Измерение удельной площади поверхности порошков карбида вольфрама методом адсорбции азота

АВГ222016

Изготовление сверл, резцов, фрез и абразивных дисков не обходится без применения порошковых материалов, создающих износостойкое покрытие. Примером такого материала может служить карбид вольфрама (WC). В процессе получения порошковых материалов, пригодных для формирования покрытия, исходный карбид вольфрама подвергается размолу, в результате чего получается порошок с заданным размером частиц, варьирующимся от 20 до 1000 нм (в среднем).

Знание размера частиц критично, поскольку этот параметр влияет на фазовый состав, микроструктуру и механические свойства твердых сплавов. В свою очередь, размер частиц связан с удельной площадью поверхности и может быть рассчитан исходя из величины последней. Для определения удельной площади поверхности был взят порошок карбида вольфрама в смеси с кобальтом и карбидом хрома. Известно, что средний размер частиц составлял 0,6-0,75 мкм. В качестве метода исследования был выбран статический волюметрический метод адсорбции азота. Общий принцип измерения состоит в том, что прибор шаг за шагом повышает давление над предварительно дегазированным образцом от нулевого до давления насыщенного пара. В таком эксперименте измеряются два параметра – равновесное давление и соответствующий объем адсорбированного газа. Зависимость между молями адсорбата в газовой фазе и создаваемым давлением (когда адсорбция не происходит) получается в ходе контрольного измерения.

Исходные данные:

• Масса навески 1,658 г
• Плотность материала, измеренная методом гелиевой пикнометрии, 12,8 г/см³.

Подготовка материала:

• Дегазация в течение 4-х часов при 120 ^оС

По окончании процесса измерения была получена изотерма адсорбции.

Порошок карбида вольфрама не обладает развитой пористой поверхностью, что согласуется в формой графика и крайне малым количеством адсорбированного газа. По экспериментальным данным методом БЭТ была рассчитана удельная площадь поверхности порошка, которая составила 1,8930 м²/г. На примере карбида вольфрама была продемонстрирована возможность определения удельной площади поверхности непористых порошков металлов. Благодаря высокой точности и воспроизводимости результатов метод может быть выбран как один из основных в производстве конструкционных и инструментальных материалов.

Подробные характеристики газо-адсорбционного порозиметра Thermo Scientific Surfer