Меню змесціва
● Што такое карбід вальфраму?
>> Уласцівасці карбіду вальфраму
>> Прымяненне карбіду вальфрама
● Электрапляванне карбіду вальфраму
>> Метады для гальтэнавага карбіду вальфраму
>> Крокі, якія ўдзельнічаюць у гальтэнскім карбідзе вальфраму
● Перавагі карбіду вальфрамавага вальфраму
● Прымяненне электраплікаванага карбіду вальфраму
● Альтэрнатывы электраплёчу
● Параўнанне метадаў пакрыцця
● Апошнія поспехі ў тэхналогіі пакрыцця вальфрама
● Размовы аб ахове здароўя і бяспецы
● Выснова
● FAQ
>> 1. Ці можа карбід вальфраму вырабляцца з чыстым вальфрамам?
>> 2. Якія асноўныя перавагі карбіду вальфраму?
>> 3. Што такое электралеснае нікель і чаму ён выкарыстоўваецца на карбідзе вальфраму?
>> 4. Якія галіны прыносяць найбольшую карысць ад выкарыстання электраплікаванага карбіду вальфраму?
>> 5. Якія альтэрнатывы гальтэнскага карбіду вальфраму?
● Цытаты:
Карбід вальфраму - гэта універсальны матэрыял, вядомы сваёй выключнай цвёрдасці, зносу і цеплавых уласцівасцей, што робіць яго важным для шматлікіх прамысловых прымяненнях [5]. Часта выкарыстоўваецца ў прымяненнях зносу з тэмпературай абслугоўвання ніжэй за 500 градусаў па Цэльсіі, ён ідэальна падыходзіць для сцэнарыяў, якія патрабуюць устойлівасці да эрозіі, ізаляцыі, разрастання, слізгальнага зносу і ўздзеяння [2].
Электраплёўка - гэта металічная тэхніка аздаблення металу, калі электрычны ток памяншае раствораныя іёны металу, утвараючы металічнае пакрыццё на электродзе [4]. Гэты працэс, таксама вядомы як электраасацыяцыя, прадугледжвае пагружэнне нарыхтоўкі (субстрат) у спецыяльна сфармуляваны раствор электраліта (ванна для пакрыцця) [4].
З-за высокай рэактыўнасці вальфрама, электраплёнка падкладкі з чыстым вальфрамам з'яўляецца складанай задачай, як правіла, патрабуе сумеснага ўвядзення з нікелем ці іншымі металамі [4]. Традыцыйныя ванны для водных пакрыццяў не далі прымальных вынікаў для вальфрамавага пакрыцця [4]. Аднак наклад на паверхні вальфраму, асабліва нарыхтоўкі карбіду вальфраму, дасягаецца эфектыўнай тэхнікай, часта ўзмацняючы абарону карозіі [4].
Што такое карбід вальфраму?
Карбід вальфраму - гэта злучэнне вальфраму і вугляроду. Гэта надзвычай цвёрды матэрыял, прыблізна ў тры разы больш жорсткі, чым сталь, з модулем маладых прыблізна 530–700 ГПа, і ўдвая больш шчыльны, чым сталь - амаль сярэдзіна паміж свінцом і золатам [5]. Ён мае высокую тэмпературу плаўлення 2870 ° C (5200 ° F) і тэмпературу кіпення 6000 ° C (10,830 ° F) [5].
Уласцівасці карбіду вальфраму
Карбід вальфраму мае унікальнае спалучэнне ўласцівасцей, якія робяць яго неацэнным у розных галінах [5]:
- Цвёрдасць: выключна цвёрда, забяспечваючы выдатную зносу [5].
- Устойлівасць да зносу: здольны супрацьстаяць высокаму ўзроўню зносу, уключаючы эрозію, ізаляцыю і ўздзеянне [2].
- Цеплавая стабільнасць: падтрымлівае трываласць і цэласнасць пры цяжкіх стрэсах і эразіўных умовах [5].
- Устойлівасць да карозіі: забяспечвае выдатную ўстойлівасць да акіслення з -за моцнай трываласці сувязі і нізкай сітаватасці [2].
- Высокая тэмпература плаўлення: можа вытрымліваць высокія тэмпературы без дэфармацыі [5].
Прымяненне карбіду вальфрама
Уласцівасці карбіду вальфраму робяць яго прыдатным для шырокага спектру прыкладанняў у розных галінах прамысловасці [5]:
- аэракасмічная і авіяцыя: абараняе крытычныя кампаненты рухавіка, такія як лопасці турбіны і кампаненты пасадкі з зносу [5].
- Вытворчасць нафты і газу: выкарыстоўваецца ў буравым абсталяванні для пашырэння тэрміну службы бітаў і кампанентаў помпы ў абразіўных умовах [5].
- Вытворчасць і прамысловая апрацоўка: прымяняецца да рэжучых інструментаў для пашырэння тэрміну службы ў хуткасных аперацыях апрацоўкі [5].
- Вытворчасць электраэнергіі: Шчыты турбінных кампанентаў ад эрозіі ў звычайных і аднаўляльных крыніцах энергіі [5].
- Аўтамабільная прамысловасць: выкарыстоўваецца ў вытворчасці цяжкіх металічных сплаваў, такіх як хуткасная сталь для розных аўтамабільных дэталяў [8].
- Спартыўнае абсталяванне: выкарыстоўваецца ў спартыўных перадачах, як гольф -клубы з -за яго трываласці [7].
Электрапляванне карбіду вальфраму
Электраплёва -карбід вальфраму ўключае пакрыццё матэрыялу іншым металам для павышэння яго ўласцівасцей, такіх як каразійная ўстойлівасць, альбо для падрыхтоўкі яго да канкрэтных прыкладанняў [8]. У той час як чыстаму вальфраму складана пласціцца, карбід вальфраму можа быць эфектыўна парэкламаваны пры дапамозе пэўных метадаў [4].
Метады для гальтэнавага карбіду вальфраму
1. Электралітычны працэс:
- Гэты метад прадугледжвае электралізацыю вальфрамавых карбідных анодаў у ваннай фтору ў воднай кіслаце для атрымання наяўных іёнаў вальфраму [1]. У сплаў дадаюць кіслотную соль металу (напрыклад, нікель). РН ванны рэгулюецца да 4,5 да 6,8, а раствор падтрымліваюць пры тэмпературы паміж 35 ° С і 80 ° С з шчыльнасцю току каля 14 ампер на квадратны фут [1].
- Разнастайнасць гэтага працэсу ўключае ў сябе растварэнне дыяксіду вальфраму (WO2) у ванне з фторам воднай кіслаты для атрымання наяўных іёнаў вальфраму [1].
2. Электралеснае нікель пакрыццё:
- Электралеснае нікелевае пакрыццё часта выкарыстоўваецца на карбідзе вальфраму, таму што не патрабуецца электрычны ток [8]. Працэс прадугледжвае пагружэнне кампанента ў спецыялізаванае рашэнне, дзе хімічныя рэакцыі прымушаюць нікель звязвацца з субстратам [8]. Гэты метад забяспечвае раўнамернае пакрыццё і павышае ўстойлівасць да карозіі [8].
Крокі, якія ўдзельнічаюць у гальтэнскім карбідзе вальфраму
1. Падрыхтоўка падкладкі вальфрамавага карбіду:
- Паверхню трэба старанна ачысціць, каб выдаліць любыя забруджвальныя рэчывы, такія як алей, змазка або аксіды. Метады ўключаюць ультрагукавую ачыстку, шчолачную ачыстку і кіслотную тручэнне [4].
- Актывацыя паверхні: урэзанне паверхні прыдатным этонам паляпшае адгезію пакрытага металу.
2. Падрыхтоўка раствора электралітаў:
- Для электралітычнага пакрыцця рыхтуецца ванна для воднай кіслаты фтору. Гэтая ванна змяшчае іёны вальфраму, кіслату растваральную соль металу, якая павінна быць сплавана (напрыклад, нікель хларыд) і іншыя дабаўкі для паляпшэння якасці пакрыцця [1].
- Для электралеснага пакрыцця выкарыстоўваецца спецыялізаваны раствор для пакрыцця нікеля [8]. Гэты раствор змяшчае іёны нікеля, аднаўленчы сродак (напрыклад, гіпафасфіт натрыю), складаныя рэчывы і стабілізатары [8].
3. Працэс электраплёву:
- Электралітычнае пакрыццё: падкладка вальфрамавага карбіду змяшчаецца ў ванну з электралітам у якасці катода, а таксама вальфрамавага або вальфрамавага сплаву. Прымяняецца ток, у выніку чаго іёны металу ў растворы ўносяць на паверхню карбіду вальфраму [1].
- Электралеснае пакрыццё: падкладка -карбід вальфраму апускаецца ў ванну з электралеснай пакрыццём. Раствор награваецца да адпаведнай тэмпературы (звычайна паміж 80-90 ° С), а хімічныя рэакцыі прымушаюць нікель адкласці на падкладку [8].
4. Пасля лячэння:
- Пасля пакрыцця кампанент старанна прамыецца, каб выдаліць любы рэшткавы раствор электраліта [4].
-Для забеспячэння дастатковай і працяглай працяглай адгезіі пакрыцця можа прымяняцца працэс дапамогі пасля пакрыцця [4].
- Пакрыццё можа падвяргацца цеплавой апрацоўцы для паляпшэння яго цвёрдасці і адгезіі [2].
Перавагі карбіду вальфрамавага вальфраму
Электраплёвавы карбід вальфраму прапануе некалькі пераваг [8]:
- Павышаная каразійная ўстойлівасць: Пакрыты пласт абараняе карбід вальфраму ад агрэсіўнай асяроддзя [8].
- Палепшаная ўстойлівасць да зносу: пакрыццё можа забяспечыць дадатковую зносу ў залежнасці ад металу, які выкарыстоўваецца [2].
- Падвышаная цвёрдасць паверхні: пэўныя пакрыцці, такія як нікель, могуць павялічыць цвёрдасць паверхні вальфрамавага карбіду [2].
- Лепшая электрычная праводнасць: пакрыцці, такія як нікель, паляпшаюць электрычную праводнасць, што выгадна ў электронных прыкладаннях [8].
- Садзейнічанне зваркі і паяння: нікелевыя пакрыцці палягчаюць зваркі, паю і пайку на паверхні [8].
Прымяненне электраплікаванага карбіду вальфраму
Электрапкладзены карбід вальфраму выкарыстоўваецца ў розных дадатках з -за яго ўзмоцненых уласцівасцей [5]:
- Інструменты для рэзкі: Карбід вальфраму звычайна выкарыстоўваецца пры вытворчасці інструментаў рэзкі, павароту і фрэзеравання для нафты, здабычы, металаапрацоўкі і дрэваапрацоўчай прамысловасці [8]. Электраплёва павышае знос і карозію ўстойлівасці да інструмента [5].
- Электронныя кампаненты: з -за электрычнай праводнасці і цеплавой устойлівасці вальфрама ён выкарыстоўваецца ў электрычных кантактах, паўправаднікоў і цеплавых радыятах. Нікелевыя пакрыцці паляпшаюць каразійную ўстойлівасць і дазваляюць больш пакрыць [8].
- Прамысловае абсталяванне: У такіх кампанентах, як элементы ацяплення і прамянёвыя шчыты, электраплёроўка павышае ўстойлівасць матэрыялу да суровых умоў [5].
- Аўтамабільныя і аэракасмічныя кампаненты: выкарыстоўваюцца ў частках, якія патрабуюць устойлівасці да цяпла, зносу і карозіі, такіх як тыя, якія знаходзяцца ў аўтамабільных і аэракасмічных дадатках [8].
- Гідраўлічныя поршні: павышае знос і агрэсіўную ўстойлівасць у гідраўлічных сістэмах [2].
- Свердзельныя біты: пашырае жыццё і прадукцыйнасць буравога абсталявання ў розных галінах [2].
- аэракасмічныя рухавікі: абараняе кампаненты рухавіка ад зносу і экалагічных фактараў [2].
- Брама і шаравыя клапаны: паляпшае трываласць і надзейнасць кампанентаў клапана [2].
- Інструменты ўніз: забяспечвае даўгавечнасць інструментаў, якія выкарыстоўваюцца пры здабыванні нафты і газу [2].
- Прызямленне самалёта: забяспечвае абарону зносу і карозіі для крытычных кампанентаў пасадкі [2].
- Прыкладанні помпы: павышае прадукцыйнасць і тэрмін службы кампанентаў помпы [2].
Альтэрнатывы электраплёчу
У той час як электраплёўка з'яўляецца распаўсюджаным метадам павышэння ўласцівасцей карбіду вальфраму, іншыя метады пакрыцця прапануюць розныя перавагі [2]:
- Пакрыццё з кіслародам з высокай хуткасцю (HVOF): Гэты цеплавы распыляльнік спалучае ў сабе вальфраму і кобальт, што прыводзіць да пакрыцця з высокай трываласцю сувязі, нізкай сітаватасці і выдатнай зносу [6]. Пакрыцці HVOF шчыльней і лепш звязаны, чым у працэсах распылення паветранага або парашка з паветраным парашком і часта выкарыстоўваюцца ў якасці замены для цвёрдага храмаванага пакрыцця [2].
- Пакрыццё плазменнага распылення: прадугледжвае распыленне расплаўленых або цеплаафотавых матэрыялаў на паверхню, каб забяспечыць пакрыццё. Гэты метад можа быць выкарыстаны з рознымі матэрыяламі і падыходзіць для вялікіх плошчаў паверхні [6].
- Хімічнае адкладанне пары (ССЗ): працэс, у якім тонкая плёнка адкладаецца на падкладку праз хімічную рэакцыю паражніцкіх папярэднікаў. Пакрыцці ССЗ вядомыя сваёй аднастайнасцю і моцнай адгезіяй [2].
- Фізічнае адкладанне пары (PVD): тэхніка вакуумнага пакрыцця, якая выкарыстоўваецца для атрымання тонкіх плёнак і пакрыццяў. Працэсы PVD ўключаюць распыленне, выпарэнне і адкладанне пары дугі [2].
Параўнанне метадаў пакрыцця
| метаду пакрыцця |
Працэсы |
Перавагі |
Недахопы |
прыкладанняў |
| Электрапляванне |
Выкарыстоўвае электрычны ток для памяншэння раствораных іёнаў металаў і ўтварае пакрыццё на электродзе [4]. |
Павышаная ўстойлівасць да карозіі, павышэнне ўстойлівасці да зносу, павышаную цвёрдасць паверхні, лепшую электраправоднасць, палягчэнне зваркі і паяння [8]. |
Можа быць складаным з чыстым вальфрамам, патрабуе пэўнай хіміі ванны, можа спатрэбіцца пасля лячэння для аптымальнай адгезіі [4]. |
Рэжучыя інструменты, электронныя кампаненты, прамысловае абсталяванне, аўтамабільныя і аэракасмічныя кампаненты [8]. |
| HVOF пакрыццё |
Апырсквае спалучэнне вальфрама і кобальту на падкладку з выкарыстаннем кіслароднага паліва з высокай хуткасцю [6]. |
Высокая трываласць сувязі, нізкая сітаватасць, выдатная ўстойлівасць да зносу, цудоўная цвёрдасць і агрэсіўная ўстойлівасць у параўнанні з цвёрдым храмаваным пакрыццём [2]. |
Больш высокая тэмпература абслугоўвання можа прывесці да далікатных фаз, якія зніжаюць зносаўстойлівасць і цэласнасць пакрыцця, не рэкамендуецца для моцных кіслот [2]. |
Гідраўлічныя поршні, буравыя кавалачкі, аэракасмічныя рухавікі, вароты і шаравыя клапаны, інструменты ўніз адтуліну, стварэнне пасадкі самалётаў, розныя помпы [2]. |
| Плазменны распыляльнік |
Апыртвайце расплаўлены або цеплаафонныя матэрыялы на паверхню [6]. |
Універсальны, можна выкарыстоўваць з рознымі матэрыяламі, прыдатнымі для вялікіх плошчаў паверхні [6]. |
Можа мець больш высокую сітаватасць у параўнанні з HVOF, можа запатрабаваць пасля лячэння [6]. |
Устойлівыя да зносу пакрыцця, цеплавых бар'ерных пакрыццяў, устойлівых да карозійных пакрыццяў [6]. |
| Хімічнае адкладанне пары (ССЗ) |
Адкладае тонкую плёнку на падкладку праз хімічную рэакцыю паразаных папярэднікаў [2]. |
Раўнамернае пакрыццё, моцная адгезія, добрая для высокатэмпературных прыкладанняў [2]. |
Можа быць дарагім, патрабуе высокіх тэмператур, можа вырабляць небяспечныя пабочныя прадукты [2]. |
Вытворчасць паўправаднікоў, устойлівыя да зносу пакрыцця, устойлівыя да карозіі [2]. |
| Фізічнае адкладанне пара (PVD) |
Тэхніка вакуумнага пакрыцця, якая выкарыстоўваецца для атрымання тонкіх плёнак і пакрыцця [2]. |
Высокая цвёрдасць, зносаўстойлівасць, каразійная ўстойлівасць можа быць выкарыстана з рознымі матэрыяламі [2]. |
Можа быць дарагім, абмежаваным таўшчынёй пакрыцця, можа запатрабаваць пасля лячэння [2]. |
Рэжучыя інструменты, дэкаратыўныя пакрыцці, устойлівыя да зносу пакрыцця [2]. |
Апошнія поспехі ў тэхналогіі пакрыцця вальфрама
Апошнія даследаванні былі сканцэнтраваны на павышэнні прадукцыйнасці і прымянення карбідных пакрыццяў вальфраму [5]:
- Нанаструктураваныя карбідныя пакрыцці вальфраму: гэтыя пакрыцці прапануюць паляпшэнне цвёрдасці, зносаўстойлівасці і трываласці разбурэння з -за іх вытанчанай мікраструктуры.
- Гібрыдныя пакрыцці: спалучэнне карбіду вальфраму з іншымі матэрыяламі, такімі як графен або палімеры, могуць ствараць пакрыцці з індывідуальнымі ўласцівасцямі, такімі як павышаная ўстойлівасць да карозіі або зніжэнне трэння.
- Метады прасунутага адкладу: такія метады, як імпульснае лазернае адкладанне (PLD) і высокамаштабная імпульсная распыленне магнітрона (HIPIMS), дазваляюць стварыць шчыльныя і больш раўнамерныя пакрыцці з палепшанай адгезіяй.
- Мадыфікацыя паверхні: мадыфікацыі паверхні да і пасля лячэння, такія як апрацоўка плазмы або тэкстураванне лазернай паверхні, могуць яшчэ больш павысіць прадукцыйнасць карбідных пакрыццяў вальфраму.
Размовы аб ахове здароўя і бяспецы
Працуючы з працэсамі карбіду вальфрама і гальванізацыяй, важна ўлічваць патэнцыйныя рызыкі для здароўя і бяспекі [2]:
- Шасцівалентны хром: традыцыйнае цвёрдае храмаванае пакрыццё, якое цяпер моцна абмежавана ў Дырэктыве аб дасягненні, выкарыстоўвае гексавалентны хром, вядомы канцероген чалавека [2]. Пакрытыя вальфрамавым карбідам пакрыцця лічацца больш бяспечнай альтэрнатывай [2].
- Уздзеянне хімічных рэчываў: Электраплёўка прадугледжвае выкарыстанне розных хімічных рэчываў, некаторыя з якіх могуць быць небяспечнымі. Павінна насіць правільнае асабістае ахоўнае абсталяванне (PPE), напрыклад, пальчаткі, маскі і абарону вачэй [2].
- Вентыляцыя: адэкватная вентыляцыя неабходна для мінімізацыі ўздзеяння паветраных часціц і хімічных пароў [2].
- Утылізацыя адходаў: Для мінімізацыі ўздзеяння на навакольнае асяроддзе неабходна выконваць правільныя метады ўтылізацыі адходаў і выдаткаваных раствораў электралітаў [2].
Выснова
У заключэнне, у той час як чыстаму вальфраму складана электрапласціны, карбід вальфраму можа быць эфектыўна электракрыжаваны, каб павысіць свае ўласцівасці і пашырыць свае прымяненне. Працэс электраплёву, будзь то электралітычная ці электрычная, прапануе такія перавагі, як паляпшэнне каразійнай устойлівасці, зносаўстойлівасць і цвёрдасць паверхні. Альтэрнатыўныя метады пакрыцця, такія як HVOF і плазменнае распыленне, забяспечваюць дадатковыя варыянты дасягнення пэўных характарыстык прадукцыйнасці. Па меры прасоўвання тэхналогій пастаянныя даследаванні працягваюць павышаць прадукцыйнасць і прымяненне карбідных пакрыццяў вальфраму, забяспечваючы іх далейшае значэнне для шматлікіх галін. Разумеючы ўласцівасці, працэсы і перавагі гальтэнскага вальфраму карбіду, інжынеры і вытворцы могуць прымаць абгрунтаваныя рашэнні для аптымізацыі сваіх матэрыялаў і працэсаў.
FAQ
1. Ці можа карбід вальфраму вырабляцца з чыстым вальфрамам?
У той час як з -за высокай рэактыўнасці вальфраму, з -за высокай рэактыўнасці вальфрамавага вальфрамавага карбіду вальфрамавага вальфрама вельмі складана з -за высокай рэактыўнасці вальфрама, можна электраабсталяваць з іншымі металамі, такімі як нікель, каб павысіць яго ўласцівасці, такія як каразійная ўстойлівасць і зносаўстойлівасць [4].
2. Якія асноўныя перавагі карбіду вальфраму?
Асноўныя перавагі ўключаюць павышаную карозію ўстойлівасці, паляпшэнне зносу, падвышаную цвёрдасць паверхні, лепшую электраправоднасць і палягчэнне зваркі і паяння [8].
3. Што такое электралеснае нікель і чаму ён выкарыстоўваецца на карбідзе вальфраму?
Электралеснае нікелевае пакрыццё - гэта працэс, які не патрабуе электрычнага току. Ён выкарыстоўваецца на карбідзе вальфраму для забеспячэння раўнамернага пакрыцця, павышэння ўстойлівасці да карозіі і палягчае зваркі і паянне на паверхні [8].
4. Якія галіны прыносяць найбольшую карысць ад выкарыстання электраплікаванага карбіду вальфраму?
Прамысловасць, якія прыносяць карысць большасці, ўключаюць аэракасмічную, нафту і газ, вытворчасць, вытворчасць электраэнергіі, аўтамабільную і электроніку, дзякуючы ўзмоцненай устойлівасці да зносу, устойлівасці да карозіі і цеплавой устойлівасці матэрыялу з пакрыццём [5] [8].
5. Якія альтэрнатывы гальтэнскага карбіду вальфраму?
Альтэрнатывы ўключаюць у сябе пакрыццё з кіслародным палівам з высокай хуткасцю (HVOF), пакрыццём для распылення ў плазме, адкладанні хімічнай пары (ССЗ) і фізічным адкладаннем пара (PVD) [2]. Кожны метад прапануе розныя перавагі і падыходзіць для розных прыкладанняў [6].
Цытаты:
[1] https://www.freepatentsonline.com/2145745.html
[2] https://www.bandbprecision.co.uk/tungsten-carbide-coatch/
[3] https://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=77083
[4] https://www.sharrettsplating.com/base-materials/tungsten
[5] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[6] https://www.industrialplating.com/materies/tungsten-carbide-coatings
[7] https://rselectro.in/blog-description/5-tungsten-carbide-applications/9135
[8] https://www.sharrettsplating.com/blog/electroless-nickel-plating-tungsten/
