» » Физико-химические основы восстановления вольфрамового ангидрида водородом
05.02.2017

В производстве чистых вольфрама и молибдена, используемых для изготовления компактных ковких металлов и изделий из них, применяется практически только один метод — восстановление их окислов чистым водородом.
Использование окиси углерода или угля в качестве восстановителя в данном случае недопустимо, так как хотя бы небольшие загрязнения этих металлов углеродом приводят к образованию примесей карбидов, придающих хрупкость компактным вольфраму и молибдену и препятствующих их последующей обработке давлением.
Для получения ковкого вольфрама требуется весьма высокая чистота исходного окисла вольфрама, так как малейшие примеси большинства других элементов резко увеличивают хрупкость металла. Этим объясняются повышенные требования, предъявляемые к вольфрамовому ангидриду, являющемуся исходным материалом для производства ковкого металла. Допускаемое содержание примесей в ангидриде, применяемом для производства некоторых сортов вольфрама, не должно превышать 0,05—0,1%.
Для достижения такой высокой степени чистоты вольфрамового ангидрида в последнюю стадию очистки исходной вольфрамовой кислоты обычно включают группу операций так называемой «аммиачной очистки».
Однако требования к исходному вольфрамовому ангидриду, а следовательно, и к получаемому из него вольфраму, не ограничиваются только показателями химической чистоты. К вольфрамовому ангидриду и вольфрамовому порошку предъявляются также требования в отношении физической структуры (величине и форме частиц порошка, распределению их по размерам, степени их конгломерированности).
От этих характеристик вольфрамового ангидрида и связанных с ними структурных характеристик вольфрамового порошка зависит поведение вольфрама на последующих операциях превращения порошка в компактный металл и свойства (главным образом обрабатываемость) последнего.
Вследствие весьма малых размеров частиц порошка вольфрамового ангидрида (выражающихся в десятых и сотых долях микрона) весьма трудно измерять их величину и форму в регулярном производственном контроле. Поэтому в условиях производства обычно ограничиваются контролем насыпного веса как комплексной характеристики физической структуры вольфрамового ангидрида. Естественно, что эта грубая и косвенная характеристика не исчерпывает всех показателей структуры вольфрамового ангидрида, могущих влиять на структуру и свойства металла. Поэтому с целью стандартизации свойств металла и условий его производства и обработки необходимо стандартизировать условия получения исходного вольфрамового ангидрида.
К таким условиям относятся режимы осаждения исходных вольфрамовой кислоты или паравольфрамата аммония, а также режим прокаливания этих соединений до вольфрамового ангидрида.
Другими словами, структура и технологические свойства вольфрамового порошка зависят не только от условий его восстановления из вольфрамового ангидрида, но и от структуры, а следовательно, от условий получения всех предшествующих полуфабрикатов.
Возможные изменения структуры вольфрамового ангидрида, отражающиеся на его насыпном весе в зависимости от режима прокаливания исходной вольфрамовой кислоты или паравольфрамата аммония, показаны ранее.
Обычно в практике производства чистого ковкого вольфрама используется вольфрамовый ангидрид с насыпным весом до 2 г/см3.
Для получения мелкозернистых порошков вольфрама, применяющихся в производстве большей части сортов карбидных твердых сплавов, используют мелкозернистый вольфрамовый ангидрид с насыпным весом 0,4—0,8 г/см3.
Если необходимо получить наиболее мелкозернистый вольфрамовый порошок, то вместо прокаленного вольфрамового ангидрида применяют вольфрамовую кислоту, более дисперсную, чем вольфрамовый ангидрид.