Comment le fil de tungstène est-il produit ?

Le raffinage du tungstène à partir du minerai ne peut pas être effectué par fusion traditionnelle puisque le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux. Le tungstène est extrait du minerai par une série de réactions chimiques. Le processus exact varie selon le fabricant et la composition du minerai, mais les minerais sont broyés puis grillés et/ou soumis à diverses réactions chimiques, précipitations et lavages pour obtenir du paratungstate d'ammonium (APT). L'APT peut être vendu dans le commerce ou transformé en oxyde de tungstène. L'oxyde de tungstène peut être grillé dans une atmosphère d'hydrogène pour créer de la poudre de tungstène pure avec de l'eau comme sous-produit. La poudre de tungstène est le point de départ des produits de broyage de tungstène, y compris le fil.

Maintenant que nous avons de la poudre de tungstène pure, comment fabriquer du fil ?

1. En appuyant sur

La poudre de tungstène est tamisée et mélangée. Un classeur peut être ajouté. Une quantité fixe est pesée et chargée dans un moule en acier qui est chargé dans une presse. La poudre est compactée en une barre cohésive mais fragile. Le moule est démonté et la barre retirée. Photo ici.

2. Préfrittage

La barre fragile est placée dans une nacelle en métal réfractaire et chargée dans un four sous atmosphère d'hydrogène. La température élevée commence à consolider les matériaux ensemble. Le matériau représente environ 60 à 70 % de sa densité totale, avec peu ou pas de croissance de grains.

3. Frittage complet

La barre est chargée dans une bouteille de traitement spéciale refroidie à l'eau. Le courant électrique passera à travers la barre. La chaleur générée par ce courant entraînera une densification de la barre jusqu'à environ 85 à 95 % de sa densité totale et un retrait d'environ 15 %. De plus, des cristaux de tungstène commencent à se former dans la barre.

4. Échanger

La barre de tungstène est désormais solide, mais très fragile à température ambiante. Il peut être rendu plus malléable en élevant sa température entre 1 200°C et 1 500°C. A cette température, la barre peut être passée dans un swager. Un swager est un dispositif qui réduit le diamètre d'une tige en la faisant passer à travers une matrice conçue pour marteler la tige à environ 10 000 coups par minute. Généralement, un swager réduira le diamètre d'environ 12 % par passage. Le sertissage allonge les cristaux, créant une structure fibreuse. Bien que cela soit souhaitable dans le produit fini pour des raisons de ductilité et de résistance, à ce stade, la tige doit être soulagée par réchauffage. Le sertissage continue jusqu'à ce que la tige soit comprise entre 0,25 et 0,10 pouces.

5. Dessin

Un fil estampé d'environ 0,10 pouce peut maintenant être tiré à travers des matrices pour réduire le diamètre. Un fil est lubrifié et tiré à travers des filières en carbure de tungstène ou en diamant. Les réductions exactes de diamètre dépendent de la chimie exacte et de l’utilisation finale du fil. Au fur et à mesure que le fil est étiré, les fibres s'allongent à nouveau et la résistance à la traction augmente. A certaines étapes, il peut être nécessaire de recuire le fil pour permettre un traitement ultérieur. Un fil peut être tréfilé aussi fin que 0,0005 pouces de diamètre.