Menú de contenido
● Comprender el carburo de tungsteno
>> Composición del carburo de tungsteno
● Níquel vs. Cobalt en Tungsten Carbide
>> Ventajas del carburo de tungsteno unido por níquel
● Aplicaciones de carburo de tungsteno
● Proceso de fabricación
>> Pasos de fabricación detallados
● Propiedades del carburo de tungsteno
● Consideraciones de salud
● Impacto ambiental
● Aplicaciones industriales
>> 1. Industria minera
>> 2. Industria de petróleo y gas
>> 3. Aplicaciones aeroespaciales
● Aplicaciones médicas
● Productos de consumo
>> 1. Joyas
>> 2. Artículos deportivos
● Consideraciones de salud expandidas
>> 1. Riesgos de salud ocupacional
>> 2. Medidas de seguridad
● El impacto ambiental se expandió
>> 1. Prácticas sostenibles
● Conclusión
● Preguntas frecuentes (preguntas frecuentes)
>> 1. ¿Qué es el carburo de tungsteno?
>> 2. ¿Todo el carburo de tungsteno contiene níquel?
>> 3. ¿Cuáles son los beneficios de usar níquel sobre cobalto en el carburo de tungsteno?
>> 4. ¿Es seguro el carburo de tungsteno para una piel sensible?
>> 5. ¿Se puede reciclar el carburo de tungsteno?
● Citas:
El carburo de tungsteno es un material ampliamente utilizado conocido por su dureza y durabilidad excepcionales. Se compone principalmente de tungsteno (W) y carbono (c) en una relación 1: 1, formando el carburo de tungsteno compuesto químico (WC). Sin embargo, la cuestión de si el carburo de tungsteno contiene níquel es esencial para comprender su composición, propiedades y aplicaciones. Este artículo profundiza en los detalles que rodean el carburo de tungsteno, su contenido potencial de níquel y las implicaciones para varias industrias.
Comprender el carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno es un material duro y denso que combina átomos de tungsteno y carbono. Es reconocido por su dureza, clasificando entre 8.5 y 9.5 en la escala de Mohs, lo que lo convierte en uno de los materiales más difíciles disponibles. Esta dureza lo hace ideal para su uso en herramientas de corte, maquinaria industrial y joyas.
Composición del carburo de tungsteno
- Composición básica: el carburo de tungsteno consiste en partes iguales de tungsteno y átomos de carbono.
- Carburo cementado: en muchas aplicaciones, el carburo de tungsteno se combina con una carpeta de metal para formar lo que se conoce como carburo cementado. Los metales de aglutinante más comunes son el cobalto (CO) y el níquel (Ni).
- Contenido de níquel: el níquel puede estar presente en las formulaciones de carburo de tungsteno, particularmente cuando se usa como aglutinante en lugar de cobalto. La composición típica varía del 70% al 94% de carburo de tungsteno y del 6% al 30% de níquel, dependiendo de la aplicación específica y las propiedades deseadas.
Níquel vs. Cobalt en Tungsten Carbide
La elección entre níquel y cobalto como aglutinante en el carburo de tungsteno afecta significativamente las propiedades del material.
| Propiedad |
Cárbido de tungsteno unido a |
cobalto unido por níquel Cobalto |
| Resistencia al desgaste |
Excelente |
Muy bien |
| Resistencia a la corrosión |
Mejor en entornos corrosivos |
Bueno pero menos que níquel |
| Ductilidad |
Más alto |
Más bajo |
| Costo |
Generalmente más alto |
Generalmente más bajo |
Ventajas del carburo de tungsteno unido por níquel
1. Resistencia a la corrosión: el carburo de tungsteno unido por níquel exhibe una resistencia superior a la corrosión en comparación con las versiones unidas por cobalto. Esto lo hace adecuado para aplicaciones en entornos hostiles como el procesamiento químico y las aplicaciones marinas.
2. Ductilidad: el níquel imparte mayor ductilidad al material compuesto, reduciendo la fragilidad y la mejora de la tenacidad en condiciones de impacto.
3. Propiedades hipoalergénicas: para aplicaciones de joyería, los anillos de carburo de tungsteno unidos por níquel a menudo se comercializan como alternativas hipoalergénicas a los anillos unidos por cobalto, lo que puede causar reacciones alérgicas en individuos sensibles.
Aplicaciones de carburo de tungsteno
Las propiedades únicas de Tungsten Carbide lo hacen valioso en varias industrias:
- Herramientas de corte: se usa ampliamente en herramientas de mecanizado debido a su dureza y resistencia al desgaste.
- Equipo de minería: empleado en brocas y otras herramientas que deben soportar condiciones extremas.
- Joyas: popular para alianzas de bodas y anillos de moda debido a su resistencia a los arañazos y durabilidad.
- Maquinaria industrial: utilizado en componentes que requieren alta resistencia al desgaste.
Proceso de fabricación
La producción de carburo de tungsteno generalmente implica los siguientes pasos:
1. Síntesis: el polvo de metal de tungsteno se mezcla con carbono a altas temperaturas (1400–2000 ° C) para formar polvo de carburo de tungsteno.
2. Adición de carpetas: se agrega un metal de carpeta (níquel o cobalto) al polvo de carburo de tungsteno.
3. Sinterización: la mezcla se compacta y se calienta para formar componentes sólidos a través de la sinterización, donde el aglutinante se derrite y une las partículas de carburo de tungsteno.
4. Procesamiento final: el material sinterizado puede sufrir un procesamiento posterior, como la molienda o el recubrimiento para mejorar sus propiedades.
Pasos de fabricación detallados
- Mezcla de material: la calidad del polvo de carburo de tungsteno depende de la uniformidad de la mezcla de polvo de tungsteno y negro de carbono. Si la mezcla es desigual, el material no reaccionado puede permanecer después del procesamiento.
- Proceso de carburización: esto ocurre en un horno de tubo de carbono de grafito a temperaturas que varían de 1300 ° C a 1600 ° C, dependiendo de los requisitos de tamaño de partícula.
- fresado de bolas: este proceso ayuda a lograr una distribución uniforme de tamaño de partícula necesaria para una sinterización efectiva.
- Condiciones de sinterización: la sinterización generalmente tiene lugar bajo atmósferas de vacío o de gas inerte para evitar la oxidación a temperaturas de alrededor de 1500 ° C.
Propiedades del carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno posee varias propiedades notables que contribuyen a su uso generalizado:
- Alta dureza: ocupa un lugar de 9 a 9.5 en la escala de Mohs.
- Alta densidad: aproximadamente el doble que el de acero, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un peso sustancial sin volumen.
- Estabilidad térmica: retiene la resistencia a altas temperaturas de hasta aproximadamente 1500 ° C en atmósferas no oxidantes.
- Resistencia al desgaste: exhibe resistencia al desgaste hasta 100 veces más que el acero en condiciones abrasivas.
Consideraciones de salud
Si bien el carburo de tungsteno en sí no se considera peligroso, la exposición a níquel o cobalto puede representar riesgos para la salud:
- Reacciones alérgicas: algunas personas pueden experimentar alergias de la piel debido al contenido de níquel en las joyas.
- Problemas respiratorios: la inhalación del polvo del mecanizado del carburo de tungsteno puede provocar problemas respiratorios si no se manejan adecuadamente.
Impacto ambiental
El impacto ambiental de la producción de carburo de tungsteno incluye consideraciones relacionadas con las prácticas mineras para el mineral de tungsteno y los posibles riesgos para la salud asociados con la exposición al polvo durante los procesos de fabricación. Se están haciendo esfuerzos dentro de las industrias para mitigar estos efectos a través de mejores protocolos de seguridad y prácticas de reciclaje para materiales de desecho.
Aplicaciones industriales
1. Industria minera
El carburo de tungsteno juega un papel fundamental en las operaciones mineras debido a su capacidad para resistir condiciones extremas:
- Taladro: se usa ampliamente en equipos de perforación de rocas debido a su capacidad para penetrar en las superficies duras de manera eficiente.
- Herramientas de corte: empleadas en varias herramientas de corte diseñadas para operaciones mineras donde la durabilidad es primordial.
- Piezas de desgaste: los componentes como las boquillas o los revestimientos están hechos de carburo de tungsteno debido a su alta resistencia al desgaste contra los materiales abrasivos encontrados durante las actividades mineras.
2. Industria de petróleo y gas
En operaciones de perforación de petróleo:
- Taladro de perforación: los brocas de perforación de carburo de tungsteno son favorecidos por su capacidad de atravesar formaciones geológicas difíciles mientras se mantiene la integridad estructural.
- Herramientas de fondo de fondo: varias herramientas de fondo de pozo utilizan carburos cementados debido a su resistencia en condiciones de alta presión encontradas durante las operaciones de perforación.
- Componentes de la bomba: las piezas expuestas a fluidos abrasivos se benefician de las propiedades resistentes al desgaste de los carburos de tungsteno.
3. Aplicaciones aeroespaciales
En ingeniería aeroespacial:
- Componentes del motor: los componentes de alta temperatura se benefician de la estabilidad térmica ofrecida por los carburos de tungsteno.
-Componentes del tren de aterrizaje: utilizado en sistemas de tren de aterrizaje donde las relaciones de resistencia a peso son cruciales.
- Sistemas de protección térmica: utilizados en los sistemas de protección térmica debido a su capacidad para soportar temperaturas extremas sin degradarse.
Aplicaciones médicas
La biocompatibilidad de Tungsten Carbide lo hace adecuado para instrumentos médicos:
- Instrumentos quirúrgicos: las herramientas de corte de precisión utilizadas en las cirugías se benefician de la dureza y la nitidez proporcionadas por los carburos de tungsteno.
- Herramientas dentales: los ejercicios dentales hechos de este material permiten un corte preciso al tiempo que minimiza la incomodidad del paciente.
- Implantes: ciertos implantes utilizan carburos cementados debido a su durabilidad y compatibilidad con los tejidos biológicos.
Productos de consumo
Más allá de los usos industriales:
1. Joyas
Los anillos de tungsteno han ganado popularidad debido a su atractivo estético combinado con beneficios prácticos:
- Durabilidad: se resisten a rascarse mejor que los metales tradicionales como el oro o la plata.
- Variedad: disponible en numerosos estilos, acabados (incluidos pulidos o cepillados), colores (como negro o dorado), haciéndolos opciones versátiles para alianzas o anillos de moda.
- Accesibilidad: en comparación con metales preciosos como el platino o el oro, al tiempo que ofrece un atractivo estético similar a costos más bajos.
2. Artículos deportivos
En el equipo deportivo:
- Clubes de golf: los pesos de tungsteno mejoran el rendimiento al proporcionar un equilibrio óptimo sin agregar un volumen significativo.
- Señivos de pesca: los señuelos de pesca duraderos hechos de tungsteno ofrecen una excelente distancia de fundición mientras se resisten a la corrosión de la exposición al agua salada.
- Pictos de esquí: la utilización de materiales livianos pero fuertes mejora el rendimiento durante las actividades de esquí sin comprometer la durabilidad.
Consideraciones de salud expandidas
Si bien los riesgos de exposición existen principalmente durante los procesos de fabricación que involucran la generación de polvo:
1. Riesgos de salud ocupacional
Los trabajadores involucrados en las operaciones de molienda o mecanizado pueden enfrentar problemas respiratorios si no se siguen las medidas de protección adecuadas:
- La exposición crónica puede generar resultados de salud potencialmente graves, incluida la fibrosis pulmonar o el cáncer de pulmón asociado con la inhalación de partículas finas que contienen cobalto o níquel [13] [18].
2. Medidas de seguridad
Los empleadores deben implementar protocolos de seguridad estrictos:
1. Utilice los sistemas locales de ventilación de escape de manera efectiva.
2. Proporcione equipo de protección personal (PPE), incluidos respiradores diseñados específicamente para la filtración de partículas.
3. Las sesiones de capacitación regulares sobre las prácticas de manejo seguro deben ser obligatorias dentro de los lugares de trabajo que se ocupan de estos materiales [40].
El impacto ambiental se expandió
La huella ambiental asociada con las operaciones mineras también debe considerarse al evaluar los factores de sostenibilidad relacionados específicamente para obtener las materias primas necesarias para producir aleaciones de alto rendimiento como las que contienen carburos cementados [33].
1. Prácticas sostenibles
Los esfuerzos destinados a reducir el daño ecológico incluyen:
1. Implementación de programas de reciclaje diseñados específicamente en torno a la recuperación de materiales de desecho generados durante los procesos de fabricación [15].
2. Utilización de técnicas de extracción ecológica que minimizan la destrucción del hábitat mientras maximizan las tasas de recuperación de recursos [18].
3. Invertir en la investigación centrada en el desarrollo de aglutinantes alternativos que reducen la dependencia de los metales conocidos por causar reacciones alérgicas entre los consumidores mientras mantienen los estándares de rendimiento esperados de las formulaciones tradicionales [19].
Conclusión
En resumen, el carburo de tungsteno puede contener níquel dependiendo de su formulación como un compuesto cementado con níquel o cobalto como carpeta. El carburo de tungsteno unido por níquel ofrece ventajas, como resistencia a la corrosión y ductilidad mejoradas, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, desde herramientas industriales hasta joyas.
A medida que las industrias continúan buscando materiales que proporcionen durabilidad y rendimiento en condiciones extremas, comprendiendo la composición del carburo de tungsteno, incluida su contenido potencial de níquel, se mantienen cruciales para seleccionar los materiales adecuados para aplicaciones específicas.
Preguntas frecuentes (preguntas frecuentes)
1. ¿Qué es el carburo de tungsteno?
El carburo de tungsteno es un compuesto duro hecho de partes iguales de tungsteno y átomos de carbono, conocido por su excepcional dureza y resistencia al desgaste.
2. ¿Todo el carburo de tungsteno contiene níquel?
No, no todo el carburo de tungsteno contiene níquel; También se puede unir con cobalto. La elección depende de las propiedades deseadas para aplicaciones específicas.
3. ¿Cuáles son los beneficios de usar níquel sobre cobalto en el carburo de tungsteno?
El níquel proporciona una mejor resistencia a la corrosión, una mayor ductilidad y propiedades hipoalergénicas en comparación con el cobalto.
4. ¿Es seguro el carburo de tungsteno para una piel sensible?
Los anillos de carburo de tungsteno de alta calidad con aglutinantes de níquel generalmente se consideran hipoalergénicos; Sin embargo, aquellos con cobalto pueden causar reacciones alérgicas.
5. ¿Se puede reciclar el carburo de tungsteno?
Sí, el carburo de tungsteno se puede reciclar de manera efectiva, permitiendo que las herramientas desgastadas o el material de desecho sean recuperados y reutilizados.
Citas:
[1] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157
[2] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-tarts/tungsten-carbide-properties.html
[3] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-nickel-magnetic-non-magnetic-zzbettercarbide
[4] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[5] https://int-enviroguard.com/blog/tungsten-carbide-exposure- are-your-workers-at-risk/
[6] https://engaged.robbinsbrothers.com/benefits-of-mens-tungsten-carbide-rings-and-wedding-band
[7] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[8] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-625-n06625-na21/tungsten-carbide-wc
[9] https://www.larsonjewelers.com/pages/the-pros-cons-of-tungsten-carbide-rings
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-718-n07718-na51/tungsten-carbide-wc
[12] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03chapter3.pdf?sequence=4
[13] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/
[14] https://www.copperbeardjewelry.com/en-jp/blogs/learn-bout-rings/what-you-should- know-bout-tungsten-Jewelry-the-benefits-and-what-Makes-it-special-itspecial
[15] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[16] https://www.thermalspray.com/how-to-distinguish-real-tungsten-carbide-from-fakes/
[17] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manufacturing-process
[18] https://patient.info/doctor/tungsten-poisoning
[19] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
[20] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
[21] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-ourculture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-catings-and-their-uses
[22] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[23] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc2679595/
[24] https://www.justmensrings.com/blogs/justmensrings/what- ona-the-benefits-of tungsten-carbide-rings
[25] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[26] https://www.oerlikon.com/ecoma/files/dsm-0398.1_wc10ni5cr_aggsint.pdf?download=true
[27] https://www.hmtg.de/en/was-ist-hartmetall/bearbeitung-von-hartmetall/
[28] https://www.ipsceramics.com/wp-content/uploads/2022/01/hsds-14-tungsten-carbide-isement-1.pdf
[29] https://modgents.com/blogs/ringsandthings/tungsten-rings-pros-and-cons
[30] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
[31] https://hghouston.com/discussion-forums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating
[32] https://www.youtube.com/watch?v=0qrynzj_lz4
[33] https://wwwn.cdc.gov/tsp/toxfaqs/toxfaqsdetails.aspx?faqid=805&toxid=157
[34] https://www.bengarelick.com/blogs/news/tungsten-wedding-rings
[35] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[36] https://www.everything-wedding-rings.com/how-can-you-tell-between-tungsten-cobalt-and-tungsten-nickel-rings.html
[37] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[38] https://www.marthtewewart.com/7900660/pros-cons-of tungsten-wedding-band
[39] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-raking-tungsten-carbide-cutting-tools/
[40] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-tungsten-carbide-2
