Factores que afectan a la producción de polvo de tungsteno
Temperatura. La temperatura influye en la velocidad de todas las reacciones que ocurren durante la reducción, de ahí la presión dinámica y parcial del volátil [WO2 (OH) 2] que se forma durante la reducción y que es responsable del transporte de vapor químico (CVT) del tungsteno. La temperatura y el tamaño de partículas de tungsteno son directamente proporcionales, mientras que la temperatura y el tiempo requeridos para la reducción final son inversamente proporcionales.
Alimentación de óxido. El flujo de masa de tungsteno determina la cantidad de H2O liberada durante todo el proceso de reducción. Cuanto mayor sea el flujo, mayor será el tamaño del grano.
Altura de la capa de polvo de tungsteno. Durante la reducción y la formación de agua que acompa~na, la capa de polvo ejerce una considerable resistencia a la difusión contra la separación de agua de la capa. Cuanto mayor sea la capa, mayor será la resistencia a la difusión y más lentamente se eliminará el agua de reacción. La humedad local es más alta en el fondo de las condiciones de crecimiento de las partículas metálicas formadas a una temperatura particular. La altura de la capa es directamente proporcional al tamaño del grano en polvo.
Porosidad de la capa de polvo. La porosidad de la capa de polvo, y por lo tanto su permeabilidad, está determinada por la macroporosidad (espacio intermedio entre las partıculas de óxido) y por la microporosidad (porosidad de las partıculas individuales de óxido). Cuanto mayor sea la porosidad de la capa de polvo, mejor será el intercambio de material H2O → H2 durante la reducción y menos los granos de las partículas de tungsteno crecerán, dando como resultado un tamaño de partícula más pequeño.
Caudal de hidrógeno. Un flujo de hidrógeno más elevado mejora el intercambio de material debido a la eliminación más rápida del vapor de agua. Por lo tanto, el flujo es inversamente proporcional al tamaño medio del grano.
Dirección del flujo de hidrógeno. El flujo simultáneo de hidrógeno con respecto al flujo de tungsteno genera una mayor humedad dinámica en la parte posterior de la reducción, mientras que el flujo en contracorriente (que es la condición estándar) proporciona una humedad más alta durante las etapas de reducción temprana.
Punto de rocío del hidrógeno. El punto de rocío del hidrógeno entrante influye en la humedad general durante la reducción. Más hidrógeno "húmedo" mejora el crecimiento de partículas de tungsteno.
Distribución del tamaño del grano. La distribución del tamaño del grano es en gran medida la consecuencia de la altura de la capa de polvo. Las condiciones de crecimiento para las partículas individuales son diferentes y dependen de su posición dentro de la capa de polvo. La humedad es mayor en el interior y disminuye a medida que se aproxima a la superficie. Este gradiente da como resultado partículas grandes de tamaño de grano dentro y partículas pequeñas de tamaño de grano en las áreas vecinas de la superficie. Es fácil entender que la distribución es más amplia para las capas de polvo altas y más cerca para la capa inferior. En cualquier caso, la distribución se puede mejorar (hacer más cerca) mediante el uso de hidrógeno "húmedo", ya que el gradiente de vapor de agua desde el interior hacia el exterior de la capa se reducirá.
La aglomeración está estrechamente relacionada (inversamente proporcional) con la densidad aparente del polvo de tungsteno. Correspondientemente, la densidad aparente puede ser influenciada dentro de ciertos límites por el punto de rocío del hidrógeno. La aglomeración es un requisito previo para una buena compactabilidad del polvo de tungsteno.
Morfología. Como se ha señalado anteriormente, las bajas temperaturas y las condiciones secas suprimen en gran medida cualquier CVT de tungsteno y conducen a la formación de esponjas metálicas, que son pseudomorfas del precursor de óxido (APT, H2WO4). Se componen de partículas de metal muy finas, poligonales y policristalinas. Con el aumento de la temperatura y la humedad, los granos de tungsteno individuales se forman por CVT en distancias relativamente grandes. Las partıculas son facetadas y comúnmente exhiben la forma caracterıstica del metal cúbico. Los cristales bien facetados, mostrando los pasos del crecimiento y siendo intermedios en parte, son característicos para las condiciones muy húmedas (alta temperatura, altura grande de la capa de polvo).
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