Wie wird Wolframdraht hergestellt?

Die Raffinierung von Wolfram aus Erzen kann nicht durch traditionelles Schmelzen erfolgen, da Wolfram den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle hat. Wolfram wird durch eine Reihe chemischer Reaktionen aus Erz gewonnen. Der genaue Prozess variiert je nach Hersteller und Erzzusammensetzung, aber Erze werden zerkleinert und dann geröstet und/oder verschiedenen chemischen Reaktionen, Fällungen und Waschungen unterzogen, um Ammoniumparawolframat (APT) zu erhalten. APT kann kommerziell verkauft oder zu Wolframoxid weiterverarbeitet werden. Wolframoxid kann in einer Wasserstoffatmosphäre geröstet werden, um reines Wolframpulver mit Wasser als Nebenprodukt herzustellen. Wolframpulver ist der Ausgangspunkt für Wolframmühlenprodukte, einschließlich Draht.

Nun, da wir reines Wolframpulver haben, wie stellen wir Draht her?

1. Drücken

Wolframpulver wird gesiebt und gemischt. Es kann ein Bindemittel hinzugefügt werden. Eine festgelegte Menge wird abgewogen und in eine Stahlform gefüllt, die dann in eine Presse geladen wird. Das Pulver wird zu einem zusammenhängenden, aber zerbrechlichen Riegel verdichtet. Die Form wird auseinandergenommen und die Stange entfernt. Bild hier.

2. Vorsintern

Der zerbrechliche Stab wird in ein feuerfestes Metallschiffchen gelegt und in einen Ofen mit Wasserstoffatmosphäre geladen. Durch die hohe Temperatur beginnt sich das Material zu verfestigen. Das Material hat etwa 60–70 % der vollen Dichte, mit geringem oder keinem Kornwachstum.

3. Vollständiges Sintern

Der Riegel wird in eine spezielle wassergekühlte Behandlungsflasche gefüllt. Durch die Stange wird elektrischer Strom geleitet. Die durch diesen Strom erzeugte Wärme führt dazu, dass sich der Stab auf etwa 85 bis 95 % seiner Gesamtdichte verdichtet und um etwa 15 % schrumpft. Darüber hinaus beginnen sich im Stab Wolframkristalle zu bilden.

4. Stauchen

Der Wolframstab ist jetzt fest, aber bei Raumtemperatur sehr spröde. Es kann formbarer gemacht werden, indem die Temperatur auf 1200 bis 1500 °C erhöht wird. Bei dieser Temperatur kann der Stab durch eine Pressvorrichtung geführt werden. Ein Swager ist eine Vorrichtung, die den Durchmesser einer Stange verringert, indem sie durch eine Matrize geführt wird, die darauf ausgelegt ist, die Stange mit etwa 10.000 Schlägen pro Minute zu hämmern. Typischerweise verringert eine Sickenvorrichtung den Durchmesser pro Durchgang um etwa 12 %. Durch das Stauchen werden die Kristalle verlängert und es entsteht eine faserige Struktur. Obwohl dies im fertigen Produkt aus Gründen der Duktilität und Festigkeit wünschenswert ist, muss der Stab zu diesem Zeitpunkt durch erneutes Erhitzen spannungsfrei gemacht werden. Das Stauchen wird fortgesetzt, bis die Stange zwischen 0,25 und 0,10 Zoll dick ist.

5. Zeichnen

Nun kann gestauchter Draht von etwa 0,10 Zoll durch die Matrizen gezogen werden, um den Durchmesser zu verringern. Ein Draht wird geschmiert und durch Matrizen aus Wolframkarbid oder Diamant gezogen. Die genauen Durchmesserreduzierungen hängen von der genauen Chemie und der endgültigen Verwendung des Drahtes ab. Beim Ziehen des Drahtes verlängern sich die Fasern erneut und die Zugfestigkeit nimmt zu. In bestimmten Phasen kann es notwendig sein, den Draht zu glühen, um eine weitere Verarbeitung zu ermöglichen. Ein Draht kann bis zu einem Durchmesser von 0,0005 Zoll gezogen werden.