Wolfram-Pulver ist ein feines graues Pulver aus Wolframmetall. Es hat einzigartige Eigenschaften, die es für viele industrielle und kommerzielle Anwendungen nützlich machen. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über Wolframpulver, der seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Produktionsmethoden, Anwendungen, Spezifikationen, Preise, Vor- und Nachteile sowie die weltweit führenden Lieferanten umfasst.
Übersicht von Wolframpulver
Wolframpulver besteht fast vollständig aus elementarem Wolframmetall in Pulverform. Die Pulverpartikel sind sehr fein und haben eine Größe von 0,5 bis 10 Mikron. Das Pulver hat eine gräuliche Färbung und eine hohe Dichte aufgrund der inhärenten Eigenschaften von metallischem Wolfram.
Wolframpulver bietet im Vergleich zu den meisten anderen Metallen und Legierungen eine außergewöhnliche Härte, Hitzebeständigkeit und Dichte. Zu den wichtigsten Eigenschaften, die Wolframpulver für verschiedene Funktionen geeignet machen, gehören:
- Hohe Dichte ähnlich der von Gold und fast doppelt so hoch wie die von Blei
- Schmelzpunkt von 3410°C - der höchste aller Metalle
- Niedriger elektrischer Widerstand, vergleichbar mit herkömmlichen Metallen
- Hervorragende Strahlenabschirmungsdichte
- Beibehaltung der Festigkeit bei hohen Temperaturen
- Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen
Diese Eigenschaften ermöglichen den Einsatz von Wolframpulver in Anwendungen wie Strahlenschutz, Elektroden, Heizelementen, Ballastgewichten, Farbstoffen, Katalysatoren und mehr. Das Pulver kann in Formen gepresst oder zu Endverwendungsteilen mit besonderen Eigenschaften gesintert werden.
Arten von Wolfram-Pulver
Wolframpulver wird in verschiedenen Formen hergestellt, die sich in der Korngrößenverteilung, der Form, dem Reinheitsgrad und der Oberflächenchemie des Pulvers unterscheiden. Zu den wichtigsten Arten von Wolframpulver gehören:
| Typ | Beschreibung |
|---|---|
| Feines Pulver | Partikelgröße von 0,5 bis 10 Mikrometern, geeignet zum Pressen in Formen |
| Grobes Pulver | Größere kugelförmige Partikel über 10 Mikrometer für verbesserten Fluss und Packung |
| Zerkleinertes Pulver | Unregelmäßige, zerklüftete Partikel der Größe 1 bis 44 Mikrometer aus der Zerkleinerung von Barren |
| Legierungspulver | Kompositpulver, gemischt mit Kohlenstoff, Kobalt, Nickel, Kupfer, Silber usw. |
| Chemische Pulver | Ultrafeine nanostrukturierte Wolfram- und Oxidpulver |
Die Partikelform, die Größenverteilung, die Fließeigenschaften, die Verdichtungsdichte und die Anforderungen an die Mikrostruktur bestimmen die Art des Wolframpulvers, das für eine bestimmte Anwendung ausgewählt wird.
Zusammensetzung der Wolfram-Pulver
Wolframpulver für industrielle Zwecke enthalten in der Regel über 99,95% reines Wolframmetall, um eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten. Spuren von Verunreinigungen aus Rohstoffen und der Herstellung können bis zu diesem Wert vorhanden sein:
| Element | Maximaler Inhalt | Rolle |
|---|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 100 ppm | Hemmstoff für das Kornwachstum |
| Sauerstoff (O) | 100 ppm | Oberflächenoxidschichten |
| Phosphor (P) | 10 ppm | Verbleibende Verunreinigung |
| Schwefel (S) | 10 ppm | Verbleibende Verunreinigung |
| Kalium (K) | 10 ppm | Verbleibende Verunreinigung |
| Kieselerde (Si) | 10 ppm | Verbleibende Verunreinigung |
Höhere Reinheitsgrade minimieren Verunreinigungsprobleme während des Sinterns und verbessern die Duktilität. Spezielles hochreines Wolfram, das für Glühfäden, Elektronik und Laboranwendungen geeignet ist, weist nur 10-100 ppb Verunreinigungen auf.
Legierungspulver aus Wolfram werden in der Regel mit 1-5%-Kobalt, Nickel, Eisen, Silber oder Kupfer gemischt, um das Sintern, die Bearbeitbarkeit oder das Verhalten bei hohen Temperaturen zu verbessern. Kleine Mengen anorganischer Zusatzstoffe können einzigartige funktionelle Eigenschaften verleihen.
Eigenschaften von Wolfram-Pulver
Wolfram-Metallpulver hat intrinsische Eigenschaften, die sich aus seiner elementaren Zusammensetzung und kristallinen Struktur ergeben. Da es sich um reines Wolfram handelt, weist das Pulver entsprechende thermische, elektrische, mechanische und chemische Eigenschaften auf.
Physikalische Eigenschaften
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Wolframpulver:
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 19,3 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 3410°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 170 W/m-K |
| Dampfdruck | Niedrig, ~10-6 bar bei ~1700°C |
| Spezifische Wärmekapazität | 130 J/kg-K |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 4,5 μm/m-K |
| Farbe | Grau bis schwarz |
Der ultrahohe Schmelzpunkt, die hohe Dichte, die gute Leitfähigkeit und die ausgezeichnete Formbeständigkeit bei Hitze machen Wolfram für Anwendungen bei extremen Temperaturen geeignet.
Mechanische Eigenschaften
Wolframpulver kann verdichtet und gesintert werden, um eine sehr hohe Härte und Festigkeit bei mäßiger Duktilität zu erreichen:
| Eigentum | Gesinterter Zustand |
|---|---|
| Härte | Bis zu 550 VPN |
| 0.2% Streckgrenze | ~800 MPa |
| Endgültige Zugfestigkeit | ~900 MPa |
| Bruchzähigkeit | 30-35 MPa√m |
| Elastizitätsmodul | ~400 GPa |
Wolfram behält seine Festigkeit auch bei Temperaturen von fast 2000 °C in inerter Atmosphäre oder im Vakuum dank seiner feuerfesten Beschaffenheit außergewöhnlich gut bei.
Elektrische Eigenschaften
Wolframpulver und gesinterte Teile bieten eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, die ideal für Heizelemente ist:
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Elektrischer spezifischer Widerstand | 5,5 μΩ-cm |
| Temperaturkoeffizient des Widerstands | ~4 x10-3 Ω/Ω/K |
Die Stabilität, der niedrige spezifische Widerstand und der positive Tempco gewährleisten auch bei Elektroden für die Funkenerosion eine hervorragende Leistung.
-
FGH95 Ni-Basis-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
CMSX-4 Nickellegierungspulver | Nickellegierungspulver -
Ni-Fe-Mo Weichmagnetisches Pulver | Nickellegierungspulver -
Ni-Cr-Mo-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
Nickel-Titan-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
Nickel-Aluminium-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
MCrAlY-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
Nickel-Chrom-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
Hartlötpulver auf Nickelbasis
Herstellung von Wolfram-Pulver
Wolfram-Metallpulver wird in erster Linie durch die Reduktion von Wolframoxid und anschließende Zerkleinerungs- und Mahlstufen hergestellt. Die Herstellungsschritte sind:
1. Konzentration des Erzes: Natürliche Wolframerze, die das Mineral Scheelit oder Wolframit enthalten, werden durch Zerkleinern und Mahlen, Schwerkraft-, Magnet- oder Flotationsverfahren physikalisch auf einen höheren Wolframgehalt aufgewertet.
2. Umwandlung in Oxid: Das konzentrierte Mineral wird bei hoher Temperatur mit Wasserstoff, Kohlenstoff oder Kohlenmonoxidgas umgesetzt, um rohes Wolframoxid WO3 zu erhalten. Flussmittel aus Kalk oder Soda tragen dazu bei, ein poröses, leicht reduzierbares Oxid zu erzeugen.
3. Wasserstoff-Reduktion: Das Oxid wird mit trockenem Wasserstoffgas reduziert, das in Stoß- oder Drehrohröfen auf etwa 800 °C erhitzt wird. Dabei entsteht blaues Wolframoxid W3O, das weiter reduziert wird, um Wolframmetallpulver zu erhalten.
4. Mahlen und Mischen: Das reduzierte Wolframpulver wird pulverisiert und klassifiziert, um eine spezifische Partikelgrößenverteilung zu erhalten. Das Pulver kann mit Dotierstoffen wie Kalium oder Kornwachstumshemmern gemischt werden. Wärmebehandlung und Glühen sorgen für die richtige Dichte und Morphologie des Pulvers.
5. Verpackung: Wolframpulver wird unter kontrollierten Feuchtigkeitsbedingungen in Fässer oder Säcke verpackt und an Press- und Sinteranlagen geliefert.
Die Rückgewinnung von Sekundärschrott, das Recycling von Wolfram-Hartmetallen, Elektronikschrott und gebrauchte Hartmetallwerkzeuge stellen ebenfalls eine wachsende Quelle für Wolframpulver dar.
Anwendungen von Wolfram-Pulver
Zu den wichtigsten Anwendungen, bei denen Wolframpulver als Ausgangsmaterial verwendet wird, gehören:
Gesinterte Karbide
Über 60% Wolframpulver wird zur Herstellung von Hartmetallverbundwerkstoffen mit Kobalt- oder Nickelbindern verwendet. Qualitäten wie WC-Co sind sehr weit verbreitet.
Mühlenprodukte
Wolframmetallformen wie Stäbe, Drähte und Bleche, die durch Pulvermetallurgie hergestellt werden, enthalten gepresstes und gesintertes Wolframpulver.
Glühfäden
Wolframdrähte für Haushaltsglühlampen werden aus sehr reinem gepresstem und gesintertem Wolfram hergestellt.
Heizelemente
Die hohe Temperaturbeständigkeit und der elektrische Widerstand ermöglichen ganz aus Wolfram bestehende oder dotierte Heizelemente für Öfen, Heizgeräte usw.
Elektroden
Wolfram-Elektroden für Schweiß-, Funkenerosions- und Plasmaschneidanwendungen werden aus gepressten Pulvervorformlingen hergestellt.
Elektronik
Gesinterte Wolframkontakte, Kühlkörpersockel und Gehäuse nutzen die Vorteile seiner thermisch-elektrischen Eigenschaften.
Strahlungsabschirmung
Wolframlegierungen oder Verbundwerkstoffe dienen der Abschirmung von Gamma- und Röntgenstrahlen in der Kerntechnik, der Medizin und der Raumfahrt.
Ballastgewichte
Wolframmetall bietet eine sehr hohe Dichte in einem kompakten Formfaktor, der sich ideal für die Gewichtung von Rotoren, die Schwingungsdämpfung usw. eignet.
Katalysatoren
Auf Substraten dispergierte Wolframoxidarten ergeben spezialisierte Katalysatoren für chemische Prozesse.
Wolframpulver Spezifikationen
Wolfram-Metallpulver werden anhand von Kriterien wie Partikelgrößenverteilung, Form, Reinheitsgrad, Oberfläche, Schüttdichte und Fließgeschwindigkeit standardisiert.
Klassen
Gängige Wolframpulversorten sind:
| Klasse | Beschreibung | Partikelgröße | Scheinbare Dichte |
|---|---|---|---|
| Extra fein | Hohe Reinheit, dünnschuppige Morphologie | 1-5 μm | 2,2-3,5 g/cc |
| Fein | Allgemeine Verwendung, abgerundete Partikel | 1-10 μm | 3-8 g/cc |
| Mittel | Frei fließend, in Mühlenformen gepresst | 5-25 μm | 7-9 g/cc |
| Grob | Beste Fließfähigkeit, hohe Grünfestigkeit | 15-45 μm | 8-10 g/cc |
Spezialisierte Wolframpulverlegierungen enthalten Kobalt, Kupfer, Silber, Nickel oder andere Legierungszusätze wie W-Ni-Fe, W-Ni-Cu usw.
Normen
Bei der Herstellung und Prüfung von Wolframpulver werden die wichtigsten internationalen Spezifikationen eingehalten:
- ASTM B776 - Norm für Wolfram-Pulver und Wolfram-Pulverprodukte
- ISO 4492 - Metallische Pulver - Bestimmung der Klopfdichte
- ISO 4497 - Metallische Pulver - Bestimmung der Durchflussmenge mittels eines kalibrierten Trichters (Hall-Durchflussmesser)
- IEC 60804 - Wolframpulver und Wolframmetallpulver für Lampen
- GB/T 33137-2016 - Wolframpulver und Wolframpulverprodukte
Auf der Grundlage der Anwendung und der regionalen Bedürfnisse, JIS, DIN, BS, und andere Normen können Wolfram-Pulver auch.
Preisgestaltung
Die Preisgestaltung hängt von Wolframpulverqualität, Reinheit, Partikelgröße, Menge und geografischem Markt ab. Einige indikative Kosten für Wolframpulver (USD pro metrische Tonne, 2023):
| Region | Feine Qualität | Mittlerer Grad |
|---|---|---|
| China | $35,000 | $32,000 |
| Europa | $52,000 | $47,000 |
| USA | $57,000 | $50,000 |
| Japan | $62,000 | $55,000 |
Höhere Dichte, gleichmäßigere Partikelverteilung, spezielle Dotierstoffe, feinere Größen und kleinste Packungsgrößen bedingen Premiumpreise von über $250/kg für ultrafeine und Nanopulver.
Pro und Kontra
Wolfram weist Vorteile und gewisse Einschränkungen für Anwendungen auf:
Vorteile
- Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt
- Beste Hochtemperaturfestigkeit
- Hohe Härte im gesinterten Zustand
- Hervorragende Strahlenabschirmung
- Formbeständigkeit bei Hitze
- Widersteht Korrosion und Oxidation
Benachteiligungen
- Sprödigkeit beim Sintern und Schmieden
- Anspruchsvolle Umformung und Bearbeitung
- Schweres Gewicht im Vergleich zu Titan/Aluminium
- Bei Unreinheit mit Oberflächenfehlern behaftet
- Geringere elektrische/thermische Leitfähigkeit als Silber, Kupfer, Aluminium
- Teuer im Vergleich zu Stahl, Blei
Durch das Verständnis der Stärken und Schwächen der WolframpulverGeeignete Anwendungen können seine Einzigartigkeit optimal nutzen.
Anbieter
Zu den weltweit führenden Herstellern von Wolfram-Metallpulver gehören:
| Unternehmen | Standort des Hauptquartiers |
|---|---|
| Unternehmen Wolfram | Österreich |
| Büffel-Wolfram | USA |
| Midwest-Wolfram | USA |
| Wolfram Heavy Powder | China |
| Xiamen Wolfram | China |
| JX Nippon Bergbau | Japan |
| H Cross Unternehmen | Japan |
| GTP Gudelsky Technische Pulver | Deutschland |
Diese Unternehmen bieten verlässliche Kapazitäten in großen Mengen und eine Produktvielfalt, die ein breites Spektrum an kommerziellen und industriellen Bedürfnissen abdeckt.
FAQs
| Frage | Antwort |
|---|---|
| Woraus besteht Wolframpulver? | ≈99.95% reines elementares Wolframmetall in Pulverform mit geringen Restverunreinigungen |
| Wofür wird Wolframpulver verwendet? | Herstellung von Sinterkarbiden, Heizelementen, Leuchtdrähten, Strahlungsabschirmungen, Elektroden, Vorprodukten für das Metall-Spritzgießen |
| Was sind die verschiedenen Arten von Wolframpulver? | Hauptsächlich auf der Grundlage der Partikelgrößenverteilung - ultrafeine, feine, mittlere und grobe Partikel von 0,5 bis 45 Mikron |
| Was sind die Vorteile der Verwendung von feinem Wolframpulver? | Ermöglicht das Pressen detaillierter, dünnwandiger Formen; verleiht Festigkeit durch umfangreiche Sinterung; verteilt sich gleichmäßig in einer Legierungsmatrix |
| Was sind die Merkmale von grobem Wolframpulver? | Frei fließende, kugelförmige Partikel füllen die Hohlräume der Matrize gut aus; hohe Grünfestigkeit widersteht Rissen; bildet eine Skelettstruktur zur Unterstützung der Legierungsmischung |
| Wie wird Wolframpulver hergestellt? | Reduktion von Wolframoxid in Verbindung mit der Verringerung der Partikelgröße durch Mahlen/Mahlen von reduziertem Wolframmetall |
| Ist Wolframpulver giftig? | Elementares Wolfram ist relativ inert und ungiftig. Das Einatmen von feinem Pulver kann jedoch Lungenreizungen verursachen, die eine Schutzausrüstung erfordern. |
| Ist Wolframpulver brennbar oder explosiv? | Nein, Wolframmetall selbst brennt oder explodiert unter normalen Umständen nicht. Aber feine Pulver können mit Luft explosive Gemische bilden |
| Ist Wolfram umweltfreundlich? | Ja, der Wolframabbau und die Metallproduktion folgen modernen Nachhaltigkeitsprotokollen. Pulver bietet grüne Stärke für die kreative Nutzung von Wolframeigenschaften |
Schlussfolgerungen
Mit seinen außergewöhnlichen feuerfesten Eigenschaften, die es von anderen Werkstoffen unterscheiden, ermöglicht Wolfram in Pulverform einzigartige Hochtemperaturanwendungen in verschiedenen Branchen. Gepresste und gesinterte Formen zeichnen sich durch außergewöhnliche Härte, elektrische/thermische Leitfähigkeit, Strahlungsabschirmungsdichte, Korrosionsbeständigkeit und Formstabilität unter anspruchsvollen Bedingungen aus.
Eine sorgfältige Spezifikation in Verbindung mit dem Verständnis der Pulvereigenschaften ermöglicht eine zuverlässige Funktionalität. Das Mischen veränderter Legierungsvarianten erweitert die Möglichkeiten, während Sekundärschrott die Kreislaufwirtschaft unterstützt. Künftige Fortschritte bei der Pulverqualität durch fortschrittliche Zerstäubung versprechen spannende Material- und Energieeffizienzen, die das volle Potenzial von Wolframpulver nutzen.
