлический порошок вольфрама получают главным образом путем водородного восстановления оксидов вольфрама:

Порошок оксида вольфрама + водород → Порошок вольфрама + водяной пар

Это экзотермический процесс, осуществляемый при температуре 700-1000°С в атмосфере водорода в специализированных восстановительных печах.

Основными этапами производства вольфрамового порошка являются:

1. Горнодобывающая промышленность - Вольфрамовые руды, такие как вольфрамит и шеелит, добываются, дробятся, измельчаются и концентрируются методом пленочной флотации с получением паратунгстата аммония (APT).
2. Преобразование в оксиды - APT термически разлагается до триоксида вольфрама (WO3), который измельчается в мелкий желто-коричневый порошок.
3. Восстановление водорода - Порошок WO3 подвергается восстановлению сухим газообразным водородом в толкательной, ленточной или ротационной печи при температуре до 1000°С.
4. Фрезерование и классификация - Восстановленный порошок вольфрама измельчается в шаровых мельницах, классифицируется по размерам частиц и подвергается дальнейшей обработке.
5. Смешивание и уплотнение - Порошки смешиваются, смазываются, прессуются в "зеленые" преформы и спекаются в готовые детали.

Высокочистые марки могут подвергаться дополнительной водородной или вакуумной дегазации для снижения уровня примесей. Фасонные и поверхностно обработанные порошки изготавливаются с использованием специальных технологий. Морфология, распределение по размерам, чистота и химический состав порошка строго контролируются для удовлетворения потребностей каждого применения.

Поставщики и ценообразование

К числу ведущих мировых поставщиков вольфрамового порошка относятся:

Цена на вольфрамовый порошок зависит от таких факторов, как:

• Чистота - Диапазон от US$50/кг для вольфрама 97% до более $1000/кг для ультратонких порошков 99,995%
• Размер частиц - Ультратонкий порошок US$100/кг, порошок микронного размера US$30-60/кг, грубые сорта дешевле
• Количество - Цены ниже на оптовые партии в тоннах
• Свойства порошка - Сферические и высокоплотные предпочтительнее по стоимости прессования
• Консистенция продукта - Устоявшиеся мировые бренды устанавливают более высокие цены

Ценовые диапазоны:

• Низкий уровень: $30-$50 за кг
• Средний сорт: $50-$150 за кг
• Высокая чистота/производительность: $150-$1000 за кг

Свяжитесь с ведущими поставщиками, чтобы получить точные ценовые предложения, исходя из ваших спецификаций и объемов закупок.

Как выбрать поставщиков вольфрамового порошка

Вот советы по выбору надежных производителей и поставщиков вольфрамового порошка:

• Изучите информацию о компании, в том числе о стаже работы, репутации и клиентах
• Убедитесь, что они могут подбирать характеристики порошка в соответствии с вашими требованиями
• Обратите внимание на стабильное качество, тщательное тестирование и сертификацию по стандарту ISO 9001
• Оценить их производственные мощности и способность увеличить объемы поставок в случае необходимости
• Учитывайте местоположение и логистику для эффективной доставки на ваши объекты
• Запрашивать образцы для проверки качества порошка перед крупными закупками
• Сравнение цен различных поставщиков для определения экономической эффективности
• Обеспечение высокой чистоты, надежности и стабильности продукции от партии к партии
• Проверьте сроки выполнения заказа и наличие запасов, чтобы избежать их отсутствия на складе
• Оцените гибкость при выполнении небольших тестовых заказов или срочных запросов
• Рассмотрим дополнительные услуги, такие как смешивание, химический анализ и индивидуальная упаковка

Руководство по установке и эксплуатации

Хранение и обращение

• Хранить вольфрамовый порошок в чистой, сухой, герметичной таре вдали от влаги, искр и пламени
• При хранении более 6 месяцев используйте инертный газ.
• Ограничить воздействие воздуха для минимизации окисления
• Обеспечение надлежащей вентиляции и систем пылеулавливания
• Избегайте загрязнения грязью, маслами или другими порошковыми примесями
• Работайте с чистыми совками и инструментами; используйте СИЗ, такие как маски, перчатки, защитные очки
• Предотвращение накопления порошка на поверхностях для минимизации риска взрыва пыли

Обработка и эксплуатация

• Смазывание порошка стеаратами или восками перед уплотнением
• Для прессования используйте штампы из инструментальной стали или твердого сплава, смазанные стеаратом цинка
• Уплотнение порошка с помощью плавных движений пресса при оптимальном давлении
• Для спекания используются водородные или вакуумные печи и контролируемые профили нагрева
• Соблюдайте рекомендуемые температуры и время спекания в зависимости от марки порошка
• Медленное охлаждение спеченных деталей в печи в инертной атмосфере
• При необходимости могут быть использованы дополнительные этапы, такие как инфильтрация, термообработка или HIP
• Соблюдайте меры предосторожности при работе с порошком и обслуживании оборудования

Техническое обслуживание

• Периодически осматривайте контейнеры с порошком и места хранения на предмет повреждений или утечек
• Пролитый порошок немедленно убирать во избежание накопления мелких частиц
• Отработанный вольфрамовый порошок и отходы безопасно утилизировать как опасные промышленные отходы
• Регулярная очистка штампов, пуансонов и другой оснастки порошкового пресса
• Смазка и техническое обслуживание прессов в соответствии с инструкциями производителя
• Соблюдайте рекомендованные графики технического обслуживания и калибровки печи

Плюсы и минусы использования вольфрамового порошка

Преимущества:

• Отличные высокотемпературные свойства благодаря высокой температуре плавления
• Износостойкость и коррозионная стойкость обеспечивают длительный срок службы компонентов
• Очень высокая плотность придает тяжесть и инерционность
• Биосовместимы и нетоксичны в чистом виде
• Хорошая тепло- и электропроводность
• Низкий коэффициент теплового расширения
• Может легироваться для оптимизации таких свойств, как твердость
• Порошковая металлургия позволяет изготавливать детали сложной формы
• Переработка с целью извлечения вольфрама

Недостатки:

• Дороговизна по сравнению с другими металлическими порошками
• Ограниченные мировые поставки и концентрация производства в Китае
• Хрупкие без модификации, требуют легирования или спекания
• Сложность обработки в полностью спеченном состоянии
• Высокая температура плавления делает производство энергоемким
• Более низкая пластичность и ударная вязкость по сравнению со сталью
• Склонны к окислению при повышенных температурах
• Восприимчивость к загрязнению в процессе обработки

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос: Какие существуют различные марки вольфрамового порошка?

О: Основные марки классифицируются по размеру частиц (ультратонкие, тонкие, средние, крупные), чистоте (от 99,9% до 99,995%), форме порошка (сферический, неправильный, хлопьевидный) и конечному назначению (общего применения, прессования, сварки и т.д.).

Вопрос: Какой размер частиц лучше всего подходит для прессования и спекания?

О: Оптимальным является бимодальное смешение более мелкого (1-10 мкм) и более крупного (10-40 мкм) порошка, что улучшает текучесть порошка и плотность зеленой массы. Можно также использовать сверхтонкий порошок.

Вопрос: Каково влияние примесей в вольфрамовом порошке?

О: Такие примеси, как углерод, кислород, медь и железо, могут ухудшать свойства. Сверхвысокочистые сорта содержат меньше примесей, что позволяет использовать их в сложных условиях.

Вопрос: Как происходит прессование и спекание вольфрамового порошка?

О: Порошок прессуется в пресс-форму под высоким давлением, затем спекается при температуре около 2000°C в атмосфере водорода или вакуума.

Вопрос: Какие легирующие элементы могут быть добавлены в вольфрамовый порошок?

О: Для повышения прочности, пластичности и других свойств вольфрам легируется такими элементами, как никель, железо, кобальт, медь и рений.

Вопрос: Каковы рекомендуемые правила хранения вольфрамового порошка?

A: Хранить в закрытой таре в чистом, сухом, защищенном от влаги и загрязнений месте. Ограничьте воздействие воздуха. При длительном хранении свыше 6 месяцев используйте инертный газ.

Вопрос: Как перерабатывается и повторно используется вольфрамовый порошок?

О: Лом порошка и твердый вольфрам могут быть переработаны путем дробления, измельчения, смешивания и повторного прессования в новые продукты. При этом ухудшения свойств не происходит.

Вопрос: Каковы основные области применения тяжелых сплавов на основе вольфрама?

О: Компоненты военного и оборонного назначения, такие как пенетраторы кинетической энергии, радиационная защита, противовесы, балластные грузы, демпфирование вибраций в аэрокосмической и автомобильной промышленности и т.д.

Вопрос: В чем преимущества использования вольфрама по сравнению с обедненным ураном?

О: Вольфрам нерадиоактивен, безопасен в обращении, не вызывает много споров, его легче достать, чем обедненный уран, при этом он обладает аналогичной плотностью.

узнать больше о процессах 3D-печати