Wolfram-Pulver ist ein feines graues Pulver aus Wolframmetall. Es hat einzigartige Eigenschaften, die es für viele industrielle und kommerzielle Anwendungen nützlich machen. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über Wolframpulver, seine Herstellungsverfahren, Anwendungen, Lieferanten, Kosten und mehr.
Überblick über Wolfram-Pulver
Wolframpulver, auch Wolfram-Metallpulver oder Wolfram-Pulver genannt, bezeichnet mikroskopisch kleine Partikel aus reinem elementarem Wolfram. Es erscheint als grau-schwarzes Pulver, das sich schwer und körnig anfühlt.
Wolfram hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und ist außergewöhnlich dicht und hart. Dies verleiht Wolframpulver hervorragende Hochtemperatureigenschaften sowie Verschleißfestigkeit, Härte und Haltbarkeit. Gleichzeitig kann es mit anderen Metallen legiert oder durch pulvermetallurgische Verfahren in Formen gebracht werden.
Zu den wichtigsten Eigenschaften und Merkmalen von Wolframpulver gehören:
- Hohe Dichte - 19,3 g/cm3, fast doppelt so hoch wie die von Blei
- Hoher Schmelzpunkt - 3422°C, der höchste von allen Metallen
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- Ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß, Erosion und Lichtbogenbildung
- Biokompatibel und ungiftig in reinem Zustand
- Grauschwarze Farbe mit metallischem Glanz
Wolframpulver ist in verschiedenen Partikelgrößen erhältlich, die von 1 Mikron bis 150 Mikron reichen. Die Partikelform kann kugelförmig, flockig oder unregelmäßig sein. Feinere Pulver sorgen für eine gleichmäßigere Vermischung und bessere Verdichtung. Grobe Partikel werden für Anwendungen wie Wolframgewichte bevorzugt.
Das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Wolframpulver ist die Wasserstoffreduktion von Wolframoxiden. Reines Wolframpulver ist hell silbergrau, während unreine Sorten braun oder schwarz erscheinen.
Anwendungen und Verwendungen von Wolfram-Pulver
Wolframpulver wird in den folgenden wichtigen Bereichen vielfältig verwendet:
Militär und Verteidigung
- Wolframlegierungen in Penetratoren mit kinetischer Energie, panzerbrechende Munition, Gewichte in Flugkörpern und Raketen
- Wolframkarbidkugeln und -pfeile in Panzerabwehrmunition
- Strahlungsabschirmung in Kernreaktoren
Automobilindustrie
- Wolframwendel in Glühbirnen und Lampen
- Lichtbogenbeständige Kontaktstellen und elektrische Bauteile
- Kugellager aus Wolframkarbid und andere verschleißfeste Teile
- Wolframlegierungen für Motorkomponenten wie Ventile und Turbolader
- Gegengewichte und schwingungsdämpfende Bauteile
Herstellung
- Schneidwerkzeuge, Matrizen, Stempel aus Wolframkarbid
- Wolframelektroden zum Schweißen
- Zusatz zu Stahl zur Herstellung von Schnellarbeitsstählen
- Komponenten für elektrische Kontakte und Widerstandsheizung
- Verdampferschiffchen und Tiegel aus Metall
Elektronik
- Wärmesenken und Wärmemanagementkomponenten für Halbleiter
- Boote und Heizelemente für die Aufdampfung
- Feldemissionsspitzen, Elektronenemittenten und Kathoden
- Kontakte, Steckverbinder und Anschlussdrähte
- Strahlungsabschirmung
Gesundheitswesen
- Kollimatoren, Filter und Abschirmungen aus einer dichten Wolframlegierung für Röntgengeräte und Krebsbestrahlungen
- Wolframpulver gemischt mit Polymeren zur Herstellung von dichten Verbundwerkstoffen zur Strahlungsabschirmung
- Ballastgewichte für medizinische Geräte
- Komponenten für medizinische Implantate wie Stents und Knochenschrauben
Andere Anwendungen
- Gegengewichte aus Wolframlegierungen für Anwendungen wie Golfschläger, Yachtkiele, Hubschrauberrotorblätter
- Gewichte für Sportgeräte wie Darts, Bowlingkugeln, Golfschlägerköpfe
- Angelköder, Tauchköder
- Schmuckkomponenten
- Ballast in Motorsportfahrzeugen
Arten von Wolfram-Pulver
Wolframpulver ist in verschiedenen Qualitäten erhältlich, die nach Partikelgröße, Form, Reinheitsgrad, Pulverdichte und Verwendungszweck klassifiziert sind:
| Typ | Beschreibung |
|---|---|
| Ultrafeine | Partikelgrößen unter 1 Mikron, große Oberfläche, Verwendung in chemischen Prozessen |
| Submikron | 1-5 Mikrometer, kugelförmige Morphologie, hohe Reinheit, verwendet in Hartmetall |
| Fein | 1-10 Mikrometer, hohe Verdichtung, für Wolfram-Mahlprodukte |
| Mittel | 10-40 Mikrometer, mäßige Oberfläche, allgemeine Verwendung in der Pulvermetallurgie |
| Grob | 40-150 Mikrometer, geringe Oberfläche, verwendet in Gewichten |
| Reines | 99.9%-99.99% Wolfram, niedrige Verunreinigungsgrade, helles Silbergrau |
| Kommerziell | 97%-99% Wolfram, enthält geringe Verunreinigungen, gräulich oder bräunlich |
| Geformt | Flocken, Nadeln, Dendriten oder kundenspezifische Formen, Spezialanwendungen |
Wolframpulver Spezifikationen
Wolframpulver für industrielle Zwecke muss eine Reihe von physikalischen, chemischen und morphologischen Spezifikationen gemäß internationalen Normen wie ISO, ASTM, DIN, JIS, GB und GOST erfüllen:
| Parameter | Typische Spezifikationen |
|---|---|
| Partikelgröße | 1 - 150 Mikrometer |
| Form des Pulvers | kugelförmig, unregelmäßig, flockig |
| Scheinbare Dichte | 2 - 3 g/cm3 für ungesintertes Pulver |
| Dichte des Gewindebohrers | 4 - 6 g/cm3 für ungesintertes Pulver |
| Reinheit | 99% bis 99,995% Wolfram |
| Sauerstoffgehalt | <100 - 1000 ppm |
| Kohlenstoffgehalt | <100 - 500 ppm |
| Schwermetallverunreinigungen | Grenzwerte für Teile pro Million für jedes Element |
| Fläche | 0,5 - 15 m2/g für Pulver |
| Farbe | Hell silbergrau bis bräunlich-grau |
| Durchflussmengen des Pulvers | Prüfung von Hall-Durchflussmessern |
Die optimalen Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie, Schüttdichte und Klopfdichte hängen von den Press- und Sinteranforderungen für das Endbauteil ab. Kundenspezifische Wolframpulvermischungen werden so formuliert, dass sie den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen.
Design und technische Standards
Komponenten aus Wolframpulvermetallurgie werden nach verschiedenen internationalen Normen für Zusammensetzung, Herstellung, Qualitätskontrolle und Anwendungen entwickelt:
| Standard | Einzelheiten |
|---|---|
| ASTM B777 | Standardspezifikation für Wolfram-Basis-Legierungen hoher Dichte |
| ISO 13320 | Spezifikation für Hartmetalle - Metallpulverbriketts |
| MIL-T-21014 | Militärische Spezifikation für Walzwerkserzeugnisse aus Wolfram und Wolframlegierungen |
| SAE-AMS-T-21014 | Werkstoffspezifikation für Wolfram-Fräsformen in der Luft- und Raumfahrt |
| GB/T 13383-2008 | Chinesische Norm für Wolframstäbe und -stangen |
| JIS C 2805 | Japanischer Industriestandard für Wolfram-Mahlerzeugnisse |
| DIN 2240 | Deutsche Norm für Schwermetall-Hüttenerzeugnisse |
Die Hersteller von Bauteilen und Pulvern stellen sicher, dass die geltenden Normen für Chemie, Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften, zerstörungsfreie Prüfungen, Qualitätssicherung und vieles mehr eingehalten werden.
Herstellung und Produktion
Wolframmetallpulver wird in erster Linie durch die Wasserstoffreduktion von Wolframoxiden hergestellt:
Wolframoxidpulver + Wasserstoff → Wolframpulver + Wasserdampf
Dabei handelt es sich um ein exothermes Verfahren, das bei 700-1000 °C in einer Wasserstoffatmosphäre in speziellen Reduktionsöfen durchgeführt wird.
Die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Wolframpulver sind:
- Bergbau und Gewinnung - Wolframerze wie Wolframit und Scheelit werden abgebaut, zerkleinert, gemahlen und durch Schaumflotation konzentriert, um Ammoniumparawolframat (APT) herzustellen.
- Umwandlung in Oxide - APT wird thermisch zu Wolframtrioxid (WO3) zersetzt, das zu einem feinen gelb-braunen Pulver gemahlen wird.
- Wasserstoff-Reduktion - WO3-Pulver wird mit trockenem Wasserstoffgas in einem Stoß-, Band- oder Drehrohrofen bei Temperaturen von bis zu 1000°C reduziert.
- Fräsen und Klassifizierung - Das reduzierte Wolframpulver wird in Kugelmühlen gemahlen, in verschiedene Partikelgrößen eingeteilt und weiterverarbeitet.
- Vermischung und Verdichtung - Die Pulver werden gemischt, geschmiert, zu 'grünen' Vorformen verdichtet und zu fertigen Komponenten gesintert.
Hochreine Sorten können zusätzlich einer Wasserstoff- oder Vakuumentgasung unterzogen werden, um den Verunreinigungsgrad zu senken. Geformte und oberflächenbehandelte Pulver werden mit speziellen Techniken hergestellt. Morphologie, Größenverteilung, Reinheit und Chemie des Pulvers werden streng kontrolliert, um den Anforderungen der jeweiligen Anwendung gerecht zu werden.
Lieferanten und Preisgestaltung
Zu den weltweit führenden Anbietern von Wolframpulver gehören:
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Büffel-Wolfram | USA |
| Midwest-Wolfram | USA |
| TaeguTec | Südkorea |
| Wolfram | Österreich |
| HC Starck | Deutschland |
| Xiamen Wolfram | China |
| JX Nippon Bergbau | Japan |
Die Preise für Wolframpulver hängen von Faktoren wie:
- Reinheit - Spanne von US$50/kg für 97% Wolfram bis über $1000/kg für 99,995% ultrafeine Pulver
- Partikelgröße - Ultrafeines Pulver unter US$100/kg, mikrofeines Pulver US$30-60/kg, grobe Sorten billiger
- Menge - Niedrigere Preise für Großmengen in Tonnen
- Eigenschaften des Pulvers - Sphärisch und hochdicht bevorzugt für Presskosten mehr
- Produktkonsistenz - Etablierte globale Marken erzielen höhere Preise
Preisspannen:
- Low-End: $30-$50 pro kg
- Mittlere Qualität: $50-$150 pro kg
- Hohe Reinheit/Leistung: $150-$1000 pro kg
Wenden Sie sich an führende Anbieter, um genaue Preisangebote auf der Grundlage Ihrer Spezifikationen und Abnahmemengen zu erhalten.
Wie wählt man Wolframpulver-Lieferanten aus?
Hier finden Sie Tipps für die Auswahl zuverlässiger Hersteller und Lieferanten von Wolframpulver:
- Überprüfen Sie die Referenzen des Unternehmens, einschließlich Geschäftsjahre, Ruf und Kunden
- Sicherstellen, dass sie die Pulvereigenschaften an Ihre Anforderungen anpassen können
- Achten Sie auf gleichbleibende Qualität, strenge Tests und die ISO 9001-Zertifizierung.
- Bewertung der Produktionskapazität und der Fähigkeit, das Angebot bei Bedarf zu erweitern
- Berücksichtigen Sie Standort und Logistik für eine effiziente Lieferung an Ihre Einrichtungen
- Fordern Sie Muster an, um die Qualität des Pulvers zu testen, bevor Sie es in großen Mengen kaufen.
- Vergleichen Sie die Preise verschiedener Anbieter auf ihre Kosteneffizienz
- Gewährleistung einer hohen Produktreinheit, Zuverlässigkeit und Konsistenz von Charge zu Charge
- Prüfen Sie die Vorlaufzeiten und die Verfügbarkeit der Bestände, um Lieferengpässe zu vermeiden.
- Flexibilität für kleine Testaufträge oder dringende Anfragen bewerten
- Erwägen Sie Mehrwertdienste wie Mischen, chemische Analysen und kundenspezifische Verpackungen.
Installations- und Betriebsanleitung
Lagerung und Handhabung
- Lagern Sie Wolframpulver in sauberen, trockenen, verschlossenen Behältern, fern von Feuchtigkeit, Funken und Flammen.
- Bei einer Lagerung von mehr als 6 Monaten Schutzgas verwenden
- Begrenzung der Luftexposition, um die Oxidation zu minimieren
- Für eine angemessene Belüftung und Staubabsaugung sorgen
- Vermeiden Sie Verunreinigungen durch Schmutz, Öle oder andere Feinanteile des Pulvers
- Mit sauberen Schaufeln und Werkzeugen arbeiten; PSA wie Masken, Handschuhe und Schutzbrillen tragen
- Verhindern Sie die Ansammlung von Pulver auf Oberflächen, um das Risiko einer Staubexplosion zu minimieren.
Verarbeitung und Betrieb
- Schmieren Sie das Pulver vor dem Verdichten mit Stearaten oder Wachsen
- Zum Pressen Werkzeugstahl oder mit Zinkstearat geschmierte Wolframkarbidwerkzeuge verwenden.
- Verdichten des Pulvers durch gleichmäßige Bewegungen der Presse bei optimalem Druck
- Für die Sinterung sind Wasserstoff- oder Vakuumöfen und kontrollierte Heizprofile zu verwenden.
- Beachten Sie die empfohlenen Sintertemperaturen und -zeiten je nach Pulversorte.
- Langsames Abkühlen der gesinterten Teile im Ofen unter Schutzgasatmosphäre
- Zusätzliche Schritte wie Infiltration, Wärmebehandlung oder HIP können je nach Bedarf durchgeführt werden.
- Beachten Sie die Sicherheitsvorkehrungen beim Umgang mit Pulver und bei der Bedienung der Geräte
Wartung
- Überprüfen Sie Pulverbehälter und Lagerbereiche regelmäßig auf Schäden oder Lecks.
- Verschüttetes Pulver sofort reinigen, um die Ansammlung von Feinstaub zu verhindern
- Entsorgen Sie verbrauchtes Wolframpulver und Abfälle sicher als gefährlichen Industrieabfall
- Regelmäßige Reinigung von Pulverpressmatrizen, Stempeln und anderen Werkzeugen
- Schmieren und Warten der Pressen gemäß den Anweisungen des Herstellers
- Befolgen Sie die empfohlenen Zeitpläne für die Wartung und Rekalibrierung des Ofens.
Vor- und Nachteile der Verwendung von Wolfram-Pulver
Vorteile:
- Ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften aufgrund des hohen Schmelzpunkts
- Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit für eine lange Lebensdauer der Komponenten
- Sehr hohe Dichte sorgt für Gewicht und Trägheit
- Biokompatibel und ungiftig in reinem Zustand
- Gute thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
- Kann zur Optimierung von Eigenschaften wie Härte legiert werden
- Pulvermetallurgie ermöglicht die Herstellung komplexer Net-Shape-Bauteile
- Recycelbar zur Rückgewinnung von Wolfram
Benachteiligungen:
- Teuer im Vergleich zu anderen Metallpulvern
- Begrenztes weltweites Angebot und Produktionskonzentration in China
- Spröd in unverändertem Zustand, erfordert Legierung oder Sinterung
- Schwierig zu bearbeiten im vollgesinterten Zustand
- Hoher Schmelzpunkt macht die Herstellung energieintensiv
- Geringere Duktilität und Schlagzähigkeit als Stahl
- Anfällig für Oxidation bei erhöhten Temperaturen
- Anfällig für Verunreinigungen bei der Verarbeitung
FAQ
F: Welche verschiedenen Qualitäten von Wolframpulver sind erhältlich?
A: Die wichtigsten Sorten werden nach Partikelgröße (ultrafein, fein, mittel, grob), Reinheit (99,9% bis 99,995%), Pulverform (kugelförmig, unregelmäßig, flockig) und Endverwendung (allgemeine Verwendung, Pressen, Schweißen usw.) klassifiziert.
F: Welche Partikelgröße ist für das Pressen und Sintern am besten geeignet?
A: Eine bimodale Mischung aus feinerem (1-10 Mikron) und gröberem (10-40 Mikron) Pulver ist optimal und verbessert den Pulverfluss und die Rohdichte. Auch ultrafeines Pulver kann verwendet werden.
F: Welche Auswirkungen haben Verunreinigungen im Wolframpulver?
A: Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Kupfer und Eisen können die Eigenschaften beeinträchtigen. Ultrahochreine Sorten weisen geringere Verunreinigungen für anspruchsvolle Anwendungen auf.
F: Wie wird Wolframpulver verdichtet und gesintert?
A: Das Pulver wird unter hohem Druck in einer Matrize zu einem grünen Pressling gepresst und dann bei Temperaturen nahe 2000 °C unter Wasserstoff- oder Vakuumatmosphäre gesintert.
F: Welche Legierungselemente können dem Wolframpulver zugesetzt werden?
A: Wolfram wird mit Elementen wie Nickel, Eisen, Kobalt, Kupfer und Rhenium legiert, um die Festigkeit, Duktilität und andere Eigenschaften zu verbessern.
F: Welche Lagerungsmethoden werden für Wolframpulver empfohlen?
A: In versiegelten Behältern an einem sauberen, trockenen und vor Feuchtigkeit und Verunreinigung geschützten Ort lagern. Luftexposition begrenzen. Bei Langzeitlagerung über 6 Monate Inertgas verwenden.
F: Wie wird Wolframpulver recycelt und wiederverwendet?
A: Schrottpulver und festes Wolfram können durch Zerkleinern, Mahlen, Mischen und erneutes Komprimieren zu neuen Produkten recycelt werden. Es kommt zu keiner Verschlechterung der Eigenschaften.
F: Was sind die wichtigsten Anwendungen für Wolfram-Schwerlegierungen?
A: Militär- und Verteidigungskomponenten wie Penetratoren mit kinetischer Energie, Strahlungsabschirmung, Gegengewichte, Ballastgewichte, Schwingungsdämpfung in der Luft- und Raumfahrt und in der Automobilindustrie usw.
F: Welche Vorteile hat die Verwendung von Wolfram gegenüber abgereichertem Uran?
A: Wolfram ist nicht radioaktiv, sicherer in der Handhabung, weniger umstritten und leichter zu beschaffen als abgereichertes Uran und bietet eine ähnliche Dichte.