Wolfram-Metallpulver ist eine feinkörnige Form von Wolfram, die als Rohstoff in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt wird. Seine einzigartigen Eigenschaften wie hohe Dichte, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hoher Schmelzpunkt machen es zu einem wichtigen technischen Material.
Zusammensetzung und Herstellung
| Parameter | Einzelheiten |
|---|---|
| Elementare Zusammensetzung | Reines Wolfram (W) oder eine Legierung mit anderen Metallen |
| Produktionsprozess | Aus Wolframstäben gefräst oder aus Wolframoxiden reduziert |
| Partikelgrößen | In der Regel zwischen 1 Mikron und 150 Mikron |
| Reinheitsgrade | Von 99% bis 99,995% reinem Wolfram |
Wolframpulver wird durch verschiedene Verfahren wie Wasserstoffreduktion, Mahlen oder thermische Plasmasphäroidisierung hergestellt, um die gewünschte Form und Reinheit zu erreichen.
Eigenschaften und Merkmale
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 19,3 g/cm3, fast doppelt so hoch wie bei Stahl |
| Schmelzpunkt | 3422 °C, höchster Wert aller Metalle |
| Stärke | Sehr hohe Härte und Festigkeit, insbesondere im gesinterten Zustand |
| Leitfähigkeit | Niedriger elektrischer Widerstand, hohe Wärmeleitfähigkeit |
| Stabilität | Ausgezeichnete chemische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit |
Diese einzigartigen Eigenschaften verleihen dem Wolfram-Metallpulver für verschiedene Spezialanwendungen.
Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von Wolfram-Metallpulver
| Anmeldung | Verwendung |
|---|---|
| Sinterkarbidwerkzeuge | gebunden in Kobaltmatrix für Schneidwerkzeuge |
| Gegengewichte | Hohe Dichte, ideal für Gewichte und Ballast |
| Strahlungsabschirmung | Effektive Abschirmung von Röntgen-/Gammaquellen |
| Thermionische Strahler | Filamente aufgrund des hohen Schmelzpunkts |
| 3D-Druck-Pulver | Für den Druck hochfester Wolframteile |
Wolframpulver erfüllt wichtige Anforderungen in den Bereichen Verteidigung, Medizin, Luft- und Raumfahrt und anderen Branchen.
Spezifikationen und Standardsorten
Wolframpulver ist nach verschiedenen internationalen Normen erhältlich, die die Partikelgrößenverteilung, den Reinheitsgrad, das Herstellungsverfahren usw. festlegen. Einige gemeinsame Spezifikationen umfassen:
- ASTM B772 – Reine Wolframpulverarten
- ISO 5453 – Chemische Analyse und Größenklassifizierung
- ICDD 00-001-1202 – Referenz der kristallinen Struktur
Lieferanten und Preisgestaltung
| Anbieter | Preis pro kg |
|---|---|
| Midwest-Wolfram | $70 – $500 |
| Büffel-Wolfram | $100 – $600 |
| Wolfram Heavy Powder | $150 – $800 |
| Globale Wolfram-Pulver | $250 – $1500 |
Die Preisgestaltung hängt stark vom Reinheitsgrad, der Partikelform und -größe, der Bestellmenge und der Mehrwertverarbeitung ab.
Pro und Kontra
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Außergewöhnliche Härte und Dichte | Teuer im Vergleich zu Alternativen |
| Widersteht hohen Temperaturen | Schwer – erhöht das Gewicht bei Verwendung in Produkten |
| Korrosions- und verschleißfest | Spröde, wenn nicht richtig verarbeitet |
| Ökologisch stabil | Schwierig zu bearbeiten in bestimmten Formen |
| Gleichmäßige Partikelverteilung | Kann Schutzatmosphären erfordern |
FAQs
Wofür wird Wolfram-Metallpulver verwendet?
Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften wird es in den Bereichen Werkzeuge, Gewichte, Strahlenschutz, Elektronik, 3D-Druck und anderen Hochleistungsbereichen eingesetzt.
Welche Reinheitsgrade gibt es?
Die üblichen Reinheitsgrade reichen von 99 % bis 99,995 %. Ein höherer Reinheitsgrad erfordert einen wesentlich höheren Preis.
Was ist die typische Partikelgröße?
Die Partikelgröße kann von 1 Mikron bis 150 Mikron reichen. Die gewünschte Größe hängt von der Anwendungsmethode und den Anforderungen der Endanwendung ab.
Ist Wolfram umweltschädlich?
Nein. Wolfram-Metallpulver ist im Allgemeinen ungiftig und umweltfreundlich. Bei bestimmten Verarbeitungen können gefährliche Verbindungen verwendet werden, die Vorsicht erfordern.
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Additional FAQs: Tungsten Metal Powder
1) What particle morphology is best for different processes?
- Press-and-sinter: irregular/sponge for better green strength. Thermal spray and AM (LPBF): spherical for high flowability and packing. DED/wire-DED: coarser spherical or crushed granules.
2) How do oxygen and carbon impurities affect tungsten metal powder?
- Elevated O and C form WOx and carbides during sintering, increasing brittleness and porosity. For critical applications, target O ≤ 0.05 wt% and C ≤ 0.01 wt% unless intentionally alloyed.
3) Can tungsten metal powder be used in laser powder bed fusion?
- Yes, but it requires preheating and optimized parameters to mitigate cracking due to high stiffness and thermal gradients. Typical LPBF PSD: 15–45 µm spherical, with low O/N and tight PSD.
4) What are common tungsten composites and why use them?
- W-Ni-Fe/W-Ni-Cu heavy alloys for radiation shielding and kinetic energy components; W-Cu for thermal management and EDM electrodes; WC-Co for cutting tools. Composites balance density, ductility, and conductivity.
5) How should tungsten powder be stored and handled safely?
- Keep sealed and dry, under inert gas if possible; use local exhaust ventilation, antistatic grounding, and explosion-rated dust controls. Although tungsten is not highly reactive, fine powders can pose a dust explosion hazard.
2025 Industry Trends: Tungsten Metal Powder
- Semiconductor and medical growth: Demand up for W-Cu heat spreaders and high-density shielding components.
- Advanced manufacturing: More spherical, plasma-atomized W powders available for LPBF/DED; crack-mitigation strategies mature.
- Sustainability: Increased closed-loop recycling and take-back programs for W scrap/powders with certified impurity control.
- Standards tightening: Stricter impurity and PSD specs for AM-grade W and W-heavy alloys; wider adoption of in-line O/N/H analysis.
- Defense/aerospace: Continued shift from lead to tungsten-based shielding/ballast and kinetic components.
2025 Tungsten Powder Market Snapshot (Indicative)
| Metrisch | 2023 | 2024 | 2025 YTD (Aug) | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|
| Global W powder demand (kt) | ~18.5 | ~19.3 | ~20.1 | Semiconductor + defense |
| Spherical W (15–45 µm) price (USD/kg) | 180–320 | 190–340 | 200–360 | PA/spheroidized, low O/N |
| Irregular W (-325 mesh) price (USD/kg) | 70–140 | 75–150 | 80–160 | Hydrogen-reduced |
| Typical O spec (AM-grade W) | ≤0.06 wt% | ≤0.05 wt% | ≤0.04 wt% | Tighter QC, in-line analyzers |
| AM adoption (W/W-alloys programs) | Auftauchen | Early pilots | Pilot-to-production | LPBF + DED parameter maturity |
| W-Cu demand growth (YoY) | +6% | +8% | +9–11% | Power electronics, EDM |
Sources:
- USGS Mineral Commodity Summaries (Tungsten): https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs
- ASTM/ISO powder standards: https://www.astm.org, https://www.iso.org
- Supplier technical notes (Global Tungsten & Powders, H.C. Starck Solutions, Plansee) and industry trackers
Latest Research Cases
Case Study 1: Crack-Resistant LPBF of Tungsten for Collimators (2025)
Background: A medical device OEM needed dense, fine-featured W collimators with reduced post-machining.
Solution: Used plasma-atomized W powder (D50 ~28 µm, O=0.035 wt%) with build plate preheat >600°C, beam shaping, and contour-remelting; stress-relief + hot isostatic pressing (HIP).
Results: Relative density 99.5–99.8%, microcrack incidence reduced by 70% vs. baseline; dimensional accuracy ±60 µm on 2 mm walls; machining time cut 25%.
Case Study 2: W-Cu Heat Spreaders via PM Infiltration for SiC Power Modules (2024)
Background: An EV inverter supplier sought CTE-matched plates with high thermal conductivity.
Solution: Sintered porous W skeletons from -325 mesh W, followed by capillary Cu infiltration to 15–30 vol% Cu; final surface lapped.
Results: Thermal conductivity 200–230 W/m·K; CTE 7.5–8.5 ppm/K (25–200°C); warpage <8 µm over 50 mm; yield +10% compared to prior route.
Expert Opinions
- Dr. Dirk N. Schwab, Head of R&D, Plansee High Performance Materials
- “For AM-grade tungsten metal powder, controlling interstitials and applying elevated preheat are decisive to suppress solidification cracking and achieve near-wrought density.”
- Prof. Susanne Wurster, Materials Processing, TU Munich
- “W–Cu and W–Ni–Fe heavy alloys continue to expand as lead replacements. Process route selection—PM infiltration vs. AM—should follow CTE and flatness tolerance needs.”
- Dr. Kevin J. Hemker, Professor of Mechanical Engineering, Johns Hopkins University
- “Grain boundary engineering and beam shaping are enabling finer W features with improved toughness, opening opportunities in radiation optics and micro heat exchangers.”
Practical Tools and Resources
- ASTM B777 (tungsten heavy alloys), B772 (tungsten powder), B214/B212 (sieve/flow), E1019 (O/N/H): https://www.astm.org
- ISO 4497 (particle size by sieving), ISO 13320 (laser diffraction), ISO 7637-equivalent PM methods: https://www.iso.org
- USGS Tungsten Statistics and Information: https://www.usgs.gov
- OSHA/NIOSH guidance for metal powder handling and combustible dust: https://www.osha.gov, https://www.cdc.gov/niosh
- MatWeb materials database for W and W-composites: https://www.matweb.com
- Senvol Database for AM machine–material compatibility: https://senvol.com
- Supplier technical libraries: Global Tungsten & Powders, H.C. Starck Solutions, Plansee, Midwest Tungsten
Last updated: 2025-08-25
Changelog: Added 5 FAQs; inserted 2025 market snapshot table; provided two recent case studies; included expert opinions; compiled practical tools/resources with standards and datasets
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if USGS data revises demand/pricing >10%, new ASTM/ISO standards for AM-grade tungsten publish, or major LPBF/DED breakthroughs reduce cracking further
