ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Получение порошка вольфрама из "Порошковая металлургия Изд.2 " Порошкообразный вольфрам — основной материал для производства компактного вольфрама, а также спеченных твердых сплавов. Исходным материалом для производства вольфрамового порошка чаще всего служит вольфрамовый ангидрид ШОз. [c.87] Принцип стадийного восстановления А. А. Байкова хорошо иллюстрировать на примере восстановления водородом спрессованного брикета из ШОз. Если восстановление идет не до конца, то в сечении брикета наблюдается ряд слоев, соответствующих различным окислам вольфрама, которые довольно сильно отличаются по цвету. Установлено существование следующих четырех окислов вольфрама Оз (а-окисел) — желтого цвета W02,9o или Х юОгэ (р-окисел)—синего цвета У02,72 или 2бОб8 (7-окисел) — фиолетового цвета ШОг (б-оки-сел) — коричневого цвета. [c.88] Из графика зависимости величин констант равновесия от температуры можно определить наиболее благоприятные условия восстановления окислов вольфрама. [c.89] Для того чтобы в производственных условиях обеспечить наибольшие скорости процессов, следует проводить восстановление при возможно более высокой температуре и наименьшей концентрации паров воды в реакционном пространстве. Но при выборе режима не следует сосредоточивать главное внимание только на скорости проведения процесса, а надо иметь в виду влияние различных факторов на величину частиц получающегося вольфрамого порошка. В настоящее время в производственных условиях восстановление вольфрама ведут в основном в муфельных или трубчатых печах путем непрерывного проталкивания лодочек с вольфрамовым ангидридом с определенной скоростью вдоль муфеля (трубы) печи. Навстречу лодочкам с ангидридом пропускают водород. [c.90] Специальные исследования и производственный опыт показывают, что в зависимости от условий восстановления как из крупнокристаллического, так и из мелкого порошка ШОз можно получать как мелкие, так и крупные порошки вольфрама. Установлено, что решающее влияние на размеры частиц пороиша вольфрама оказывают размеры зерен образующейся двуокиси вольфрама (АУОг), так как из одного зерна ШОг, как правило, получается одно зерно /. [c.90] при определенных условиях восстановление мелкозернистого вольфрамового ангидрида может приводить к образованию крупных порошков и что объясняется переносом окислов через газовую фазу. Дело в том, что окислы ШОз, ШОг.эо, особенно в присутствии паров воды, заметно сублимируют при температурах ниже 600° С с образованием соединений типа ШОз-хНгО и ШОг.до-л НгО, которые обладают высоким давлением паров. В связи с этим часть 0з, не успевая полностью восстановиться в низкотемпературных зонах печи, попадает в зону высокой температуры и улетучивается в форме соединений ШОз-хНгО или ШОг.эо - НгО, которые при избытке водорода восстанавливаются на поверхностях первично образовавшихся зерен ШОг (которые действуют каталитически), увеличивая их размеры. [c.91] В ряде случаев для специальных марок твердых сплавов требуется крупнозернистый порошок вольфрама. Его получают одностадийным высокотемпературным восстановлением при 1000—1200° С, при этом пары 0з и 02 могут восстанавливаться и непосредственно на поверхностях кристаллов восстановленного вольфрама, увеличивая их размеры. [c.91] Получению крупнозернистого порошка вольфрама способствуют следующие технологические факторы высокая температура восстановления и быстрый ее подъем по длине печи высокий слой ШОз в лодочках повышенная влажность водорода малая скорость подачи водорода большая скорость продвижки лодочек с ШОз через печное пространство. [c.91] Высокий слой ангидрида в лодочках, а также повышенная влажность водорода и малая скорость его подачи в печь задерживают процесс восстановления 0з в низкотемпературных зонах и увеличивают его количество, попадающее в высокотемпературные зоны, что повышает концентрацию образующихся паров ШОз-хНгО и ШОг.эо - НгО. [c.91] Таким образом, перенос через газовую фазу, уменьшая удельную поверхность порошков, образующихся Ш02 и , понижает общий запас свободной поверхностной энергии системы, что и направляет процесс в сторону укрупнения частиц. [c.92] Специальные исследования условий восстановления крупнозернистого 0з, полученного прокаливанием крупных кристаллов паравольфрамата аммония, показали, что по мере удаления атомов кислорода из ортором-бического кристалла ШОз происходит деформация кристаллической решетки с преобразованием ее в близкую по строению моноклинную решетку синей окиси 02,эо, и из одного кристалла ШОз образуется один кристалл Ш02,9, сохраняющий форму первого. Дальнейшее удаление атомов кислорода, увеличивает количество кислородных вакансий в кристаллической решетке, что создает дефектную решетку неустойчивого твердого раствора вычитания на основе 02,д. Ниже 585° С в равновесных условиях, а в кинетических условиях реального процесса вплоть до 650° С из ШОг.э непосредственно образуется ШОа. [c.93] При повышенной концентрации паров воды восстановление крупного кристалла синей окиси начинается в нескольких, наиболее активных дефектных местах его поверхности, где образуются зародыши ШОг, и далее формируется конгломерат ее зерен. [c.93] Повышение концентрации влаги, адсорбируемой на наиболее активных участках поверхности, уменьшает число дефектных мест на кристаллах ШОг.д, имеющих запас энергии, достаточной для образования зародыша ШОг, поэтому количество зародышей уменьшается и тем самым размеры образующихся зерен ШОг увеличиваются. Концентрация паров воды, образующихся в порах порошка, зависит от температуры и скорости ее подъема на первой стадии восстановления, скорости подачи водорода в печь, толщины слоя порошка, его газопроницаемости, что связано с удельной поверхностью и насыпной плотностью, химической активностью исходного ШОз, зависящей от условий его получения. [c.93] Зная влияние перечисленных факторов, можно разработать режим восстановления, позволяющий, например, из ШОз с размером кристаллов 10—15 мкм и выше получать порошки У02 и Ш со средним размером частиц 2—3,5 мкм. [c.94] Следовательно, достижение требующейся зернистости порошка вольфрама зависит от сложного сочетания многих физико-химических факторов, определяемых условиями восстановления, а также от структуры исходного ШОз. Чтобы получить порошок заданного гранулометрического состава, для того, или другого конкретного применения необходима строгая регламентация всех параметров технологических режимов начиная от условий получения осадков вольфрамовой кислоты или паравольфрамата аммония, их прокаливания до ШОз, и кончая режимом восстановления ШОз по,стадиям до Ш. [c.94] 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.94] Таким образом, изменяя перечисленные факторы, можно регулировать как среднюю величину зерен порошка вольфрама, так и набор зерен по величине. [c.94] При производстве порошкообразного вольфрама наибольшее распространение получили многотрубчатые печи с электрическим обогревом. Трубы диаметром 50— 75 мм, изготовленные, как и лодочки, из нержавеющей стали, монтируют в одном кожухе. В последние годы для продвижки лодочек используют гидравлические или механические толкатели, а печи снабжены автоматическими регуляторами температуры по длине печи обычно предусмотрены две или три регулируемые температурные зоны. [c.94] Вернуться к основной статье