Меню за съдържание
● Въведение в волфрамовия карбид
>> Химичен състав и структура
● Ковалентни връзки в волфрамов карбид
>> Характеристики на ковалентните връзки
● Физични свойства на волфрамовия карбид
>> Приложения на волфрамов карбид
● Индустриални приложения
● Процес на производство
>> Предизвикателства в производството
● Въздействие върху околната среда
>> Рециклиране и устойчивост
● Заключение
● Често задавани въпроси
>> 1. Каква е химическата формула на волфрамовия карбид?
>> 2. Каква е твърдостта на волфрамовия карбид?
>> 3. Кои са основните приложения на волфрамовия карбид?
>> 4. Как се синтезира волфрамов карбид?
>> 5. Каква е точката на топене на волфрамовия карбид?
● Цитати:
Волфрамовият карбид, с химическата формула WC, е съединение, което се състои от равни части от волфрам и въглеродни атоми. Той е известен със своята изключителна твърдост, висока плътност и устойчивост на корозия, което я прави решаващ материал в различни индустриални приложения, включително инструменти за рязане, абразиви и дори бижута. Въпросът дали Волфрамовият карбид е ковалентен, включва разбиране на атомната му структура и естеството на връзките между съставните му атоми.
Въведение в волфрамовия карбид
Волфрамовият карбид се синтезира чрез комбиниране на волфрам и въглерод в прецизно съотношение. Полученият материал показва шестоъгълна кристална структура, която допринася за неговата твърдост и стабилност. Съединението е синтезирано за първи път от Анри Мойсан през 1893 г., а индустриалното му производство започва около 1913-1918 г.
Химичен състав и структура
Химическият състав на волфрамовия карбид се състои предимно от волфрам и въглерод, с типично съотношение около 94% волфрам и 6% въглерод по тегло. Шестоъгълната структура на Wc се характеризира със слоеве от волфрамови атоми с въглеродни атоми, пълни половината от интервалите, което води до тригонална призматична координация както за волфрам, така и за въглерод.
Илюстрация на шестоъгълната кристална структура на волфрамовия карбид, показваща волфрамови атоми (сини) и въглеродни атоми (черни) в тригонална призматична подредба.
Ковалентни връзки в волфрамов карбид
Твърдостта и стабилността на волфрамовия карбид до голяма степен се дължат на силните ковалентни връзки между волфрамовата и въглеродните атоми. Тези връзки имат висока якост на връзка, което придава на материала изключителната си устойчивост на деформация и износване. Дължината на волфрамовата въглеродна връзка е приблизително 220 pm, сравнима с единичната връзка в W (CH 3) 6.
Характеристики на ковалентните връзки
Ковалентните връзки се образуват, когато атомите споделят електрони за постигане на стабилна електронна конфигурация. В случай на волфрамов карбид, ковалентните връзки са особено силни поради разликата в електроотрицателността между волфрам и въглерод, което повишава силата на връзката.
Схематично представяне на ковалентно свързване между волфрам и въглеродни атоми в волфрамов карбид.
Физични свойства на волфрамовия карбид
Волфрамовият карбид е известен с високата си точка на топене (приблизително 2870 ° C), висока плътност (около 15,6 g/cm³) и изключителна твърдост (твърдост на MOHS от около 9). Той също така проявява висок модул на Young (около 550 GPA), което показва неговата скованост и устойчивост на деформация.
Приложения на волфрамов карбид
Поради уникалната си комбинация от твърдост, устойчивост на износване и термична стабилност, волфрамовият карбид се използва широко в инструментите за рязане, абразивите и износваните части. Използва се и в бижута поради неговата издръжливост и естетическа привлекателност.
Индустриални приложения
Свойствата на волфрамовия карбид го правят съществен материал в различни индустриални сектори:
- Режещи инструменти: Волфрамовият карбид се използва в режещите инструменти поради способността му да издържа на високи температури и да поддържа своята твърдост по време на обработващите операции.
-Аерокосмическото пространство: високото му съотношение на здравина и тегло и устойчивост на износване го правят подходящ за компоненти в аерокосмическите приложения.
- Сондаж за нефт: Покритията от волфрамов карбид се използват за защита на сондажното оборудване от износване в тежки среди.
- Бижута: Волфрамовите карбидни пръстени и други бижута са популярни поради тяхната устойчивост на надраскване и издръжливост.
Процес на производство
Процесът на производство на волфрамов карбид обикновено включва следните стъпки:
1. Подготовка на прах: Волфрамовата и въглеродните прахове се смесват в подходящо съотношение.
2. Стентиране: След това сместа се синхронизира при високи температури (около 1500 ° C) под налягане, за да се образува твърд компакт.
3. Смилане и оформяне: Синанният материал се смила и се оформя в желаната форма.
Предизвикателства в производството
Едно от предизвикателствата при производството на волфрамов карбид е постигането на еднаква плътност и предотвратяване на дефекти по време на процеса на синтероване. Това изисква прецизен контрол върху температурата и условията на налягане.
Въздействие върху околната среда
Производството на волфрамов карбид може да има последици за околната среда, предимно поради добива на волфрам и енергийно-интензивния процес на синтероване. Полагат се усилия за подобряване на устойчивостта чрез намаляване на отпадъците и използване на по -ефективни техники за производство.
Рециклиране и устойчивост
Рециклирането на волфрамов карбид става все по -важно за намаляване на отпадъците и запазването на ресурсите. Това включва събиране на употребявани инструменти за карбид от волфрамов и преработка в нови продукти.
Схема на процеса на рециклиране на волфрамов карбид, показваща етапите на събиране, сортиране и преработка.
Заключение
Волфрамовият карбид наистина е ковалентно съединение, с неговата твърдост и стабилност, произтичащи от силните ковалентни връзки между волфрам и въглеродните атоми. Уникалните му свойства го правят универсален материал за широк спектър от индустриални приложения. С напредването на технологиите усилията за подобряване на ефективността на производството и устойчивостта ще продължат да повишават ролята си в съвременните индустрии.
Често задавани въпроси
1. Каква е химическата формула на волфрамовия карбид?
Волфрамовият карбид има химическата формула WC, състояща се от равни части от волфрам и въглеродни атоми.
2. Каква е твърдостта на волфрамовия карбид?
Волфрамовият карбид има твърдост на Mohs от около 9, което го прави едно от най -трудните вещества, известни, второ само на Diamond.
3. Кои са основните приложения на волфрамовия карбид?
Волфрамовият карбид се използва предимно в режещи инструменти, абразиви, устойчиви на износване части и бижута поради неговата твърдост и издръжливост.
4. Как се синтезира волфрамов карбид?
Волфрамовият карбид се синтезира чрез комбиниране на волфрам и въглерод в прецизно съотношение, често чрез процеси на синтероване.
5. Каква е точката на топене на волфрамовия карбид?
Точката на топене на волфрамовия карбид е приблизително 2870 ° С, което я прави подходящ за приложения с висока температура.
Цитати:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
[2] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[3] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[4] https://www.retopz.com/understanding-the-chemical-properties-of-tungsten-carbide-an-xplanatory-overview/
[5] https://www.retopz.com/57-frequency-asked-questions-faqs-about thungsten-carbide/
[6] https://www.reekecarbide.com/blog/the-mysery-of-hardness-unlocking-the-secrets-of-nungsten-carbide.html
[7] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedataSheet.pdf
[8] https://www.tungco.com/insights/blog/frequelty-asked-questions-used-enungsten-carbide-inserts/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[11] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-wungsten-carbide-a-comprective-guide/
[12] https://tuncomfg.com/about/faq/
[13] https://www.nature.com/articles/S41467-018-03429-Z
[14] https://www.nature.com/articles/srep01646
[15] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[16] https://www.nature.com/articles/nature08730
[17] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html
[18] https://www.gettyimages.hk/%E5%9 96%E7%87/tungsten-carbide
[19] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[20] https://www.vedantu.com/chemistry/carbide
[21] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-nungsten-carbide-key-differences/
[22] https://nocmetals.com/conclusion-mastery-of-nungsten-carbide-processing/
[23] https://www.linkedin.com/pulse/7-questions-nungsten-carbide-burrs-shijin-lei
[24] https://eternaltungsten.com/frequency-asked-questions-faqs
[25] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about thungsten
[26] https://www.tungstenringsco.com/faq
[27] https://www.yatechmaterials.com/en/cremed-carbide-industry/answers-to-questions-about-the-use-of-ynungsten-carbide-edm-blocks/
[28] https://www.linkedin.com/pulse/3-questions-nungsten-carbide-buttons-shijin-lei
[29] https://www.carbide-part.com/blog/carbide-vs-nungsten-carbide/
[30] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[31] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[32] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[33] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten-carbide
[34] http://picture.chinatungsten.com/list-18.html
[35] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[36] https://cowseal.com/tungsten-vs-nungsten-carbide/
[37] https://www.mdpi.com/2079-4991/15/3/170
[38] http://machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
