แผ่นทังสเตนผลิตและประมวลผลได้อย่างไร?

แผ่นทังสเตนเป็นองค์ประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมที่ต้องการวัสดุที่มีความพิเศษ ความต้านทานอุณหภูมิสูง - ความหนาแน่น - และ ความแข็งแรงเชิงกล - ขอบคุณคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของทังสเตนเช่น จุดหลอมเหลวสูงสุดในหมู่โลหะ (3422 ° C) และ การป้องกันรังสีที่ยอดเยี่ยม แผ่นทังสเตนค้นหาแอปพลิเคชันในการบินและอวกาศอิเล็กทรอนิกส์อุปกรณ์การแพทย์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

บทความนี้นำเสนอขั้นตอนการผลิตและการประมวลผลที่ครอบคลุมในการผลิต แผ่นทังสเตน จากการเตรียมวัตถุดิบไปจนถึงการตกแต่งขั้นสุดท้าย

1. ภาพรวมของทังสเตนและคุณสมบัติของมัน

ทังสเตน (W) เป็นโลหะหนาทึบ- สีเงินสีเงินสีเงินที่รู้จักกันดี

• จุดหลอมเหลวที่สูงมาก: 3422 ° C (6192 ° F)

• ความหนาแน่นสูง: 19.3 g/cm³ (ใกล้กับทองคำ)

• แรงดึงและความแข็งสูง

• ความต้านทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม

• การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้แผ่นทังสเตนเหมาะสำหรับ สภาพแวดล้อมที่รุนแรง แต่ยังท้าทายในการผลิตเนื่องจากความแข็งและความเปราะบาง

2. การเตรียมวัตถุดิบ

A. แร่ทังสเตนกับผงทังสเตน

• การขุดและการสกัด: แร่ทังสเตน (ส่วนใหญ่ scheelite หรือ wolframite) ถูกขุดและประมวลผลเพื่อสกัดสมาธิทังสเตน

• การประมวลผลทางเคมี: สมาธิจะถูกแปลงเป็นทังสเตนไตรออกไซด์ (WO₃) ผ่านการคั่วและการทำให้บริสุทธิ์ทางเคมี

• การผลิตผง: จากนั้นจะลดลงด้วยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตผงทังสเตนบริสุทธิ์

ผงทังสเตนที่มีความบริสุทธิ์สูง (≥99.95%) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตแผ่นคุณภาพสูง

3. ผงโลหะโลหะ: เทคนิคการผลิตหลัก

เพราะทังสเตน จุดหลอมเหลว ทำให้การหลอมละลายและการหล่อแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ ผงโลหะวิทยา เป็นวิธีการผลิตหลัก

ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมผง

• ผงทังสเตนผสมกับสารเติมแต่งเล็กน้อย (เช่นนิกเกิลเหล็กหรือทองแดง) หากทำโลหะผสมทังสเตน

• ผงจะต้องเป็น เครื่องแบบและดี เพื่อให้แน่ใจว่าการเผาที่ดี

ขั้นตอนที่ 2: การบดอัดหรือกด

• ผงทังสเตนถูกอัดแน่นเป็นรูปร่าง "สีเขียว" ภายใต้แรงดันสูงโดยใช้วิธีการเช่น การกดแกนเดียว หรือ กด Isostatic .

• การเร่งด่วนก่อให้เกิดบิลเล็ตที่มีรูปร่างหนาแน่นหรือเป็นแผ่น

ขั้นตอนที่ 3: การเผา

• รูปร่างที่กดผ่านผ่านไปแล้ว การเผา ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,400 ° C ถึง 2,500 ° C ในบรรยากาศที่ควบคุม (โดยปกติคือไฮโดรเจนหรือสูญญากาศ) เพื่อเชื่อมต่ออนุภาคผง

• การเผาวัสดุลดความแข็งแรงเชิงกลและลดความพรุน

4. การกลิ้งร้อนและการปลอม

หลังจากการเผาไหม้แท่นบูชาทังสเตนหรือแผ่นพื้นมักจะเป็น งานร้อนแรง เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นปรับแต่งโครงสร้างข้าวและบรรลุความหนาที่ต้องการ:

• การตีที่ร้อนแรง: บิลเล็ตอุ่นถูกปลอมแปลงเพื่อลดความหนาและปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล

• การกลิ้งร้อน: แผ่นทังสเตนถูกรีดที่อุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อสร้างแผ่นแบนที่มีความหนาสม่ำเสมอและพื้นผิว

• ขั้นตอนนี้ยังช่วยได้ กำจัดรูพรุนที่เหลืออยู่ และปรับปรุง ความเหนียว .

เนื่องจากความเปราะบางของทังสเตนการทำงานที่ร้อนแรงต้องใช้อุณหภูมิที่แม่นยำและการควบคุมการเสียรูป

5. การตัดเฉือนและการตกแต่ง

แผ่นทังสเตนมักจะต้องใช้การตัดเฉือนที่แม่นยำสำหรับขนาดและผิวผิว:

• การบดและขัด: เพื่อให้ได้ความคลาดเคลื่อนและพื้นผิวที่เรียบเนียนแผ่นทังสเตนได้รับการบดและขัดผิว

• การตัด: วิธีการเช่นลวด EDM, การตัดด้วยเลเซอร์หรือการตัดวอเตอร์เจ็ทใช้ในการจัดรูปทรงแผ่น

• การขุดเจาะและการกัด: การตัดเฉือนทังสเตนต้องใช้เครื่องมือเพชรหรือคาร์ไบด์เนื่องจากความแข็ง

• การหลอม: บางครั้งแผ่นทังสเตนจะถูกอบใหม่หลังการตกแต่งเพื่อบรรเทาความเครียดภายใน

6. การควบคุมคุณภาพและการทดสอบ

ผู้ผลิตทำการตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวด:

• การวัดความหนาแน่น: เพื่อให้แน่ใจว่าจานตรงตามข้อกำหนดความหนาแน่น

• การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค: การใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อตรวจสอบขนาดและความสม่ำเสมอ

• การทดสอบเชิงกล: ความแข็งความต้านทานแรงดึงและการทดสอบความต้านทานต่อแรงกระแทก

• การตรวจสอบพื้นผิว: สำหรับข้อบกพร่องเช่นรอยแตกความพรุนหรือการรวม

• การตรวจสอบมิติ: การใช้ CMMS (พิกัดเครื่องวัด) เพื่อความแม่นยำ

7. การประมวลผลเฉพาะสำหรับโลหะผสมทังสเตนและการเคลือบ

• แผ่นทังสเตนจำนวนมากถูกผสมกับองค์ประกอบเช่น นิกเกิล , เหล็ก , หรือ ทองแดง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกลึงและความเหนียว

• การรักษาพื้นผิวเช่น การแกะสลักสารเคมี , เครื่องไฟฟ้า , หรือ การเคลือบ (เช่นการชุบนิกเกิล) สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนหรือคุณสมบัติทางไฟฟ้า

8. ข้อควรพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย

• การประมวลผลผงทังสเตนต้องใช้การจัดการ ฝุ่นละออง อย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากการสูดดม

• ความต้องการการเผาไหม้อุณหภูมิสูง เตาไฟฟ้าพิเศษ ด้วยการควบคุมก๊าซเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน

• การจัดการของเสียและการรีไซเคิลเศษทังสเตนมีความสำคัญต่อความยั่งยืน

9. แอพพลิเคชั่นขับเคลื่อนมาตรฐานการผลิต

แผ่นทังสเตนผลิตตามมาตรฐานเฉพาะแอปพลิเคชัน:

• การบินและอวกาศ: เพลตจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานความบริสุทธิ์และความแข็งแกร่งของการบินและอวกาศ

• อิเล็กทรอนิกส์: แผ่นทังสเตนที่ใช้เป็นอัลตร้าแฟลตจะใช้เป็นอ่างล้างจานหรืออิเล็กโทรด

• ทางการแพทย์: แผ่นทังสเตนสำหรับการป้องกันรังสีต้องการการควบคุมความหนาที่แม่นยำ

• นิวเคลียร์: แผ่นป้องกันรังสีต้องได้รับการรับรองสำหรับการลดทอนนิวตรอนและแกมมา

10. สรุปกระบวนการผลิตแผ่นทังสเตน

บทสรุป

การผลิตแผ่นทังสเตนคือ กระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอน พึ่งพาอย่างมากกับผงโลหะและการประมวลผลอุณหภูมิสูงเนื่องจากจุดหลอมเหลวและความแข็งที่ยอดเยี่ยมของทังสเตน การรวมกันของ การบดอัดผงเผา, ทำงานร้อน , และ การตัดเฉือนที่แม่นยำ ช่วยให้การผลิตเพลตที่ตอบสนองความต้องการที่ต้องการของอุตสาหกรรมขั้นสูง

โดยการทำความเข้าใจขั้นตอนการผลิตเหล่านี้วิศวกรและผู้ซื้อสามารถระบุแผ่นทังสเตนที่เหมาะกับแอปพลิเคชันของพวกเขาได้ดีขึ้นและให้ความสมดุลที่ดีที่สุดด้านคุณภาพประสิทธิภาพและค่าใช้จ่าย