Меню за съдържание
● Въведение в волфрамовия карбид
>> Химичен състав
>> Физически свойства
● Синтез на волфрамов карбид
● Процес на производство
● Приложения на волфрамов карбид
● Покрития и повърхностни обработки
>> HVOF процес
>> D-пушка процес
● Съображения за околната среда и здравето
● Бъдещи развития
● Заключение
● Често задавани въпроси
>> 1. Коя е основната употреба на волфрамов карбид?
>> 2. Как се синтезира волфрамов карбид?
>> 3. Какви са общите свързващи вещества, използвани в продуктите на волфрамовия карбид?
>> 4. Какви са предимствата на покритията с волфрамов карбид?
>> 5. Волфрамов карбид използва ли се в неиндустриални приложения?
● Цитати:
Волфрамовият карбид е много универсален и издръжлив материал, широко използван в различни индустриални приложения, включително режещи инструменти, устойчиви на износване части и дори бижута. Въпросът дали Волфрамовият карбид е създаден от човека е пряк: да, той се синтезира чрез процес, включващ волфрам и въглерод. Тази статия ще се задълбочи в процесите на синтеза, свойствата, приложенията и производството на волфрамов карбид, предоставяйки представа за неговия създаден от човека природа.
Въведение в волфрамовия карбид
Волфрамовият карбид, с химическата формула WC, е съединение, направено от равни части от волфрам и въглеродни атоми. Известен е със своята изключителна твърдост, устойчивост на износване и термични свойства, което го прави незаменим материал в съвременната индустрия.
Химичен състав
Волфрамовият карбид обикновено се състои от приблизително 94% волфрамов и 6% въглерод. Съставът му обаче може да бъде модифициран чрез добавяне на метални свързващи вещества като кобалт или никел за подобряване на определени свойства. Тези свързващи вещества подобряват синтерируемостта и здравината на крайния продукт.
Физически свойства
- Твърда и плътност: Волфрамовият карбид е изключително твърд, с плътност два пъти тази на стоманата. Той е съпоставим с корунд в твърдостта и се надминава само от диамант сред обикновените индустриални материали.
- Топлинна проводимост: Той поддържа структурната си цялост в широк температурен диапазон поради високата си топлинна проводимост, което осигурява ефективно разсейване на топлината при високотемпературни операции.
- Корозионна устойчивост: Волфрамов карбид проявява добра устойчивост на корозия, особено в сравнение с други твърди метали, което го прави подходящ за използване в сурови среди.
Синтез на волфрамов карбид
Синтезът на волфрамов карбид включва нагряване на волфрамов метал или прах с въглерод при високи температури. Ето някои общи методи:
1. Директна карбуризация: Волфрамовият метал се нагрява с въглерод при температури между 1400 ° C и 2000 ° C.
2. Процес на течности: Този метод включва реагиране на волфрамов метал или волфрамов триоксид с CO/CO2 смес и водород при по -ниски температури (900 ° C до 1200 ° C).
3. Химическо отлагане на пари (CVD): Волфрамовият хексахлорид реагира с водород и метан при 670 ° С, за да образува волфрамов карбид.
Процес на производство
Производството на продукти от волфрамов карбид обикновено включва техники на прах металургия:
1. Смесване: Волфрамовите и въглеродните прахове се смесват.
2. Карбуризация: Сместа се нагрява, за да образува волфрамов карбид.
3. Смилане и смесване с свързващо вещество: прахът от волфрамов карбид се смила и се смесва с свързващо вещество, обикновено кобалт.
4. Натискане: Сместа се натиска в желаната форма.
5. SINTERING: Пресорената част се нагрява до висока температура (около 1600 ° C), за да се свържат частиците заедно.
Приложения на волфрамов карбид
Волфрамовият карбид се използва в различни приложения поради неговата твърдост и устойчивост на износване:
- Инструменти за рязане: тренировки, триони и фрезови резачки се възползват от върхове на волфрамов карбид за тяхната издръжливост и способност да поддържат острота.
- Устойчиви на износване части: Използва се в компоненти на машините, които изискват висока устойчивост на износване, като дюзи и клапани.
- Бижута: Волфрамовият карбид също се използва в бижута поради неговата твърдост и устойчивост на драскотини.
-Аерокосмическото пространство и отбраната: Неговото високо съотношение сила към тегло го прави подходящ за компоненти в самолети и отбранително оборудване.
Покрития и повърхностни обработки
Волфрамовите карбидни покрития се прилагат с помощта на усъвършенствани техники като кислородно гориво с висока скорост (HVOF) и детонационен пистолет (D-GUN). Тези покрития засилват износващата устойчивост и издръжливостта на компонентите в взискателни среди.
HVOF процес
-Описание: HVOF пръскането използва газов поток с висока температура с висока скорост, за да ускори карбидните частици върху субстрат, произвеждайки плътни покрития с превъзходна износване.
D-пушка процес
- Описание: Този процес използва контролирани детонации, за да ускори частиците до свръхзвукови скорости, създавайки изключително плътни и добре свързани покрития.
Съображения за околната среда и здравето
Производството и използването на волфрамов карбид имат последици за околната среда и здравето:
- Въздействие върху околната среда: Добивът на волфрам може да има въздействие върху околната среда, като замърсяване на почвата и водата. Полагат се усилия за подобряване на минните практики и намаляване на отпадъците.
- Рискове за здравето: Излагането на прах от волфрамов карбид по време на производството може да представлява рискове за здравето, включително респираторни проблеми. Правилните мерки за безопасност са от съществено значение за смекчаване на тези рискове.
Бъдещи развития
Изследванията на нови приложения и техники за производство на волфрамов карбид продължават да развиват използването си в различни индустрии:
- Усъвършенствани материали: Разработването на нови композитни материали, които включват волфрамов карбид, се очаква да подобри допълнително неговите свойства.
- 3D печат: Интеграцията на волфрамов карбид в 3D печатни технологии може да революционизира производството на сложни форми и структури.
Заключение
Волфрамовият карбид наистина е създаден от човека материал, синтезиран чрез различни високотемпературни процеси, включващи волфрам и въглерод. Неговата изключителна твърдост, устойчивост на износване и термични свойства го правят решаващ компонент в индустриалните приложения, от режещи инструменти до устойчиви на износване части и дори бижута. Процесът на производство включва техники на прах металургия, често комбинирани с метални свързващи вещества за подобряване на неговите свойства.
Често задавани въпроси
1. Коя е основната употреба на волфрамов карбид?
Волфрамовият карбид се използва предимно в инструментите за рязане и устойчивите на износване части поради изключителната си твърдост и издръжливост.
2. Как се синтезира волфрамов карбид?
Волфрамовият карбид се синтезира чрез нагряване на волфрамов метал или прах с въглерод при високи температури, обикновено между 1400 ° C и 2000 ° C.
3. Какви са общите свързващи вещества, използвани в продуктите на волфрамовия карбид?
Кобалтът е най -често срещаното свързващо вещество, използвано в продуктите на волфрамовия карбид, но никел и желязо също могат да се използват.
4. Какви са предимствата на покритията с волфрамов карбид?
Волфрамовите карбидни покрития предлагат превъзходна устойчивост на износване, твърдост и топлинни свойства, което ги прави идеални за защита на компонентите в взискателна среда.
5. Волфрамов карбид използва ли се в неиндустриални приложения?
Да, волфрамовият карбид се използва и в неиндустриални приложения, като бижута, поради неговата твърдост и устойчивост на драскотини.
Цитати:
[1] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[4] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[5] https://www.kovametalli-in.com/manufacturing.html
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Tungsten_carbide
[7] https://www.gettyimages.hk/%E5%9 96%E7%87/tungsten-carbide?page=2
[8] https://www.mmc-carbide.com/sea/technical_information/tec_guide/tec_guide_carbide
[9] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[10] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-nungsten-carbide
[11] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/9whr5d/is_tungsten_carbide_an_alloy/
[12] http://www.titaniumkay.com/tungsten-rings/how-nungsten-carbide-rings-are-made/
[13] https://www.gettyimages.hk/%E5%9 96%E7%87/tungsten-carbide
[14] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten
[15] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-metal
[16] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[17] https://touchwood.biz/blogs/southafrica/what-is-the-difference-between-pure-nungsten-and-tungsten-carbide
[18] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/
[19] https://nanopartikel.info/en/knowledge/materials/tungsten-carbide/
[20] https://www.linkedin.com/pulse/tungstencarbide-production-process-tungsten-carbide-shijin-lei
