Menú de contenido
● Introducción al carburo de tungsteno
>> Composición química
>> Propiedades físicas
● Síntesis de carburo de tungsteno
● Proceso de fabricación
● Aplicaciones de carburo de tungsteno
● Recubrimientos y tratamientos superficiales
>> Proceso HVOF
>> Proceso de gun
● Consideraciones ambientales y de salud
● Desarrollos futuros
● Conclusión
● Preguntas frecuentes
>> 1. ¿Cuál es el uso principal del carburo de tungsteno?
>> 2. ¿Cómo se sintetiza el carburo de tungsteno?
>> 3. ¿Cuáles son los aglutinantes comunes utilizados en los productos de carburo de tungsteno?
>> 4. ¿Cuáles son las ventajas de los recubrimientos de carburo de tungsteno?
>> 5. ¿Se utiliza el carburo de tungsteno en aplicaciones no industriales?
● Citas:
El carburo de tungsteno es un material altamente versátil y duradero ampliamente utilizado en varias aplicaciones industriales, que incluyen herramientas de corte, piezas resistentes al desgaste e incluso joyas. La cuestión de si El carburo de tungsteno está hecho por el hombre es sencillo: sí, se sintetiza a través de un proceso que involucra tungsteno y carbono. Este artículo profundizará en la síntesis, propiedades, aplicaciones y procesos de fabricación de carburo de tungsteno, proporcionando información sobre su naturaleza hecha por el hombre.
Introducción al carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno, con la fórmula química WC, es un compuesto hecho de partes iguales de tungsteno y átomos de carbono. Es conocido por su dureza excepcional, resistencia al desgaste y propiedades térmicas, lo que lo convierte en un material indispensable en la industria moderna.
Composición química
El carburo de tungsteno generalmente consiste en aproximadamente 94% de tungsteno y 6% de carbono en peso. Sin embargo, su composición se puede modificar agregando aglutinantes metálicos como el cobalto o el níquel para mejorar ciertas propiedades. Estos aglutinantes mejoran la sinterabilidad y la dureza del producto final.
Propiedades físicas
- Dureza y densidad: el carburo de tungsteno es extremadamente duro, con una densidad doble que la del acero. Es comparable al corundón en la dureza y solo es superado por el diamante entre los materiales industriales comunes.
- Conductividad térmica: mantiene su integridad estructural en un amplio rango de temperatura debido a su alta conductividad térmica, lo que garantiza la disipación de calor eficiente en las operaciones de alta temperatura.
- Resistencia a la corrosión: el carburo de tungsteno exhibe una buena resistencia a la corrosión, especialmente en comparación con otros metales duros, lo que lo hace adecuado para su uso en entornos hostiles.
Síntesis de carburo de tungsteno
La síntesis de carburo de tungsteno implica calentar metal de tungsteno o polvo con carbono a altas temperaturas. Aquí hay algunos métodos comunes:
1. Callerización directa: el metal de tungsteno se calienta con carbono a temperaturas entre 1,400 ° C y 2,000 ° C.
2. Proceso de lecho de fluido: este método implica reaccionar el metal de tungsteno o el trióxido de tungsteno con una mezcla de CO/CO2 e hidrógeno a temperaturas más bajas (900 ° C a 1,200 ° C).
3. Deposición de vapor químico (CVD): el hexacloruro de tungsteno reacciona con hidrógeno y metano a 670 ° C para formar carburo de tungsteno.
Proceso de fabricación
La fabricación de productos de carburo de tungsteno generalmente involucra técnicas de metalurgia en polvo:
1. Mezcla: los polvos de tungsteno y carbono son mezclados.
2. Caburización: la mezcla se calienta para formar carburo de tungsteno.
3. Molilla y mezcla con carpeta: el polvo de carburo de tungsteno se muele y se mezcla con una carpeta, generalmente cobalto.
4. Presionando: la mezcla se presiona en la forma deseada.
5. Sinterización: la parte prensada se calienta a una temperatura alta (alrededor de 1.600 ° C) para unir las partículas.
Aplicaciones de carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno se usa en una variedad de aplicaciones debido a su dureza y resistencia al desgaste:
- Herramientas de corte: simulacros, sierras y cortadores de fresado se benefician de las puntas de carburo de tungsteno para su durabilidad y capacidad para mantener la nitidez.
- Piezas resistentes al desgaste: se usa en componentes de maquinaria que requieren alta resistencia al desgaste, como boquillas y válvulas.
- Joyas: el carburo de tungsteno también se usa en joyas debido a su dureza y resistencia a los rasguños.
-Aeroespacial y defensa: su alta relación de fuerza / peso lo hace adecuado para componentes en aviones y equipos de defensa.
Recubrimientos y tratamientos superficiales
Los recubrimientos de carburo de tungsteno se aplican utilizando técnicas avanzadas como procesos de combustible de oxígeno de alta velocidad (HVOF) y pistola de detonación (D-Gun). Estos recubrimientos mejoran la resistencia al desgaste y la durabilidad de los componentes en entornos exigentes.
Proceso HVOF
-Descripción: la pulverización de HVOF utiliza una corriente de gas de alta temperatura y alta velocidad para acelerar las partículas de carburo en un sustrato, produciendo recubrimientos densos con resistencia de desgaste superior.
Proceso de gun
- Descripción: Este proceso utiliza detonaciones controladas para acelerar las partículas a las velocidades supersónicas, creando recubrimientos excepcionalmente densos y bien unidos.
Consideraciones ambientales y de salud
La producción y el uso del carburo de tungsteno tienen implicaciones ambientales y de salud:
- Impacto ambiental: la minería del tungsteno puede tener impactos ambientales, como la contaminación del suelo y el agua. Se están haciendo esfuerzos para mejorar las prácticas mineras y reducir el desperdicio.
- Riesgos para la salud: la exposición al polvo de carburo de tungsteno durante la fabricación puede plantear riesgos para la salud, incluidos los problemas respiratorios. Las medidas de seguridad adecuadas son esenciales para mitigar estos riesgos.
Desarrollos futuros
La investigación sobre nuevas aplicaciones y técnicas de fabricación para el carburo de tungsteno continúa avanzando en su uso en varias industrias:
- Materiales avanzados: se espera que el desarrollo de nuevos materiales compuestos que incorporen carburo de tungsteno mejore aún más sus propiedades.
- Impresión 3D: la integración del carburo de tungsteno en tecnologías de impresión 3D podría revolucionar la producción de formas y estructuras complejas.
Conclusión
El carburo de tungsteno es de hecho un material hecho por el hombre, sintetizado a través de varios procesos de alta temperatura que involucran tungsteno y carbono. Su dureza excepcional, resistencia al desgaste y propiedades térmicas lo convierten en un componente crucial en aplicaciones industriales, desde herramientas de corte hasta piezas resistentes al desgaste e incluso joyas. El proceso de fabricación implica técnicas de metalurgia en polvo, a menudo combinadas con aglutinantes metálicos para mejorar sus propiedades.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es el uso principal del carburo de tungsteno?
El carburo de tungsteno se usa principalmente en herramientas de corte y piezas resistentes al desgaste debido a su dureza y durabilidad excepcionales.
2. ¿Cómo se sintetiza el carburo de tungsteno?
El carburo de tungsteno se sintetiza calentando metal de tungsteno o polvo con carbono a altas temperaturas, típicamente entre 1,400 ° C y 2,000 ° C.
3. ¿Cuáles son los aglutinantes comunes utilizados en los productos de carburo de tungsteno?
El cobalto es la carpeta más común utilizada en los productos de carburo de tungsteno, pero también se pueden usar níquel y hierro.
4. ¿Cuáles son las ventajas de los recubrimientos de carburo de tungsteno?
Los recubrimientos de carburo de tungsteno ofrecen resistencia al desgaste superior, dureza y propiedades térmicas, lo que los hace ideales para proteger los componentes en entornos exigentes.
5. ¿Se utiliza el carburo de tungsteno en aplicaciones no industriales?
Sí, el carburo de tungsteno también se usa en aplicaciones no industriales, como joyas, debido a su dureza y resistencia a los rasguños.
Citas:
[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%9C%96%E7%89%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.dymetalloy.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[11] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/9whr5d/is_tungsten_carbide_an_alloy/
[12] http://www.titaniumkay.com/tungsten-rings/how-tungsten-carbide-rings-ae-made/
[13] https://www.gettyimages.hk/%E5%9C%96%E7%89%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/southefrica/what-is-the-difference-between-pure-tungsten-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
