タングステン タングステンとその合金は、高密度、高温強度、高融点、良好な耐熱性と耐食性、高硬度などの優れた特性を持っており、広く、原子力、医療、防衛、軍事、航空宇宙などの多くの分野で使用されています。製造では、タングステンとその合金は、多くの場合、伝統的な粉末冶金プロセスを使用して、すなわち、成形、焼結、およびの後処理を介して調製される。 タングステン粉.タングステン粉末の形態、粒径、粒度分布、流動性およびかさ密度は、プレスビレットの性能、したがって最終的なタングステン製品の性能に大きな影響を与えます。球状タングステン粉末は、形状が球状またはほぼ球状であり、良好な流動性と高い嵩密度によって特徴付けられる。このため、金型キャビティへの均一な充填が容易で、加圧下でビレットのサイズを容易に制御できるため、均一な密度分布が得られ、弾性的な後遺症が少なくなります。
3D印刷技術、多孔質材料、高密度粉体塗装、射出成形の急速な発展に伴い、高品質の球状タングステン粉末の需要が増加している。高品質の球状タングステン粉末だけでなく、良好な流動性、良好な真球度、高い緩いパッキング密度と振動密度だけでなく、低酸素含有量を持っています。
タングステン粉末のプラズマ球状化
高温、高エンタルピー、高化学反応性を持つプラズマは、タングステン粉末球状化プロセスにおけるタングステン粉末球状化の熱源としての需要を満たします。プラズマ球状化技術は、プラズマアークにチャージングガンを介してキャリアガスによる不規則な形状の粒子の噴霧を含む。輻射、対流、伝導などの熱伝達機構の作用の下で、粉末は全体または部分的な溶融に急速に加熱され、溶融粒子が急速に凝固し、表面張力の下で収縮し、緻密な球状粉末を形成する。プラズマ球状化タングステン粉末の利点は、エネルギーの高濃度、大きな温度勾配、プロセスパラメータを制御することによって正確にエネルギー入力を制御する能力、および最大75％の熱エネルギーの利用です。プラズマ球状化の後、タングステン粉末の流動性が改善され、粉末のルースパッキング密度と振動密度が増加します。球状タングステン粉末の調製のために最も一般的に使用される方法は、交番誘導電界の作用下で電気伝導度の大幅な増加と高エネルギージュール加熱で、様々なガスの誘導加熱によってプラズマを生成するためにRF電磁界の誘導を使用してRFプラズマ、です。通常のプラズマの特性だけでなく、低RFプラズマ速度、長いアーク面積、長いプラズマトーチの寿命、電極放電なし、低公害、0.5 kWから1.0 MWの出力範囲を持っているので、それは高品質の球状タングステン粉末を調製するための良い方法です。
3Dプリントタングステン製品の最も重要な消耗品として、球状タングステン粉末は、従来のタングステン粉末を置き換えるために、そのユニークな利点を持っています。ハロゲン化、タングステン粉末のreoxidation - 還元法は、低い球状化率、低い収率を持っており、タングステン粉末を球状化のマイクロ波単一キャビティ法は、熱源として十分ではありません。タングステン粉末を球状化するマイクロ波単一キャビティ法は、熱源が不十分であり、生成されたタングステン粉末の性能が不安定で安定性が悪い。
現在、中国で調製された球状タングステン粉末はまだ広い粒度分布、低い収率、悪い均一性、および安定性の高い程度に苦しんでいる。球状タングステン粉末の研究開発はまだ開発段階にある。球状タングステン粉末の研究開発はまだ開発段階にあり、調製プロセス、技術と手順はまださらに研究する必要があります。球状タングステン粉末の研究開発はまだ開発段階にあり、調製プロセス、技術と手順はまださらに研究する必要があります。
プラズマ球状化技術は、高いエネルギー消費、ガス消費高いエネルギー消費、ガス消費、大きな設備投資、高い運転コスト、未熟な技術開発などの問題を抱えている。しかし、プラズマの高エネルギーと制御可能な反応雰囲気は、他のプラズマ球状化技術の調製を可能にする。プラズマ球状化技術は、高エネルギー消費、高設備投資、高運用コスト、成熟した技術開発などの問題を抱えている。調製された調製された球状タングステン粉末は、良好な真球度、均一な粒度分布、高い密度と良好な流動性を持っています。全体の準備プロセスは、高速かつ連続的である。したがって、プラズマ球状化は、球状タングステン粉末の調製のための代替となります。したがって、プラズマ球状化は、球状タングステン粉末の調製のための代替手段です。数値シミュレーションと組み合わせることで、プロセスパラメータを数値シミュレーションを組み合わせることで、プロセスパラメータを迅速に最適化することができます。プラズマ球状化技術の継続的な改善、生産コストの削減、粉末パラメータの最適化 プラズマ球状化技術の継続的な改善、生産コストの削減、粉末収率の向上により、プラズマ球状化技術はタングステン粉末の生産において重要な役割を果たすでしょう。プラズマ球状化技術は、タングステン粉末球状化の工業生産の明るい未来を持っているでしょう。
Frequently Asked Questions (FAQ)
1) Why choose spherical tungsten powder over irregular tungsten powder?
- Spherical tungsten powder offers superior flowability, higher apparent/tap density, and more uniform packing—key for LPBF, DED, MIM, and thermal spraying. It improves layer quality, reduces lack‑of‑fusion defects, and enables tighter dimensional control.
2) What particle-size distribution (PSD) works best for AM with tungsten?
- LPBF commonly uses 15–45 μm (or 20–53 μm) cuts; DED prefers 45–90 μm or 75–150 μm. Narrow PSDs improve flow and packing; ultra-fines increase oxygen pickup and spatter.
3) How does RF plasma spheroidization compare to other routes?
- RF plasma yields highly spherical, dense tungsten powder with low contamination and controllable PSD, but at higher energy/gas cost. Alternatives (halogenation, re‑oxidation/reduction, microwave) have lower yields or poorer consistency for AM-grade needs.
4) How critical is oxygen content in tungsten powder?
- Very. Elevated oxygen increases brittleness and can cause porosity and cracking in sintering/AM. For AM-grade tungsten powder, aim for O < 0.05–0.10 wt% depending on application; verify via ASTM E1019.
5) Can spherical tungsten powder be reused in LPBF?
- Yes, with inert handling, sieving, and cycle-by-cycle QA (PSD, flow, O/N/H, density). Many workflows allow 4–8 reuse cycles before blending with virgin powder; establish limits based on oxygen drift and PSD changes.
2025 Industry Trends: Spherical Tungsten Powder
- Cost and energy optimization: Argon/nitrogen recovery systems and torch efficiency mapping cut RF plasma gas/energy use by 20–35% vs 2023 benchmarks.
- Quality stabilization: Inline optical/AI detection of satellites/hollows improves lot consistency; more suppliers publish digital material passports tied to ISO/ASTM 52907.
- Application growth: Higher demand for radiation shielding lattices, high‑heat flux components, and directed energy system parts drives AM-grade tungsten powder adoption.
- Hybrid processing: Water‑atomized W pre-cursor upgraded via RF plasma spheroidization balances cost with AM flow performance.
- Safer operations: Wider adoption of ATEX/DSEAR-compliant powder stations and closed-loop inert handling for dense, high‑Z powders.
2025 KPI Snapshot for Tungsten Powder Routes (indicative AM-grade ranges)
| メートル | RF Plasma Spheroidized W | Gas Atomized W (where applicable) | Re-oxidation/Reduction + Spheroidize | Microwave Spheroidization |
|---|---|---|---|---|
| Sphericity (aspect ratio) | 0.95–0.98 | 0.90–0.94 | 0.92–0.96 | 0.88–0.93 |
| Oxygen (wt%) | 0.03–0.08 | 0.05–0.12 | 0.05–0.10 | 0.08–0.15 |
| Hall flow (s/50 g) | 15–19 | 18–24 | 17–22 | 20–28 |
| Fine fraction yield (<53 μm) | 中程度 | 中程度 | Low–Moderate | 低い |
| Relative cost | 高い | Medium–High | ミディアム | ミディアム |
| AM suitability (LPBF/DED) | 素晴らしい | Good (limited suppliers) | Good after tight QA | Variable/lot‑dependent |
References: ISO/ASTM 52907:2023; ASTM B212/B213/B703; ASTM E1019; NIST AM‑Bench datasets; HSE ATEX/DSEAR guidance
Latest Research Cases
Case Study 1: RF Plasma Spheroidization of WA Tungsten for LPBF Heat-Flux Panels (2025)
Background: An aerospace thermal systems supplier needed LPBF-grade tungsten with improved flow and low oxygen for thin-wall, high‑density panels.
Solution: Upgraded water‑atomized W via RF plasma; optimized torch power and carrier gas; tight classification to 20–45 μm; closed-loop inert handling; ISO/ASTM 52907 QA.
Results: Sphericity 0.97; O reduced from 0.11→0.06 wt%; Hall flow 16.8 s/50 g; LPBF density ≥99.5%; leak-tight thin walls achieved with 18% fewer recoater defects; first‑pass yield +15%.
Case Study 2: DED of Spherical W for Radiation Shielding with Binder‑Jet Hybrid Cores (2024)
Background: A med‑tech OEM sought complex tungsten shielding geometries with dense outer skins.
Solution: Produced spherical W (45–90 μm) by RF plasma; printed binder‑jet cores, then DED over‑clad for dense outer layers; stress relief and HIP performed.
Results: Final density 99.6% (outer layer); dimensional shrink variation −30% vs BJ-only; shielding performance +12% vs spec; cycle time −22% relative to full DED builds.
Expert Opinions
- Prof. Rajiv Asthana, Professor of Materials Science, University of Wisconsin–Stout
Viewpoint: “For tungsten powder in AM, oxygen and satellite control are decisive—flow and densification hinge on both, not just PSD.” Source: Academic publications and conference proceedings. - Dr. John Slotwinski, Materials Research Engineer, NIST
Viewpoint: “Digital material passports tied to ISO/ASTM 52907 characterization are improving cross‑site reproducibility for high‑Z powders like tungsten.” Source: NIST AM workshops https://www.nist.gov/ - Dr. Anushree Chatterjee, Director, ASTM International AM Center of Excellence
Viewpoint: “2025 round‑robin efforts are connecting powder metrics to LPBF defect maps in refractory systems, accelerating qualification of spherical tungsten powder.” Source: ASTM AM CoE https://amcoe.astm.org/
Practical Tools/Resources
- ISO/ASTM 52907: Powder characterization for AM
https://www.iso.org/standard/78974.html - ASTM B212/B213/B703 (density/flow) and ASTM E1019 (O/N/H)
https://www.astm.org/ - NIST AM‑Bench: Public datasets for validating AM processes
https://www.nist.gov/ambench - HSE ATEX/DSEAR: Safe handling of reactive/dense metal powders
https://www.hse.gov.uk/fireandexplosion/atex.htm - Senvol Database: Compare machines/materials, including tungsten powders
https://senvol.com/database - Open-source/engineering tools: Thermo‑Calc (phase predictions), pySLM (scan strategy), AdditiveFOAM (thermal/porosity modeling), ImageJ (morphology analysis)
Last updated: 2025-08-27
Changelog: Added targeted FAQs, 2025 KPI table for tungsten powder routes, two recent case studies, expert viewpoints, and a curated tools/resources list with standards links.
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ISO/ASTM standards update, major energy/cost breakthroughs in RF plasma lines, or new LPBF parameter sets for tungsten are released by OEMs.
