钨粉的粒度控制

钨粉的粒度影响粉末的加工成形性能、烧结收缩系数和产品最终性能。比如硬质合金的性能(硬度、磁性、强度等)与WC相的晶粒有很大关系。WC相的粒度则很大程度取决于碳化前钨粉的性能。
 
目前主流的W粉颗粒度划分,采用干筛分方法和费氏法(FSSS)测定:
特粗颗粒:平均粒度>30μm;
粗颗粒:平均粒度10-30μm;
中颗粒:平均粒度3-10μm;
细颗粒:平均粒度0.5-3μm;
超细颗粒:平均粒度<0.5μm。
 
钨粉颗粒长大机理,主要有两种:
1、氧化钨水合物的挥发与沉积,如图所示 
水蒸汽分压影响机理图片
 
2、氧化-还原反应:细颗粒钨粉比表面积大,表面活性大,容易被H2O氧化,反应示:
细颗粒钨粉:W+4H2O(g)→WO2(OH)2(g)+3H2
粗颗粒钨粉:WO2(OH)2(g)+3H2→W+4H2O(g)
结果就是部分细颗粒钨粉逐步消失,而粗颗粒逐步长大。
其中机理1起着主导作用。总结起来就可以概括为:
提高料层中H2O蒸气压的因素均可增大钨粉粒度;
降低料层中H2O蒸气压的因素均可减少钨粉粒度;
 
通过机理分析及生产实际,总结出在钨粉生产中影响钨粉粒度及分布的影响因素有很多,主要有以下几种:
1、还原温度
还原温度越高,气相迁移越剧烈,反应速度越快,再结晶过程更容易产生,钨粉粒度越粗。
2、通氢方向
顺氢方向推舟时,首先接触的是新鲜的干氢,氢气较为充足,应形成高分散的WO2晶粒,反应式为WO2.9→WO2→α-W。
逆氢操作时,蓝钨首先与湿氢接触,产生较多的WO2.72,易形成较粗的WO2晶粒,导致还原的钨粉变粗,反应式为WO2.9→WO2.72→WO2→α-W。
即顺氢操作更利于细颗粒钨粉的制取,逆氢操作更利于粗颗粒钨粉的制取。
3、杂质
碱金属促进钨粉颗粒长大;
Al抑制钨粉颗粒长大;
Ca、Mg、Si对粒度无明显作用。
4、H2的流速和分压
H2流速升高,还原速度提高;
H2分压提高,还原速度提高。
5、水蒸气分压
细颗粒钨粉比表面积大,表面活性大,容易被H2O氧化,结果就是部分细颗粒钨粉逐步消失,而粗颗粒逐步长大。
细颗粒钨粉:W+4H2O(g)→WO2(OH)2(g)+3H2
粗颗粒钨粉:WO2(OH)2(g)+3H2→W+4H2O(g)
提高料层中水蒸气分压,可增大钨粉粒度,
6、氧含量
钨粉粒度与氧含量有关。如费氏粒度为0.8-3μm的钨粉,氧含量不大于0.3%。
 
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