ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение порошка вольфрама из "Порошковая металлургия " Порошкообразный вольфрам является основным материалом для производства компактного вольфрама, а также в производстве металлокерамических твердых сплавов. [c.47] Исходным материалом для производства вольфрамового порошка чаще всего служит вольфрамовый ангидрид WOз. [c.47] В качестве восстановителя для получения порошка вольфрама используют либо водород, либо углерод. Для производства компактного вольфрама используется почти исключительно водородное восстановление, так как при углеродном восстановлении возможно загрязнение порошка углеродом, что приводит к образованию примесей карбидов, придающих хрупкость компактному вольфраму и препятствующих его последующей обработке давлением. [c.47] Когда полученный порошок в дальнейшем используется в производстве твердых сплавов, примеси углерода не опасны, так как их можно учесть при составлении шихты для карбидизации. Поэтому в данном случае допустимо использование углеродного восстановления. [c.47] Из графика зависимости величин констант равновесия от температуры можно определить наиболее благоприятные условия, восстановления окислов вольфрама. [c.49] Прямые, соответствующие второй и третьей ступеням восстановления, пересекаются при 584° С. [c.49] Следовательно, ниже этой температуры восстановление ШОг.эо идет сразу до ШОг, минуя Ог.чг-Из графика также следует, что с повышением температуры равновесие для каждой из рассматриваемых реакций сдвигается в сторону восстановления. Все это согласуется с принципом Ле-Шателье, так как реакции восстановления эндотермические, например и 02-Н2Н2 = W + 2H20-15,8 ккал. [c.49] Определенному значению lg/ p реакции соответствует определенное соотношение паров воды и водорода в смеси газов. Для того чтобы сдвинуть реакцию в сторону восстановления, необходимо снизить содержание паров воды. Таким образом, при каждой температуре в зависимости от состава газовой фазы, т. е. соотношения паров воды и водорода, в устойчивом состоянии может находиться вольфрам или какой-либо из его окислов. [c.49] Температура вдоль муфеля распределяется неравномерно, постепенно повышаясь в направлении продвижения лодочек. При этом лодочки с вольфрамовым ангидридом перемещаются, следовательно, в сторону более высоких температур и уменьшающихся концентраций паров воды. Таким образом, создаются наиболее благоприятные условия для последовательного восстановления окислов вольфрама WOз-vWO2,90- WO2,72- WO2- W, так как прочность химической связи кислорода с вольфрамом возрастает от высшего окисла к низшему. Сильное влияние на механизм процесса восстановления и качество получающегося порошка оказывает влажность водорода. Наличие в газе-восстановителе водяного пара значительно увеличивает летучесть окислов вольфрама. Считают, что в присутствии водяного пара образуются газообразные молекулы типа Ш02(0Н)г, причем парциальные давления окисла и гидроокиси линейно зависят от давления водяного пара [I]. Таким образом, на зернистость порошка вольфрама влияет не только температура восстановления, но и отношение Н2О/Н2, которое на практике зависит от скорости потока газа, толщины слоя шихты, ее насыпной массы и т. д. [c.50] Меерсон считает, что все шесть факторов способствуют образованию крупных зерен потому, что часть УОз, не успевая полностью восстановиться до ме- нее летучего 02 в низкотемпературных зонах печи, при попадании в высокотемпературные зоны частично испаряется, а в избытке водорода пары 0з восстанавливаются на поверхностях первично образовавшихся кристаллов и увеличивая их размеры. Следует также отметить, что размер частиц восстановленного водородом порошка вольфрама весьма чувствителен к примесям. Некоторые примеси, такие как мышьяк и сурьма, ускоряют восстановление, а фосфор в виде фосфорной кислоты заметно повышает требуемую температуру восстановления. [c.51] Таким образом, изменяя перечисленные факторы, можно регулировать как среднюю величину зерен порошка вольфрама, так и набор зерен по величине. [c.51] В производственной практике для целей получения порошкообразного вольфрама наибольшее распространение получили многотрубчатые печи с электрическим обогревом. Трубы диаметром 60—75 мм, изготовленные, как и лодочки, из нержавеющей стали, монтируются в одном кожухе. В последние годы ручная продвижка лодочек заменена гидравлическими или механическими толкателями, а печи снабжены автоматическими регуляторами температуры по длине печи обычно предусмотрены две или три регулируемые температурные зоны. [c.51] Увлекаемые струей газа частицы влагопоглотителя улавливаются рукавным фильтром 6, откуда водород поступает в компрессор 7, который создает необходимое избыточное давление в системе. Далее водород для более глубокой осушки поступает в сушильную башню 8 с резервуаром для воды 9. После окончательной осушки водород попадает во взрывогасители 10 и через них в печь. Взрывогасители предназначены для гашения взрыва и отключения печи от водородной сети. Они представляют собой два металлических баллона, заполненных вольфрамовой проволокой. [c.54] Именно это обстоятельство ограничивает высоту насыпки ангидрида в лодочки для восстановления и, тем самым, снижает производительность печей. [c.55] Из рис. 23 следует, что ниже 730° С окисел W02 не может быть восстановлен до металла углеродом, так как происходит распад СО по реакции 2СО СОг+С и, следовательно, невозможно достижение такой концентрации СО, которая необходима для сосуществования металлического вольфрама и окисла 0г. [c.59] Для того чтобы обеспечить высокую концентрацию СО в газовой среде, сдвигающую реакцию (И-12) в сторону образования вольфрама, а также для ускорения восстановления, необходимо проводить процесс при высоких температурах (выше 1000° С), когда газовая фаза практически состоит почти целиком из окиси углерода. [c.59] Как уже говорилось выше, порошок вольфрама, полученный углеродным восстановлением, используется главным образом в производстве твердых сплавов, где предъявляются строгие требования к зернистости вольфрамового порошка. Требования к зернистости исходного вольфрамового порошка диктуются конечными свойствами готовых твердых сплавов. Для производства твердых сплавов, обладающих повышенной твердостью и износоустойчивостью, но несколько уменьшенной ударной вязкостью, требуются порошки вольфрама зернистостью 1—4 мкм. В случае же изготовления сплавов с повышенной ударной вязкостью, главным образом идущих на оснащение буровых инструментов, требуются грубозернистые порошки вольфрама (до 10мкм). [c.59] Как и в случае восстановления вольфрамового ангидрида водородом, в данном случае зернистость вольфрамового порошка определяется технологическим режимом. Однако, как показали исследования и производственная практика, в отличие от условий восстановления ШОз водородом, при углеродном восстановлении мелкозернистые порошки получаются даже при температуре порядка 1400—1500° С. При этом возможна быстрая продвижка патронов с шихтой в высокотемпературную зону печи. [c.59] Время восстановления, т. е. время пребывания патрона в высокотемпературной зоне печи, определяется опытным путем и зависит от количества загруженной шихты. [c.59] Вернуться к основной статье