Μενού περιεχομένου
● Τι είναι το καρβίδιο βολφραμίου;
● Πρώτες ύλες για παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου
● Η διαδικασία κατασκευής του καρβιδίου βολφραμίου
>> 1. Προετοιμασία σκόνης βολφραμίου
>> 2. Carburization
>> 3. Μίξη και άλεση
>> 4. Πατώντας
>> 5.
>> 6.
● Βασικές ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
● Εφαρμογές καρβιδίου βολφραμίου
● Σύναψη
● Συχνές ερωτήσεις
>> 1. Τι κάνει το καρβίδιο βολφραμίου τόσο σκληρά;
>> 2. Μπορεί να ανακυκλωθεί καρβίδιο βολφραμίου;
>> 3. Πώς επηρεάζει το κοβάλτιο τις ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου;
>> 4. Ποιες βιομηχανίες χρησιμοποιούν καρβίδιο βολφραμίου;
>> 5. Πώς επηρεάζει το μέγεθος των κόκκων του καρβιδίου βολφραμίου;
● Αναφορές:
Το καρβίδιο βολφραμίου είναι μια αξιοσημείωτη ένωση γνωστή για την εξαιρετική σκληρότητα και ανθεκτικότητα του. Χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες, ιδιαίτερα σε εργαλεία κοπής, εξοπλισμό εξόρυξης και εξαρτήματα ανθεκτικών στη φθορά. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο κατασκευάζεται καρβίδιο βολφραμίου περιλαμβάνει τη διερεύνηση των πρώτων υλών, τη διαδικασία κατασκευής και τις τελικές εφαρμογές αυτού του ευπροσάρμοστου υλικού.
Τι είναι το καρβίδιο βολφραμίου;
Το καρβίδιο του βολφραμίου (WC) είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από ίσα μέρη βολφραμίου (W) και ατόμων άνθρακα (C). Εμφανίζεται ως μια λεπτή γκρίζα σκόνη στη βασική της μορφή, αλλά μπορεί να πιεστεί και να συσσωρευτεί σε διάφορα σχήματα για βιομηχανικές εφαρμογές. Το καρβίδιο του βολφραμίου είναι γνωστό για τη σκληρότητα του, η οποία είναι συγκρίσιμη με εκείνη του διαμαντιού, καθιστώντας το ιδανικό υλικό για τα εργαλεία κοπής και γεώτρησης.
Πρώτες ύλες για παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου
Η παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου αρχίζει με αρκετές βασικές πρώτες ύλες:
- ORE βολφραμίου: Η κύρια πηγή βολφραμίου, που συνήθως εξάγεται από ορυκτά όπως το Wolframite ή το Scheelite.
- Paratungstate αμμωνίου (APT): Μια καθαρισμένη ένωση που προέρχεται από μεταλλεύματα βολφραμίου που χρησιμεύει ως ενδιάμεσο στην παραγωγή μέταλλο βολφραμίου.
- Οξείδιο βολφραμίου: Παράγονται με τη υπολογισμό του APT σε υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες στη συνέχεια μειώνονται σε σκόνη μεταλλικής βολφραμίου.
- Πηγές άνθρακα: Συνήθως αιθάλη ή γραφίτη, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της μεταλλικής σκόνης βολφραμίου σε καρβίδιο βολφραμίου μέσω μιας διαδικασίας καρκινικού συστήματος.
Η διαδικασία κατασκευής του καρβιδίου βολφραμίου
Η διαδικασία κατασκευής του καρβιδίου βολφραμίου περιλαμβάνει αρκετά κρίσιμα βήματα:
1. Προετοιμασία σκόνης βολφραμίου
Το πρώτο βήμα στην παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου είναι η απόκτηση σκόνης βολφραμίου από το οξείδιο του βολφραμίου. Αυτό περιλαμβάνει τη θέρμανση οξειδίου βολφραμίου σε ατμόσφαιρα υδρογόνου σε θερμοκρασίες μεταξύ 800 ° C και 1.000 ° C. Η αντίδραση μειώνει το οξείδιο σε καθαρό μέταλλο βολφραμίου.
2. Carburization
Μόλις παρασκευαστεί η σκόνη βολφραμίου, υφίσταται μια διαδικασία καρκινικού συστήματος όπου αναμειγνύεται με πηγές άνθρακα. Αυτό το μίγμα θερμαίνεται σε ένα πλούσιο σε άνθρακα περιβάλλον σε υψηλές θερμοκρασίες (συνήθως μεταξύ 1.400 ° C και 2.000 ° C). Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα άτομα άνθρακα διαχέονται στη δομή βολφραμίου, σχηματίζοντας καρβίδιο βολφραμίου.
3. Μίξη και άλεση
Μετά το καρκινισμό, η προκύπτουσα σκόνη καρβιδίου βολφραμίου μπορεί να περιέχει ακαθαρσίες ή ανομοιόμορφα μεγέθη σωματιδίων. Για να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία, η σκόνη συχνά αναμιγνύεται με ένα μεταλλικό συνδετικό υλικό όπως το κοβάλτιο ή το νικέλιο. Αυτό το μίγμα στη συνέχεια αλέθεται χρησιμοποιώντας μύλους σφαιρών για να επιτευχθεί η επιθυμητή κατανομή μεγέθους σωματιδίων.
4. Πατώντας
Η αναμεμειγμένη σκόνη συμπιέζεται σε καλούπια υπό υψηλή πίεση για να σχηματίσει αυτό που είναι γνωστό ως μέρη 'πράσινο '. Αυτό το βήμα διαμορφώνει το υλικό στην τελική του μορφή πριν από την πυροσυσσωμάτωση. Η διαδικασία πίεσης χρησιμοποιεί συνήθως πιέσεις που κυμαίνονται από 150 έως 500 MPa.
5.
Η πυροσυσσωμάτωση είναι ένα κρίσιμο βήμα όπου τα πράσινα μέρη θερμαίνονται σε έναν κλίβανο σε θερμοκρασίες μεταξύ 1.400 ° C και 1.600 ° C. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, το συνδετικό υλικό λιώνει και συγχωνεύει τους κόκκους καρβιδίου βολφραμίου μαζί χωρίς να τους λιώνει εντελώς. Αυτή η διαδικασία ενισχύει την πυκνότητα και την αντοχή του τελικού προϊόντος.
Η διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να διεξαχθεί σε διάφορες ατμόσφαιρες όπως κενό ή περιβάλλοντα αδρανούς αερίου για την πρόληψη της οξείδωσης.
6.
Μετά την πυροσυσσωμάτωση, μπορούν να πραγματοποιηθούν πρόσθετες θεραπείες για την ενίσχυση των ιδιοτήτων όπως η ανθεκτικότητα και η αντίσταση στη φθορά. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει καυτή ισοστατική πίεση (HIP), το οποίο ασκεί πίεση κατά τη διάρκεια της θέρμανσης για την εξάλειψη του πορώδους και τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων.
Βασικές ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου
Το καρβίδιο βολφραμίου παρουσιάζει αρκετές βασικές ιδιότητες που το καθιστούν εξαιρετικά επιθυμητό για βιομηχανικές εφαρμογές:
- Σκληρότητα: Κατατάσσεται μεταξύ 8,5 και 9 στην κλίμακα σκληρότητας MOHS, καθιστώντας το ένα από τα πιο δύσκολα διαθέσιμα υλικά.
- Αντίσταση φθοράς: Η εξαιρετική αντοχή της φθοράς επιτρέπει στα εργαλεία που κατασκευάζονται από καρβίδιο βολφραμίου για να διατηρήσουν την ευκρίνεια τους περισσότερο από εκείνα που κατασκευάζονται από άλλα υλικά.
- Θερμική σταθερότητα: Το καρβίδιο βολφραμίου μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να χάσει τη δομική του ακεραιότητα.
- Αντίσταση διάβρωσης: Εμφανίζει καλή αντίσταση στη χημική διάβρωση, επεκτείνοντας περαιτέρω τη διάρκεια ζωής της σε σκληρά περιβάλλοντα.
Εφαρμογές καρβιδίου βολφραμίου
Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του, το καρβίδιο βολφραμίου βρίσκει εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες:
- Εργαλεία κοπής: Χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή τρυπανιών, κόπτες φρεζαρίσματος και πριονισμένες λεπίδες λόγω της σκληρότητας και της αντίστασης της φθοράς.
- Εργαλεία εξόρυξης: Βασικά για την παραγωγή τεμαχίων τρυπανιών και άλλου εξοπλισμού που χρησιμοποιούνται σε λειτουργίες εξόρυξης όπου η ανθεκτικότητα είναι κρίσιμη.
- Βιομηχανικά μηχανήματα: χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα που απαιτούν υψηλή αντοχή στη φθορά, όπως βαλβίδες και ακροφύσια.
- Κοσμήματα: όλο και πιο δημοφιλές σε κοσμήματα μόδας λόγω της αντίστασης της γρατσουνιάς και της αισθητικής έκκλησης.
Σύναψη
Συνοπτικά, το καρβίδιο του βολφραμίου παράγεται μέσω μιας σχολαστικής διαδικασίας που συνδυάζει πρώτες ύλες όπως πηγές μεταλλεύματος βολφραμίου και άνθρακα μέσω διαφόρων σταδίων, συμπεριλαμβανομένων των διαδικασιών Carburization, Mixing, Pressing, Sintering και μετά τη θεραπεία. Η εξαιρετική σκληρότητα και ανθεκτικότητα του καθιστά ένα ανεκτίμητο υλικό σε πολλαπλές βιομηχανίες που κυμαίνονται από την κατασκευή έως το σχεδιασμό κοσμημάτων.
Συχνές ερωτήσεις
1. Τι κάνει το καρβίδιο βολφραμίου τόσο σκληρά;
Η σκληρότητα του καρβιδίου βολφραμίου προέρχεται από τη μοναδική κρυσταλλική του δομή που σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καρκινικού συστήματος σε συνδυασμό με τεχνικές πυροσυσσωμάτωσης υψηλής θερμοκρασίας που συγχωνεύουν τα σωματίδια μαζί χωρίς να τα λιώσουν εντελώς.
2. Μπορεί να ανακυκλωθεί καρβίδιο βολφραμίου;
Ναι, το καρβίδιο βολφραμίου μπορεί να ανακυκλωθεί αποτελεσματικά με την ανάκτηση εργαλείων φθαρμένων ή απορριμμάτων, το οποίο συμβάλλει στη μείωση των αποβλήτων και στη διατήρηση των πόρων.
3. Πώς επηρεάζει το κοβάλτιο τις ιδιότητες του καρβιδίου βολφραμίου;
Το κοβάλτιο λειτουργεί ως συνδετικό υλικό σε τσιμεντοειδή καρβίδια. Η μεταβολή του περιεχομένου της μεταβάλλει τη σκληρότητα και την ανθεκτικότητα - η καυτή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο αυξάνει τη σκληρότητα, ενώ το υψηλότερο περιεχόμενο ενισχύει την ανθεκτικότητα αλλά μειώνει τη σκληρότητα.
4. Ποιες βιομηχανίες χρησιμοποιούν καρβίδιο βολφραμίου;
Το καρβίδιο βολφραμίου χρησιμοποιείται εκτενώς στην παραγωγή εργαλείων κοπής, στις λειτουργίες εξόρυξης, στα βιομηχανικά μηχανήματα και όλο και περισσότερο στην κατασκευή κοσμημάτων λόγω των αισθητικών του ιδιοτήτων.
5. Πώς επηρεάζει το μέγεθος των κόκκων του καρβιδίου βολφραμίου;
Το μέγεθος των κόκκων επηρεάζει τις μηχανικές ιδιότητες. Οι μικρότεροι κόκκοι συνήθως παρέχουν καλύτερη αντοχή στη φθορά, ενώ οι μεγαλύτεροι κόκκοι ενισχύουν την αντίσταση στην κρούση - κρίσιμη για εφαρμογές όπως εργαλεία εξόρυξης.
Αναφορές:
[1] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[2] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03Chapter3.pdf?sease=4
[3] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[4] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works--tungsten-carbide-cutting-tools/
[5] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[6] https://www.linkedin.com/pulse/four-basic-tages-tungsten-carbide-process-nancy-xia
[7] https://www.retopz.com/57-frequally-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[8] https://www.yatechmaterials.com/en/news/production-process-and-equipment-of-tungsten-carbide-powder/
[9] https://generalcarbide.com/pdf/general-carbide-designers-guide-tungsten-carbide.pdf
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manuacturing-process
[12] https://ceramics.org/ceramic-tech-today/tungsten-carbide-made-easy-vovernment-industry-academia-investigate-additively-factureging-carbide-parts/
[13] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[14] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works--tungsten-carbide-cutting-tools/
[15] https://www.hmtg.de/en/was-ist-hartmetall/bearbeitung-von-hartmetall/
[16] https://www.youtube.com/watch?v=95ys7w66-bi
[17] https://www.linkedin.com/pulse/tungstencarbide-production-process-tungsten-carbide shijin-lei
[18] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[19] https://ceramics.org/ceramic-tech-today/tungsten-carbide-made-easy-vovernment-industry-academia-investigate-additively-factureging-carbide-parts/
[20] https://www.youtube.com/watch?v=0QRYNZJ_LZ4
[21] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[22] https://www.kovametalli-in.com/manufacturing.html
[23] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten-carbide
[24] https://www.facebook.com/koneknives/videos/the-production-process-of-tungsten-carbide-cutter-sintering/ 14020306465 53926/locale = zh_cn
[25] https://www.youtube.com/watch?v=AB5By8BDPFE
[26] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide?page=3
[27] https://www.linkedin.com/pulse/process-sintering-tungsten-carbide-zzbetcarbide
[28] https://www.everloy-cemented-carbide.com/en/process/
[29] https://www.novacarbide.com/en/carbide-production-photos-1.html
[30] https://www.researchgate.net/figure/photo-of-the-noano-crystalline-binder-tungsten-carbide-nwc-cutting-inserts_fig1_352568741
[31] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[32] http://news.chinatungsten.com/en/gold-plated-tungsten-price/46-tungsten-news-en/tungsten-information/103813-13156.html
[33] https://www.researchgate.net/figure/scanning-electron-microscopy-images-of-a-tungsten-carbide-powder-b-cobalt-powder-and-c_fig3_374723250
[34] https://www.vistametalsinc.com/tungsten-carbide-preform-process/
[35] https://www.cnczone.com/forums/metalwork-discussion/226048-quot-machine-quot-tungsten-carbide.html
[36] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[37] https://consolidatedresources.com/blog/10-facts-about-tungsten-carbide/
[38] https://www.reddit.com/r/metalworking/comments/17jcjj/does_anyone_here_know_anything_about_making/
[39] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[40] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/f02z1/materials_science_question_why_does_an_extremely/
[41] https://www.researchgate.net/post/how_do_we_make_tungsten_carbide_cutting_tool_inserts
[42] https://www.tungco.com/insights/blog/frequally-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/
[43] http://machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
[44] https://tuncomfg.com/about/faq/
[45] https://www.sandvik.coromant.com/en-us/services/recycling/faq-carbide-recycling
[46] https://www.betek.de/en/products/tungsten-carbide
