Sisältövalikko
● Volframikarbidin koostumus
● Koboltin rooli volframikarbidissa
● Valmistusprosessi
● Kobolttia sisältävän volframikarbidin ominaisuudet
● Kobolttia sisältävän volframikarbidin sovellukset
● Vaihtoehtoja koboltille
● Ympäristö- ja terveysnäkökohdat
● Aidon volframikarbidin tunnistaminen
● Johtopäätös
● Faq
>> 1. Onko volframikarbidimagneettinen?
>> 2. Voiko volframikarbidi kierrättää?
>> 3. Onko volframikarbidi turvallista käyttää koruina?
>> 4. Kuinka volframikarbidia verrataan muihin koviin materiaaleihin, kuten timanttiin?
>> 5. Voiko volframikarbidia muuttaa tai korjata?
● Viittaukset:
Volframikarbidi on merkittävä materiaali, joka tunnetaan poikkeuksellisesta kovuudestaan, kulutuskestävyydestään ja kestävyydestä. Se on löytänyt laajan käyttöä eri toimialoilla, työkalujen leikkaamisesta koruihin. Sen koostumuksesta on kuitenkin usein sekaannusta, etenkin koboltin läsnäolosta. Tässä artikkelissa tutkitaan aidon luonnetta Aito volframikarbidi , sen koostumus ja koboltin rooli sen tuotannossa ja ominaisuuksissa.
Volframikarbidin koostumus
Volframikarbidi on puhtaimmassa muodossaan kemiallinen yhdiste, jolla on kaava WC. Se koostuu yhtä suurista osista volframi- ja hiiliatomeista [1] [2]. Tämä yhdiste on hieno harmaa jauhe, joka voidaan puristaa ja muodostaa erilaisiin muotoihin sintrausprosessin kautta.
Kuitenkin, kun puhumme 'volframikarbidista ' useimmissa käytännöllisissä sovelluksissa, viitataan usein komposiittimateriaaliin puhtaan WC: n sijasta. Tämä komposiitti sisältää tyypillisesti sideainemetallin, ja yleisin käytetty sideaine on koboltti.
Koboltin rooli volframikarbidissa
Koboltilla on tärkeä rooli volframikarbidikomposiittien tuotannossa ja ominaisuuksissa, joita usein kutsutaan sementoituina karbideina tai kovametalleina. Tästä syystä koboltti sisältyy usein:
1. Sidonta -aine: Koboltti toimii sideaineena, pitäen volframikarbidihiukkasia yhdessä. Sintrausprosessin aikana koboltti sulaa ja virtaa WC -jyvien välillä luomalla vahvan sidoksen [3].
2. Parannettu sitkeys: Vaikka puhdas volframikarbidi on erittäin kova, se voi olla hauras. Koboltin lisääminen parantaa materiaalin sitkeyttä, mikä tekee siitä kestävämmän halkeilua ja haketusta [4].
3. Tasapainotusominaisuudet: Koboltin määrä voidaan säätää tiettyjen sovellusten kovuuden ja sitkeyden tasapainottamiseksi. Tyypillisesti kobolttipitoisuus vaihtelee 3–30% painon mukaan [3].
4. Parannettu toimitettavuus: Koboltin läsnäolo tekee materiaalista toimivamman, mikä mahdollistaa helpomman muotoilun ja muodostumisen valmistuksen aikana.
Valmistusprosessi
Kobolttia sisältävän volframikarbidin tuotantoon liittyy useita vaiheita:
1. Jauheenvalmistus: Volframikarbidijauhe sekoitetaan kobolttijauheen kanssa ennalta määrätyissä mittasuhteissa.
2. Painaminen: Jauheseos puristetaan haluttuun muotoon.
3. Sintra: puristettu muoto kuumennetaan lämpötiloihin välillä 1 400 ° C - 1 600 ° C. Näissä lämpötiloissa koboltti sulaa ja liuottaa osittain volframikarbidijyvät [5].
4. Jäähdytys: Kun materiaali jäähtyy, koboltti jähmettyy, sitoen volframikarbidihiukkaset yhteen.
Kobolttia sisältävän volframikarbidin ominaisuudet
Koboltin sisällyttäminen volframikarbidiin johtaa materiaaliin, jolla on merkittäviä ominaisuuksia:
1. Kovuus: Vaikka kobolttia sisältävä volframikarbidi on hiukan vähemmän kovaa kuin puhdas WC, on edelleen yksi vaikeimmista saatavilla olevista materiaaleista, ja kovuus on lähellä timanttia [4].
2. Käyttövastus: Materiaali osoittaa poikkeuksellisen kulutuksen ja kulumisen vastustuskykyä, mikä tekee siitä ihanteellisen työkalujen ja kulumiskestävien komponenttien leikkaamiseen.
3. Kovaisuus: Koboltti -sideaine parantaa merkittävästi materiaalin kykyä kestää iskuja ja vastustaa murtumaa.
4
5. tiheys: volframikarbidin tiheys, jonka koboltti on 5,5 - 6,5%, on noin 14,5 g/cm³ [4].
Kobolttia sisältävän volframikarbidin sovellukset
Ainutlaatuinen kovuuden, sitkeyden ja kulutuskestävyyden yhdistelmä tekee kobolttia sisältävästä volframikarbidista arvokkaan lukuisissa sovelluksissa:
1. Leikkaustyökalut: Käytetään porauspalasissa, päätymyllissä ja insertteissä metallien ja muiden kovien materiaalien koneistusten ja muiden materiaalien koneistoon.
14. Kaivos- ja öljyporaus: Komponentit kiviporaamiseen, tunneliporaus- ja öljykaivojen poraamiseen.
3. Kulutusosat: Käytetään valmistusmuodoissa, suuttimissa ja muissa komponenteissa, joihin sovelletaan korkeaa kuluvaa.
4. Panssarin lävistyskierrokset: Armeijan lävistys ampumatarvikkeiden sotilaalliset sovellukset.
5. Korut: yhä suositumpia hääbändeille ja muille koruille sen kestävyyden ja naarmuuntumisen vuoksi.
Vaihtoehtoja koboltille
Vaikka koboltti on yleisin volframikarbidin sideaine, on tilanteita, joissa vaihtoehtoja suositellaan:
1. Nikkeli: Käytetään sovelluksissa, jotka vaativat parempaa korroosionkestävyyttä.
2. rauta: joskus käytetään halvemmalla vaihtoehtona koboltille.
3.
4. kobolttivapaat formulaatiot: Kehitetty sovelluksiin, joissa koboltin magneettiset ominaisuudet eivät ole toivottavia tai joissa on huolenaiheita koboltin myrkyllisyydestä.
Ympäristö- ja terveysnäkökohdat
Koboltin käyttö volframikarbidissa on herättänyt joitain ympäristö- ja terveysongelmia:
1. Kaivosvaikutukset: Koboltin louhinta voi olla merkittäviä ympäristövaikutuksia.
2. Työhaluinen altistuminen: volframikarbidituotannon työntekijät voivat altistua kobolttipölylle, joka voi aiheuttaa hengitysvaiheet.
3. Kierrätyshaasteet: Koboltin läsnäolo voi vaikeuttaa volframikarbidituotteiden kierrätysprosessia.
4. Myrkyllisyys: Vaikka volframikarbidikerroksen komposiitti on yleensä vakaa, koboltti-altistumisen mahdollisista pitkäaikaisista terveysvaikutuksista on huolestunut.
Aidon volframikarbidin tunnistaminen
Kun otetaan huomioon volframikarbidin arvo ja toivotut ominaisuudet, jäljitelmätuotteille on markkinoita. Tässä on joitain tapoja erottaa aito volframikarbidi:
1. Tiheys: Aito volframikarbidi on erittäin tiheä. Pala tuntuu raskaammalta kuin miltä se näyttää.
2. naarmuuntumisen vastus: Volframikarbidia on erittäin vaikeaa. Tavalliset metallit eivät jätä merkkiä [7].
3. Väri: aito volframikarbidi on selkeä tummanharmaa väri.
4. Magnetismi: Kobolttipitoisuuden vuoksi monet volframikarbidesarjat ovat hiukan magneettisia.
5. Ammattitaito: Absoluuttisen varmuuden saavuttamiseksi voidaan käyttää ammatillisia testausmenetelmiä, kuten röntgendiffraktiota.
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka puhdas volframikarbidi (WC) ei sisällä kobolttia, termi 'volframikarbidi ' useimmissa käytännöllisissä sovelluksissa viittaa komposiittimateriaaliin, joka yleensä sisältää koboltin sideaineena. Tämä kobolttia sisältävä volframikarbidi on todellakin aito ja tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän kovuuden, sitkeyden ja kulutuskestävyyden, mikä tekee siitä korvaamattoman lukuisissa teollisuus- ja kuluttajasovelluksissa.
Koboltin läsnäolo ei ole merkki ala -arvoisuudesta tai epätodellisuudesta. Pikemminkin se on ratkaiseva komponentti, joka parantaa materiaalin yleistä suorituskykyä ja mahdollistaa sen käytön monissa vaativissa sovelluksissa. On kuitenkin tärkeää huomata, että erityistarpeisiin on saatavana myös kobolttivapaita formulaatioita.
Teknologian edistyessä voimme nähdä kehitettyjä uusia sideaineita ja formulaatioita, mikä mahdollisesti tarjoaa vielä paremman suorituskyvyn tai käsitellä joitain kobolttien käyttöön liittyviä ympäristö- ja terveysongelmia. Siitä huolimatta kobolttia sisältävä volframikarbidi on edelleen kulmakiven materiaali monilla toimialoilla, mikä todistaa sen poikkeuksellisista ominaisuuksista ja monipuolisuudesta.
Faq
1. Onko volframikarbidimagneettinen?
Itse volframikarbidi ei ole magneettinen. Monien volframikarbidituotteiden sideaineena käytetty koboltti on kuitenkin magneettinen. Seurauksena on, että monilla volframikarbidekohteilla on pieniä magneettisia ominaisuuksia niiden kobolttipitoisuudesta johtuen.
2. Voiko volframikarbidi kierrättää?
Kyllä, volframikarbidi voidaan kierrättää. Prosessi voi kuitenkin olla monimutkainen koboltin ja muiden seostuselementtien läsnäolon vuoksi. Erikoistuneet kierrätyslaitokset käyttävät erilaisia menetelmiä volframin ja muiden komponenttien erottamiseen ja palauttamiseen.
3. Onko volframikarbidi turvallista käyttää koruina?
Yleensä volframikarbidikorut ovat turvallisia käyttää. Se on hypoallergeeninen useimmille ihmisille eikä reagoi ihon kanssa. Henkilöt, joilla on äärimmäinen herkkyys metalleille, saattavat kuitenkin reagoida tuotantoprosessissa joskus käytettyyn nikkeliin.
4. Kuinka volframikarbidia verrataan muihin koviin materiaaleihin, kuten timanttiin?
Vaikka volframikarbidi on yksi vaikeimmista saatavilla olevista materiaaleista, timantti on silti huomattavasti vaikeampi. MOHS: n mineraalikovuuden asteikolla timantti arvioi 10, kun taas volframikarbidia on noin 9 - 9,5. Volframikarbidi on kuitenkin tiukempi kuin timantti, mikä tarkoittaa, että se on vähemmän hauras ja halkeilun kestävämpi.
5. Voiko volframikarbidia muuttaa tai korjata?
Volframikarbidi on erittäin vaikea ja muodonmuutoksen kestävä, mikä vaikeuttaa sen kokoa tai korjaamista sen muodostumisen jälkeen. Tämä on erityisen merkityksellistä koruesineille, kuten renkaille. Jos kokoa tarvitaan, on usein käytännöllisempää korvata esine kokonaan.
Viittaukset:
[1] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ED1C76BF-DAD9-4BAA-8D1B-70FED7F92862
.
[3] https://www.azonano.com/article.aspx?articleid=3358
.
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[6] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-cobalt
.
[8] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide
