钨粉粉末状的金属钨,是制备钨加工材、钨合金和钨制品的原料。

中文名

钨粉

外文名

Tungsten powder

外观

粉末状

粒度

0.4~30微米

性质

钨粉

为有金属光泽的灰黑色金属(体心立方结晶)。熔点3400℃。沸点5555 ℃。钨的硬度是金属中最硬的,经过烧结的钨条的硬度为200~250,经过旋锤的钨棒为350~400。溶于硝酸和氢氟酸的混酸。与氢氧化钠和碳酸钠的混合物熔融。微溶于硝酸、硫酸、王水;不溶于水,氢氟酸、氢氧化钾。钨有两种变型,a和B。在标准温度和常压下,a型是稳定的体心立方结构。B型钨只有在有氧存在的条件下才能出现。它在630℃以下是稳定的,在630℃以上又转化为a钨,并且这一过程是不可逆的。

制法

采用氢还原三氧化钨或仲钨酸铵的方法制备。用氢还原法制取钨粉的工艺过程一般分为两个阶段:第一阶段在500~700℃温度下,三氧化钨还原成二氧化钨;第二阶段在700~900℃温度下,二氧化钨还原成钨粉。还原反应常在管式电炉或回转式炉中进行。

还原钨粉的性能(如纯度、粒度、粒度组成等)主要取决于还原工艺。在管式炉中还原钨粉时,影响还原速度的主要工艺参数是还原温度、烧舟中氧化钨的装载量、烧舟移动速度、氢气流速及氢气中水分含量。随着还原温度的升高,钨粉的粒度变粗。

钨粉的制取除了氢还原法外,还有早期采用的氧化钨碳还原法,还原温度高于1050℃。用这种方法得到的钨粉纯度较低。此外,用金属铝、钙、锌等还原氧化钨的工艺研究工作亦在进行中。对于特殊应用而要求高纯度、超细粒度的钨粉,则发展了氯化钨氢还原法,得到的钨粉粒度可小于0.05μm。

工业生产可用氢气还原三氧化钨制得;或将仲钨酸铵用酸处理,再经熟分解得到三氧化钨,用氢气还原制得。

1.氢气还原三氧化钨法:用氢气还原可分二个阶段进行,第一阶段将三氧化钨加热至550~800℃,用氢气还原,第二阶段还原在650~850℃时进行,制得钨粉成品。

2.也可先将仲钨酸铵通氢或不通氢还原成蓝色氧化钨(蓝钨),再用氢还原成钨粉。钨粉的粒度、粒度组成是钨粉的重要质量指标。还原在管式电炉或回转式电炉内进行。

性能和标准

钨粉除了对杂质含量有一定的要求外,氧含量要控制在一定范围内。常用钨粉粒度一般为费氏平均粒度2~10μm。钨粉为多角形颗粒形状。此外,钨粉的比表面、松装密度、摇实密度等也在一定范围内变化。钨粉的性能对钨材的生产和钨粉末冶金制品的质量有直接的影响,特别是纯度和粒度的影响更为明显。钨粉是依据纯度和粒度以及不同的用途而分类的。

最早生产钨粉是按化学纯度将氢还原钨粉分为三级;日本已制定了《钨粉及碳化钨粉》的工业标准(JISH2116-1979);英、法和前苏联等国均设有统一的钨粉国家标准。中国工业生产的钨粉于1982年制定了《氢还原钨粉的技术条件》(GB3458-82)。该标准规定了钨粉的性能和分类牌号.并对检验方法、验收规则、包装、运输和储存等项目都做了明确的规定。对于特殊用途和军工专用的钨粉,生产厂可根据用户要求试制生产。

用途

钨大部分用于生产硬质合金和钨铁。钨与铬、钼、钴组成耐热耐磨合金用于制作刀具、金属表层硬化材料、燃气轮机叶片和燃烧管等。钨与钽、铌、钼等组成难熔合金。钨铜和钨银合金用作电接触点材料。高密度的钨镍铜合金用作防辐射的防护屏。金属钨的丝、棒、片等用于制作电灯泡、电子管的部件和电弧焊的电极。钨粉可烧结成各种孔隙度的过滤器。FW-1用于大型板坯、钨铼电偶原料。FW-2用于触头合金、高比重屏蔽原料。FWP-1用于等离子喷镀材料。

钨粉是加工粉末冶金钨制品和钨合金的主要原料。纯钨粉可制成丝、棒、管、板等加工材和一定形状制品。钨粉与其他金属粉末混合,可以制成各种钨合金,如钨钼合金、钨铼合金、钨铜合金和高密度钨合金等。钨粉的另一个重要应用是制成碳化钨粉,进而制备硬质合金工具,如车刀、铣刀、钻头和模具等。

等级

根据颗粒度不同,钨粉可分为14个等级:

等级颗粒度(µ)氧含量( %,Max. )
W-00.40~0.690.3
W-10.70~0.990.3
W-21.00~1.490.25
W-31.50~1.990.2
W-42.00~2.490.15
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颗粒

钨粉颗粒是指钨粉经过烧结后形成棒等钨的块状物,再经过破碎后形成的钨粉颗粒。钨粉颗粒是通过目数来区分的。钨粉颗粒的用途有合金粉的催化剂等。

物理性能分析

类别描述目数分析
目数重量比%
GW-1220-12/+20+12 ~ -200 ~10
GW-2060-20/+60+20 ~ -600 ~10
GW-6000-60/+200+60 ~ 2000~ 10

化学成分分析

金属元素含量表(WT %)
元素最大值元素最大值
Al0.01Fe0.10
Cr0.02Mo0.10
Cu0.02Ni0.05
非金属元素含量表(WT %)
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分级

钨粉的质量直接决定碳化钨(WC)的质量及合金性能,钨粉分级能有效改变粉末的性能,解决粉末夹粗夹细问题,减小最小粒径、最大粒径与平均粒径差度,生产出更粗、更均匀的碳化钨粉;由于钨的特性决定不易破碎,在分级前进行适度破碎,将粉末中团聚颗粒分开,更能有效分离粉末,提高均匀度;分级必须严格而精细地调节系统运行参数,根据原始粉末的特点,需寻找最佳运行工艺。

安全性

钨粉的毒性参见三氧化钨。产品装入干净的聚乙烯塑料瓶内,要拧紧瓶盖,将塑料瓶置于木箱中,四周用软物固紧,或将产品装入内衬聚乙烯塑料袋的铁桶中,每箱(桶)净重30kg。产品应贮存放于干燥、通风和无酸、碱气氛的库房内,严防氧化。产品运输过程中要防雨淋和防潮湿,不得剧烈碰撞。FW-1和FW-2存放期不宜超过半年,FWP-1存放期不宜超过。