Sisältövalikko
● Volframikarbidin ymmärtäminen
>> Volframikarbidin koostumus
● Nikkeli vs. koboltti volframikarbidissa
>> Nikkelisidotun volframikarbidin edut
● Volframikarbidin sovellukset
● Valmistusprosessi
>> Yksityiskohtaiset valmistusvaiheet
● Volframikarbidin ominaisuudet
● Terveysnäkökohdat
● Ympäristövaikutukset
● Teollisuussovellus
>> 1. Kaivosteollisuus
>> 2. Öljy- ja kaasuteollisuus
>> 3. Ilmailualan sovellukset
● Lääketieteelliset sovellukset
● Kuluttajatuotteet
>> 1. Korut
>> 2. urheiluvälineet
● Terveysnäkökohdat laajenivat
>> 1. työterveysriskit
>> 2. turvallisuustoimenpiteet
● Ympäristövaikutukset laajennettu
>> 1. Kestävät käytännöt
● Johtopäätös
● Usein kysyttyjä kysymyksiä (usein kysytyt kysymykset)
>> 1. Mikä on volframikarbidi?
>> 2. Sisältääkö kaikki volframikarbidit nikkeliä?
>> 3. Mitä hyötyä on nikkeliä käyttämisestä koboltin yli volframikarbidissa?
>> 4. Onko volframikarbidi turvallinen herkälle iholle?
>> 5. Voiko volframikarbidi kierrättää?
● Viittaukset:
Volframikarbidi on laajalti käytetty materiaali, joka tunnetaan sen poikkeuksellisesta kovuudesta ja kestävyydestä. Se koostuu pääasiassa volframista (W) ja hiilestä (C) suhteessa 1: 1, muodostaen kemiallisen yhdisteen volframikarbidin (WC). Kysymys siitä, sisältääkö volframikarbidi nikkeliä, on välttämätön sen koostumuksen, ominaisuuksien ja sovellusten ymmärtämiseksi. Tämä artikkeli perustuu volframikarbidia ympäröiviin yksityiskohtiin, sen potentiaaliseen nikkelisisältöön ja vaikutuksiin eri toimialoihin.
Volframikarbidin ymmärtäminen
Volframikarbidi on kova, tiheä materiaali, joka yhdistää volframi- ja hiiliatomit. Se on tunnettu kovuudestaan, ja se on 8,5–9,5 MOHS -asteikolla, mikä tekee siitä yhden vaikeimmista saatavilla olevista materiaaleista. Tämä kovuus tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi työkalujen, teollisuuskoneiden ja korujen leikkaamiseen.
Volframikarbidin koostumus
- Peruskoostumus: Volframikarbidi koostuu yhtä suurista osista volframia ja hiiliatomeja.
- Sementoitu karbidi: Monissa sovelluksissa volframikarbidi yhdistetään sideainemetalliin muodostamaan niin kutsuttu sementoitu karbidi. Yleisimmät sideainemetallit ovat koboltti (CO) ja nikkeli (Ni).
- Nikkelisisältö: Nikkeli voi olla läsnä volframikarbidemulaatioissa, etenkin kun sitä käytetään sideaineena koboltin sijasta. Tyypillinen koostumus vaihtelee 70%: sta 94%: n volframikarbidiin ja 6% - 30% nikkeliä erityisestä sovelluksesta ja halutusta ominaisuuksista riippuen.
Nikkeli vs. koboltti volframikarbidissa
Valinta nikkelin ja koboltin välillä volframikarbidin sideaineena vaikuttaa merkittävästi materiaalin ominaisuuksiin.
| Kiinteistöt |
nikkelisidotut volframikarbidi- |
koboltti-sidotut volframikarbidi |
| Kulumiskestävyys |
Erinomainen |
Erittäin hyvä |
| Korroosionkestävyys |
Parempi syövyttävissä ympäristöissä |
Hyvä, mutta vähemmän kuin nikkeli |
| Taipuisuus |
Suurempi |
Alentaa |
| Maksaa |
Yleensä korkeampi |
Yleensä alhaisempi |
Nikkelisidotun volframikarbidin edut
1. Korroosionkestävyys: Nikkelisidotulla volframikarbidilla on erinomainen vastus korroosiolle verrattuna koboltti-sitoutuneisiin versioihin. Tämä tekee siitä sopivan sovelluksiin ankarissa ympäristöissä, kuten kemiallisessa prosessoinnissa ja meren sovelluksissa.
2. Laivallisuus: Nikkeli antaa suuremman taipuisuuden komposiittimateriaalille, vähentäen haurautta ja parantaa sitkeyttä iskuolosuhteissa.
3. Hypoallergeeniset ominaisuudet: Korujen sovelluksissa nikkelisidotut volframikarbidirenkaat markkinoidaan usein hypoallergeenisinä vaihtoehdoina koboltti-sitoutuneille renkaille, jotka voivat aiheuttaa allergisia reaktioita herkillä yksilöillä.
Volframikarbidin sovellukset
Volframikarbidin ainutlaatuiset kiinteistöt tekevät siitä arvokkaan eri toimialoilla:
- Leikkaustyökalut: Käytetään laajasti koneistustyökaluissa sen kovuuden ja kulumiskestävyyden vuoksi.
- Kaivoslaitteet: Työharjoittelujaksoissa ja muissa työkaluissa, joiden on kestävä äärimmäisiä olosuhteita.
- Korut: Suosittu hääbändeille ja muotirenkaisille sen naarmuuntumisen ja kestävyyden vuoksi.
- Teollisuuskoneet: Käytetään komponenteissa, jotka vaativat suurta kulumiskestävyyttä.
Valmistusprosessi
Volframikarbidin tuotantoon liittyy tyypillisesti seuraavat vaiheet:
1. Synteesi: Volframmetallijauhe sekoitetaan hiilen kanssa korkeissa lämpötiloissa (1400–2000 ° C) volframikarbidijauheen muodostamiseksi.
2. Sideaineen lisäys: Volframikarbidijauheen lisätään sideainemetallia (nikkeli tai koboltti).
3. Sintraus: Seos tiivistetään ja lämmitetään kiinteiden komponenttien muodostamiseksi sintrauksen kautta, missä sideaine sulaa ja sitoo volframikarbidihiukkaset yhteen.
4. Lopullinen käsittely: Sintratetulle materiaalille voidaan suorittaa lisäkäsittely, kuten hiominen tai pinnoite sen ominaisuuksien parantamiseksi.
Yksityiskohtaiset valmistusvaiheet
- Materiaalin sekoittaminen: volframikarbidijauheen laatu riippuu volframi -jauheen ja hiilimustan seoksen tasaisuudesta. Jos seos on epätasainen, reagoimaton materiaali voi jäädä käsittelyn jälkeen.
- Hiiliheitoprosessi: Tämä tapahtuu grafiitti -hiiliputken uunissa lämpötiloissa, jotka vaihtelevat välillä 1300 ° C - 1600 ° C hiukkaskokovaatimuksista riippuen.
- Pallojyrsintä: Tämä prosessi auttaa saavuttamaan yhdenmukaisen sintraamiseen tarvittavan hiukkaskokojakauman.
- Sintrausolosuhteet: Sintrainti tapahtuu yleensä tyhjiö- tai inerttien kaasu -ilmakehän alla hapettumisen estämiseksi lämpötiloissa noin 1500 ° C.
Volframikarbidin ominaisuudet
Volframikarbidilla on useita merkittäviä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat sen laajaan käyttöön:
- Korkea kovuus: sijoittuu noin 9–9,5 Mohs -asteikolla.
- Suuri tiheys: Noin kahdesti teräksen diteetti, joten se sopii sovelluksiin, jotka vaativat huomattavaa painoa ilman irtotavaraa.
- Lämpötabiili: säilyttää lujuuden korkeissa lämpötiloissa noin 1500 ° C: seen hapettamattomissa ilmakehissä.
- Kulutusvastus: Näyttää kulutuskestävyyden jopa 100 kertaa pidempään kuin teräs hioma -olosuhteissa.
Terveysnäkökohdat
Vaikka volframikarbidia ei pidetä vaarallisena, altistuminen nikkelille tai koboltille voi aiheuttaa terveysriskejä:
- Allergiset reaktiot: Jotkut yksilöt voivat kokea iho -allergioita korujen nikkelisisällön vuoksi.
- Hengityskysymykset: Pölyn hengittäminen työstökarbidin koneistamisesta voi johtaa hengitysvaikeuksiin, jos niitä ei hoideta asianmukaisesti.
Ympäristövaikutukset
Volframikarbidituotannon ympäristövaikutukset sisältävät volframimalmin kaivoskäytäntöihin liittyvät näkökohdat ja pölyn altistumiseen liittyvät mahdolliset terveysvaarat valmistusprosessien aikana. Teollisuuksilla pyritään lieventämään näitä vaikutuksia parannettujen turvallisuusprotokollien ja romumateriaalien kierrätyskäytäntöjen avulla.
Teollisuussovellus
1. Kaivosteollisuus
Volframikarbidilla on kriittinen rooli kaivostoiminnassa johtuen sen kyvystä kestää äärimmäiset olosuhteet:
- Porausbittit: Käytetään laajasti kiviporauslaitteissa johtuen niiden kyvystä tunkeutua koviin pintoihin tehokkaasti.
- Leikkaustyökalut: Käytetään erilaisissa kaivostoimintojen leikkaustyökaluissa, joissa kestävyys on ensiarvoisen tärkeää.
- Kulutusosat: Komponentit, kuten suuttimet tai vuoraukset, on valmistettu volframikarbidista johtuen niiden korkeasta kulumiskestävyydestä kaivostoiminnan aikana havaittujen hankaavien materiaalien suhteen.
2. Öljy- ja kaasuteollisuus
Öljyporaustoiminnassa:
- Porauspalat: Volframikarbidiharjapalat suositaan kyvystään leikata kovien geologisten muodostelmien läpi pitäen samalla rakenteellista eheyttä.
- Alakereitityökalut: Eri alasfriintyökaluja hyödyntävät sementoituja hiilihydreita johtuen niiden voimakkuudesta porausoperaatioiden aikana kohdistuvissa korkeapaine-olosuhteissa.
-
3. Ilmailualan sovellukset
Ilmailu- ja avaruustekniikassa:
- Moottorin komponentit: Korkean lämpötilan komponentit hyötyvät volframikarbidien tarjoamasta lämpöstabiilisuudesta.
–
- Lämpösuojausjärjestelmät: Käytetään lämmönsuojajärjestelmissä johtuen niiden kyvystä kestää äärimmäisiä lämpötiloja huonontumatta.
Lääketieteelliset sovellukset
Volframikarbidin biologinen yhteensopivuus tekee siitä sopivan lääketieteellisille instrumenteille:
- Kirurgiset instrumentit: Leikkauksissa käytetyt tarkkuusleikkaustyökalut hyötyvät volframikarbidien tarjoamasta kovuudesta ja terävyydestä.
- Hammastyökalut: Tästä materiaalista tehdyt hammaslääketieteet mahdollistavat tarkan leikkauksen minimoimalla potilaan epämukavuutta.
- Implantit: Tietyt implantit käyttävät sementoituja karbideja niiden kestävyyden ja yhteensopivuuden vuoksi biologisten kudosten kanssa.
Kuluttajatuotteet
Teollisuuden käytön ulkopuolella:
1. Korut
Volframirenkaat ovat saaneet suosiota esteettisen vetoomuksensa vuoksi yhdistettynä käytännön etuihin:
- Kestävyys: Ne kestävät naarmuuntumisen paremmin kuin perinteiset metallit, kuten kulta tai hopea.
- Variety: Saatavana lukuisissa tyyleissä, viimeistelyissä (mukaan lukien kiillotettu tai harjattu), väreissä (kuten musta tai kulta), mikä tekee niistä monipuolisia valintoja hääbändeille tai muotirenkaille.
- kohtuuhintaisuus: verrattuna jalometalleihin, kuten platina tai kulta, samalla kun tarjotaan samanlainen esteettinen vetoomus alhaisemmilla kustannuksilla.
2. urheiluvälineet
Urheilulaitteissa:
- Golfkerhot: Volframipainot parantavat suorituskykyä tarjoamalla optimaalista tasapainoa lisäämättä merkittävää irtotavaraa.
- Kalastus vieheet: volframista valmistetut kestävät kalastusvieheet tarjoavat erinomaisen valuetäisyyden vastustaen korroosiota suolaveden altistumisesta.
- Hiihtopylväät: Kevyiden, mutta vahvojen materiaalien hyödyntäminen parantaa suorituskykyä hiihtotoimien aikana vaarantamatta kestävyyttä.
Terveysnäkökohdat laajenivat
Vaikka altistumisriskit ovat pääasiassa pölyn syntymistä koskevien valmistusprosessien aikana:
1. työterveysriskit
Hioma- tai työstötoimenpiteisiin osallistuvat työntekijät voivat kohdata hengitysvaiheet, jos asianmukaisia suojatoimenpiteitä ei noudateta:
- Krooninen altistuminen voi johtaa mahdollisesti vakaviin terveysvaikutuksiin, mukaan lukien keuhkofibroosi tai keuhkosyöpä, joka liittyy kobolttia tai nikkeliä sisältävien hienoja hiukkasten hengittämiseen [13] [18].
2. turvallisuustoimenpiteet
Työnantajien tulee panna täytäntöön tiukat turvallisuusprotokollat:
1. Käytä paikallisia pakokaasujen ilmanvaihtojärjestelmiä tehokkaasti.
2. Tarjoa henkilökohtaisia suojalaitteita (PPE), mukaan lukien hengityssuojaimet, jotka on suunniteltu erityisesti hiukkasten suodatukseen.
3. Turvallisten käsittelykäytäntöjen säännöllisten koulutustilaisuuksien tulisi olla pakollisia näitä materiaaleja käsittelevien työpaikoilla [40].
Ympäristövaikutukset laajennettu
Kaivostoimintaan liittyvä ympäristöjalanjälki on otettava huomioon myös arvioitaessa kestävyystekijöitä, jotka liittyvät erityisesti raaka-aineiden hankkimiseen, joita tarvitaan korkean suorituskyvyn seosten tuottamiseen, kuten sementoituja karbideja sisältävät [33].
1. Kestävät käytännöt
Ekologisten vaurioiden vähentämiseen tarkoitettuja pyrkimyksiä ovat:
1. Tuotantoprosessien aikana syntyneiden romumateriaalien palauttamista koskevien kierrätysohjelmien toteuttaminen [15].
2.
3. Sijoittaminen tutkimukseen, joka keskittyy vaihtoehtoisten sideaineiden kehittämiseen, jotka vähentävät riippuvuutta metalleihin, jotka tunnetaan aiheuttavan allergisia reaktioita kuluttajien keskuudessa pitäen samalla perinteisistä formulaatioista odotettavissa olevia suorituskykystandardeja [19].
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että volframikarbidi voi sisältää nikkeliä sen formulaatiosta riippuen sementoituneena komposiitina joko nikkelillä tai koboltina sideaineena. Nikkelisidotettu volframikarbidi tarjoaa etuja, kuten parannettua korroosionkestävyyttä ja taipuisuutta, joten se sopii erilaisiin sovelluksiin teollisuustyökaluista koruihin.
Kun teollisuus jatkaa materiaaleja, jotka tarjoavat kestävyyden ja suorituskyvyn äärimmäisissä olosuhteissa, volframikarbidin koostumuksen ymmärtäminen - mukaan lukien sen potentiaalinen nikkelipito
Usein kysyttyjä kysymyksiä (usein kysytyt kysymykset)
1. Mikä on volframikarbidi?
Volframikarbidi on kova yhdiste, joka on valmistettu yhtä suurista osista volframi- ja hiiliatomeista, jotka tunnetaan poikkeuksellisesta kovuudestaan ja kulumiskestävyydestään.
2. Sisältääkö kaikki volframikarbidit nikkeliä?
Ei, kaikki volframikarbidi eivät sisällä nikkeliä; Se voidaan myös sitoutua kobolttiin. Valinta riippuu tiettyjen sovellusten halutuista ominaisuuksista.
3. Mitä hyötyä on nikkeliä käyttämisestä koboltin yli volframikarbidissa?
Nikkeli tarjoaa parempia korroosioresistenssiä, suurempaa taipuisuutta ja hypoallergeenisiä ominaisuuksia kobolttiin verrattuna.
4. Onko volframikarbidi turvallinen herkälle iholle?
Korkealaatuisia volframikarbidirenkaita, joissa on nikkelisideaineita, pidetään yleensä hypoallergeenisinä; Ne, joilla on koboltti, voivat kuitenkin aiheuttaa allergisia reaktioita.
5. Voiko volframikarbidi kierrättää?
Kyllä, volframikarbidi voidaan kierrättää tehokkaasti, mikä mahdollistaa kuluneet työkalut tai romumateriaalin takaisin ja käyttää uudelleen.
Viittaukset:
[1] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157
[2] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
.
.
.
.
[7] https://www.tungco.com/insights/blog/5-turnsten-carbide-applications/
.
.
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
.
[12] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03Chapter3.pdf?sequence=4
[13] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/
[14.
[15] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tingsten-carbide/
.
[17] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manufacturing-process
[18] https://patiant.info/doctor/tungsten-poising
[19] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
.
.
[22] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[23] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc2679595/
.
[25] https://www.landantu.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-tingsten-carbide-issue-1.pdf
.
[30] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
.
[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.marthastwart.com/7900660/pros-cons-of-tongsten-wedding-bands
[39] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making-tingsten-carbide-cutting-tools/
.
