Prozessentwicklung für das Mikro-Pulverspritzgießen von ... - FZK

3 Stand der Forschung
3.1.2 Einfluss des Herstellungsprozesses von Wolfram-Pulver auf die Pulverpartikeleigenschaften
Die Herstellung von Wolfram-Pulver erfolgt meist ausgehend von Wolframoxiden wie Wolf-
ram-Trioxid (WO3) und Wolfram-blau-Oxid (WO3-x), welche aus dem Precursormaterial APT
(APT-Ammonium Paratungstate) gewonnen werden [YIH 79-1]. Die Wolframoxide werden
in einem geeigneten Ofen durch H2-Reduktion in metallisches Wolfram-Pulver umgesetzt.
Die Wahl passender Prozessparameter der Reduktion ermöglicht eine Einstellung der ge-
wünschten Partikeleigenschaften des Pulvers wie z.B. mittlere Partikelgröße und Partikelgrö-
ßenverteilung. Mittels einer Variation von Temperatur, Wasserdampf-Partialdruck, Durchsatz
im Ofen, Dicke der eingebrachten Wolframoxid-Pulverlage, Porosität der Pulverlage und H2-
Gasstrom kann unter Verwendung des identischen Precursors eine mittlere Partikelgröße zwischen
0,1 µm und 10 µm eingestellt werden [LAS 99-4].
Wird Wolframoxid zu metallischem Wolfram-Pulver reduziert, entstehen Agglomeratstrukturen.
Hierbei werden, abhängig von der angestrebten mittleren Partikelgröße, unterschiedliche
Agglomerattypen gebildet (Abbildung 3.1).
Abbildung 3.1 Wolfram-Pulver unterschiedlicher Pulverpartikelgrößen nach Lassner &
Schubert [LAS 99-5].
Bei der Einstellung von Partikelgrößen im Submikrometerbereich kommt es zu einer Bildung
von Pseudomorphosen des Precursormaterials, bestehend aus schwammartigen Agglomeraten
(Abbildung 3.1, links). Entsprechend wird bei diesem Typ von Agglomeration von „Pseudo-
morphologie“ gesprochen. Werden gröbere Partikelgrößen in einem Bereich von ca. 1 µm bis
zu einigen Mikrometern eingestellt (Abbildung 3.1, Mitte und rechts), so bilden sich, basie-
rend auf CVT (CVT- Chemical vapour transport), idiomorphe Kristallstrukturen, die mitein-
ander verwachsen sind [LAS 99-5].
Eine Herstellung sphärischer Wolfram-Pulver mittels Plasmaspritzen im PAS SM -Prozess
(PAS- powder alloying and spheroidization) wurde von der Firma Plasma Process Inc. demonstriert
[PLA 06-1]. Allerdings sind größere Mengen sphärischer Wolfram-Pulver mit einer
Partikelgröße von ca. 1µm derzeit nicht kommerziell verfügbar.
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