Технологии производства сферического вольфрамного порошка: методы, преимущества и применение

Сферический вольфрамный порошок обладает превосходной текучестью и высокой насыпной плотностью, что делает его незаменимым для термического напыления, пористых сред, фильтрации, ракетных двигателей и порошковой металлургии. В следующих разделах описаны наиболее распространенные производственные методы, их сильные стороны и типичные области применения.

1. Метод дугового распыления (Arc Spray Gun): Обычная сварка постоянным током запитывает дуговой распылитель S(3)P-3, где два вольфрамных провода скрещиваются для создания дуги. Сжатый воздух распыляет расплавленный поток на капли, которые остывают в сферические частицы. Оборудование недорого, но процесс дает нестабильное качество продукта и не подходит для крупносерийного производства.
2. Плазменный метод: Вольфрамный порошок подают в высокотемпературную плазменную струю, расплавляя поверхности частиц до капель. Поверхностное натяжение заставляет капли принимать форму, близкую к идеальной сфере, перед быстрой закалкой. Этот метод обеспечивает высокую чистоту, отличную сферичность и низкую стоимость на единицу объема.
3. Метод парового осаждения: Разработан в 1963 году, эта техника конвертирует WF₆ в сферические вольфрамные порошки размером от 40 мкм до 650 мкм. Несмотря на потенциал для крупных частиц, процесс еще не достиг коммерческой жизнеспособности.
4. Метод сильного окисления-редукции: Частичное окисление вольфрамного порошка при контролируемой температуре, времени и воздушной атмосфере производит комплексный оксид вольфрама с мелкодисперсной структурой и высокой удельной поверхностью. Последующая редукция удаляет оксидные углы, оставляя сферический вольфрам. Процесс использует обычное оборудование, сохраняя низкие производственные затраты, но распределение размера частиц узкое.
5. Циклический редокс-метод аммиачного паравульфратата: Ультрачистый аммиачный паравульфрат кальцинируют в аргоне, получая фиолетовый вольфрам, который водородом редуцируют до чистоты 99,99 % и окисляют до WO₃. WO₃ затем снова водородом редуцируют для получения субмикронных сфер. Маршрут длинный, чувствителен к параметрам и пока не масштабируем промышленно.
6. Ультразвуковой метод перемешивания-сушки-редукции: Насыщенный раствор аммиачного вольфратата ультразвуковыми смешивают с диспергантом, затем осаждают кислотой. Осадок фильтруют, сушат, дробят и наконец водородом редуцируют. Этот путь также страдает от продолжительного времени обработки, сложного управления параметрами и значительных жидких отходов.

Заключение

Понимание этих производственных маршрутов позволяет производителям выбирать наиболее подходящий метод для своих потребностей. Для более глубоких знаний о вольфраме и других рефрактарных металлах рекомендуем изучить ресурсы Advanced Refractory Metals (ARM).

Компания ARM, базирующаяся в Лейк-Форест, Калифорния, является мировым лидером в производстве и поставках высококачественных рефрактарных металлов и сплавов, включая вольфрам, молибден, тантал, рений, титан и цирконий, по конкурентным ценам.