Вольфрамовый порошок ПВЧ: характеристики и применение
Вольфрамовый порошок марки ПВЧ — продукт восстановления триоксида вольфрама водородом при повышенных температурах с последующим просевом и магнитной сепарацией. Аббревиатура расшифровывается как «порошок вольфрамовый чистый»; регламентирующий документ — ГОСТ 21273-75, устанавливающий химический состав и гранулометрию. Содержание основного металла — не менее 99,93 %, суммарная доля примесей (Fe, Ni, Mo, Si, Ca, Mg, Na, K) — не более 0,07 %. Кислород присутствует в виде оксидных плёнок на поверхности частиц; его массовая доля — 0,05–0,25 % в зависимости от фракции.
Гранулометрический состав и насыпные свойства
ПВЧ поставляется в узких фракционных диапазонах, что критично для стабильности процессов спекания и напыления. Средний размер частиц (d50) контролируется лазерной дифракцией; насыпная плотность — 2,5–4,5 г/см, плотность после утряски — 4,0–6,5 г/см. Форма частиц — полиэдрическая, полученная в результате газофазного восстановления; удельная поверхность — 0,15–0,45 м/г.
| Марка / фракция | d50, мкм | Содержание W, % | Кислород, % | Насыпная плотность, г/см |
|---|---|---|---|---|
| ПВЧ-1 | 1,5–2,5 | 99,95 | 0,18–0,25 | 2,5–3,0 |
| ПВЧ-2 | 3,0–5,0 | 99,94 | 0,10–0,18 | 3,0–3,8 |
| ПВЧ-3 | 6,0–9,0 | 99,93 | 0,05–0,12 | 3,8–4,5 |
Технологические свойства
Температура начала усадки при спекании в водороде — 1200–1300 C; полная усадка достигается при 2000–2200 C. Порошок ПВЧ характеризуется низким газовыделением при нагреве, что важно для вакуумных печей сопротивления и установок искрового плазменного спекания (SPS). Текучесть по Холлу для фракции d50 = 3–5 мкм — 18–25 с/50 г. Склонность к окислению на воздухе при 20 C — минимальная; при 400 C начинается интенсивное образование WO.
Области применения
- Производство твёрдых сплавов WC–Co: ПВЧ служит основой для карбидизации, обеспечивая стабильный рост зерна карбида вольфрама.
- Порошковая металлургия тяжёлых сплавов W–Ni–Fe и W–Ni–Cu для роторных систем, экранов радиационной защиты, балансировочных грузов.
- Плазменное и HVOF-напыление износостойких покрытий на детали запорной арматуры, штампов, лопаток турбин.
- Аддитивные технологии: селективное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM) для изготовления коллиматоров, мишеней рентгеновских трубок.
- Металлургия: легирование жаропрочных никелевых сплавов, производство ферровольфрама, раскисление специальных сталей.
- Электроника: изготовление катодов, контактов, элементов вакуумных приборов.
Условия хранения и транспортировки
Порошок ПВЧ хранится в герметичной таре (стальные барабаны, полиэтиленовые контейнеры) в сухих отапливаемых помещениях при относительной влажности не выше 60 %. Гарантийный срок хранения — 24 месяца. При нарушении герметичности упаковки возможно окисление поверхности и рост содержания кислорода, что снижает качество спечённых изделий.
Вопросы и ответы
Чем ПВЧ отличается от вольфрамового порошка марки ПВТ?
ПВЧ — чистый вольфрам с содержанием примесей не более 0,07 %, тогда как ПВТ допускает повышенное содержание примесей и применяется в основном для легирования. ПВЧ используется там, где требуется высокая чистота: твёрдые сплавы, электроника, аддитивные технологии.
Какой фракции ПВЧ подходит для SLM-печати?
Для селективного лазерного плавления оптимальна фракция с d50 = 3–5 мкм и сферической или близкой к сферической формой частиц. ПВЧ после дополнительной плазменной сфероидизации обеспечивает насыпную плотность не менее 5 г/см и стабильную укладку слоя 30–50 мкм.
При какой температуре спекается вольфрамовый порошок ПВЧ?
Активная усадка начинается при 1200–1300 C в атмосфере водорода. Для достижения плотности выше 95 % теоретической требуется нагрев до 2000–2200 C либо применение методов активированного спекания с добавками Ni, Fe, Pd.
Как контролируется содержание кислорода в ПВЧ?
Массовую долю кислорода определяют методом восстановительного плавления в импульсной печи с инфракрасной детекцией (ASTM E1569). Допустимый диапазон для ПВЧ — 0,05–0,25 % в зависимости от фракции; превышение ведёт к пористости спечённых заготовок.
