Sisältövalikko
● Johdanto volframikarbidiin
>> Kemiallinen koostumus ja rakenne
● Kovalenttiset sidokset volframikarbidissa
>> Kovalenttisten sidosten ominaisuudet
● Volframikarbidin fysikaaliset ominaisuudet
>> Volframikarbidin sovellukset
● Teollisuussovellus
● Valmistusprosessi
>> Valmistuksen haasteet
● Ympäristövaikutukset
>> Kierrätys ja kestävyys
● Johtopäätös
● Usein kysyttyjä kysymyksiä
>> 1. Mikä on volframikarbidin kemiallinen kaava?
>> 2. Mikä on volframikarbidin kovuus?
>> 3. Mitkä ovat volframikarbidin ensisijaiset sovellukset?
>> 4. Kuinka volframikarbidi syntetisoidaan?
>> 5. Mikä on volframikarbidin sulamispiste?
● Viittaukset:
Volframikarbidi, jolla on kemiallinen kaava WC, on yhdiste, joka koostuu yhtä suurista osista volframia ja hiiliatomeja. Se on tunnettu poikkeuksellisesta kovuudestaan, suuresta tiheydestä ja korroosiokestävyydestä, mikä tekee siitä ratkaisevan materiaalin erilaisissa teollisissa sovelluksissa, mukaan lukien leikkausvälineet, hioma ja jopa korut. Kysymys siitä, onko Volframikarbidi on kovalenttinen käsittää sen atomirakenteen ja sen muodostavien atomien välisten sidosten luonteen ymmärtäminen.
Johdanto volframikarbidiin
Volframikarbidi syntetisoidaan yhdistämällä volframi ja hiili tarkalla suhteessa. Tuloksena olevalla materiaalilla on kuusikulmainen kiderakenne, joka myötävaikuttaa sen kovuuteen ja vakauteen. Henri Moissan syntetisoi yhdisteen ensin vuonna 1893, ja sen teollisuustuotanto alkoi noin 1913-1918.
Kemiallinen koostumus ja rakenne
Volframikarbidin kemiallinen koostumus koostuu pääasiassa volframista ja hiilestä, tyypillinen suhde noin 94% volframi ja 6% hiili painon mukaan. WC: n kuusikulmaiselle rakenteelle on ominaista volframiatomien kerrokset, joissa hiiliatomeilla on puolet välityksistä, mikä johtaa trigonaaliseen prismaattiseen koordinointiin sekä volframille että hiilelle.
Kuvaus volframikarbidin kuusikulmaisesta kiderakenteesta, joka osoittaa volframiatomeja (sinistä) ja hiiliatomeja (musta) trigonaalisessa prismaattisessa järjestelyssä.
Kovalenttiset sidokset volframikarbidissa
Volframikarbidin kovuus ja stabiilisuus johtuvat suurelta osin volframi- ja hiiliatomien välisistä voimakkaista kovalenttisista sidoksista. Näillä sidoksilla on suuri sidoslujuus, mikä antaa materiaalille poikkeuksellisen resistanssin muodonmuutokselle ja kulumiselle. Volfram-hiilididoidon pituus on noin 220 PM, joka on verrattavissa W (CH) 6: n yksittäiseen sidokseen 3.
Kovalenttisten sidosten ominaisuudet
Kovalenttiset sidokset muodostuvat, kun atomit jakavat elektroneja stabiilin elektronisen kokoonpanon saavuttamiseksi. Volframikarbidin tapauksessa kovalenttiset sidokset ovat erityisen vahvat johtuen volframin ja hiilen välisen elektronegatiivisuuden erosta, mikä parantaa sidoksen lujuutta.
Volframin ja hiiliatomien välisen kovalenttisen sidoksen kaavamainen esitys volframikarbidin välillä.
Volframikarbidin fysikaaliset ominaisuudet
Volframikarbidi tunnetaan korkeasta sulamispisteestään (noin 2870 ° C), suuresta tiheydestä (noin 15,6 g/cm³) ja poikkeuksellisesta kovuudesta (MOHS -kovuus noin 9). Siinä on myös korkean Youngin moduuli (noin 550 GPA), mikä osoittaa sen jäykkyyden ja muodonmuutoksen vastustuksen.
Volframikarbidin sovellukset
Ainutlaatuisen kovuuden, kulutuskestävyyden ja lämpöstabiilisuuden yhdistelmän vuoksi volframikarbidia käytetään laajasti työkalujen, hioma-aineiden ja kulutuskesistenttien osien leikkaamiseen. Sitä käytetään myös koruissa sen kestävyyden ja esteettisen vetovoiman vuoksi.
Teollisuussovellus
Volframikarbidin ominaisuudet tekevät siitä olennaisen materiaalin eri teollisuussektoreilla:
- Leikkaustyökalut: Volframikarbidia käytetään työkalujen leikkaamiseen johtuen sen kyvystä kestää korkeita lämpötiloja ja säilyttää sen kovuus koneistusoperaatioiden aikana.
-Aerospace: Sen korkea lujuus-paino-suhde ja kulutusvastus tekevät siitä sopivan komponentteihin ilmailualan sovelluksissa.
- Öljyporaus: volframikarbidipinnoitteita käytetään porauslaitteiden suojaamiseksi kulumiselta ankarissa ympäristöissä.
- Korut: volframikarbidirenkaat ja muut korut ovat suosittuja niiden naarmuuntumisen ja kestävyyden vuoksi.
Valmistusprosessi
Volframikarbidin valmistusprosessi sisältää tyypillisesti seuraavat vaiheet:
1. Jauheenvalmistus: Volframi ja hiilijauheet sekoitetaan sopivaan suhteeseen.
2
3. Hioma ja muotoilu: Sintroitu materiaali on jauhettu ja muotoiltu haluttuun muotoon.
Valmistuksen haasteet
Yksi volframikarbidin valmistuksen haasteista on tasaisen tiheyden saavuttaminen ja vikojen estäminen sintrausprosessin aikana. Tämä vaatii tarkan hallinnan lämpötilan ja paineolosuhteiden suhteen.
Ympäristövaikutukset
Volframikarbidin tuotannolla voi olla ympäristövaikutuksia pääasiassa volframin louhinnasta ja energiaintensiivisestä sintrausprosessista. Kestävyyden parantamiseksi pyritään vähentämällä jätteitä ja käyttämällä tehokkaampia valmistustekniikoita.
Kierrätys ja kestävyys
Volframikarbidin kierrätys on yhä tärkeämpää jätteiden vähentämiseksi ja resurssien säilyttämiseksi. Tähän sisältyy käytettyjen volframikarbidityökalujen kerääminen ja uusien tuotteiden uudelleenkäsittely.
Kaavio volframikarbidin kierrätysprosessista, joka näyttää keräys-, lajittelu- ja uudelleenkäsittelyvaiheet.
Johtopäätös
Volframikarbidi on todellakin kovalenttinen yhdiste, jonka kovuus ja stabiilisuus johtuvat voimakkaista kovalenttisista sidoksista volframin ja hiiliatomien välillä. Sen ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä monipuolisen materiaalin monille teollisille sovelluksille. Teknologian edistyessä valmistuksen tehokkuuden ja kestävyyden parantamiseksi edelleen parantaa sen roolia nykyaikaisella teollisuudessa.
Usein kysyttyjä kysymyksiä
1. Mikä on volframikarbidin kemiallinen kaava?
Volframikarbidilla on kemiallinen kaava WC, joka koostuu yhtä suurista osista volframia ja hiiliatomeja.
2. Mikä on volframikarbidin kovuus?
Volframikarbidin mohs -kovuus on noin 9, mikä tekee siitä yhden vaikeimmista tunnetuista aineista, vain timanttien toiseksi.
3. Mitkä ovat volframikarbidin ensisijaiset sovellukset?
Volframikarbidia käytetään ensisijaisesti työkalujen, hioma-aineiden, kulutuskeskien ja korujen leikkaamiseen sen kovuuden ja kestävyyden vuoksi.
4. Kuinka volframikarbidi syntetisoidaan?
Volframikarbidi syntetisoidaan yhdistämällä volframi ja hiili tarkalla suhteessa, usein sintrausprosessien kautta.
5. Mikä on volframikarbidin sulamispiste?
Volframikarbidin sulamispiste on noin 2870 ° C, joten se sopii korkean lämpötilan sovelluksiin.
Viittaukset:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[3] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
.
[5] https://www.retopz.com/57
.
.
.
[9] http://www.carbdetechnologies.com/faqs/
[10] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
.
[12] https://tuncomfg.com/about/faq/
[13] https://www.nature.com/articles/s41467-018-03429-z
[14] https://www.nature.com/articles/srep01646
[15] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[16] https://www.nature.com/articles/nature08730
[17] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-properties.html
[18] https://www.gettyimages.hk/%E5%9C%96%E7%89%87/Tungsten-Carbide
[19] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[20] https://www.landantu.com/chemistry/carbide
[21] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-turnsten-carbide-key-differces/
.
.
.
.
[26] https://www.tungstenringsco.com/faq
.
.
[29] https://www.carbide-part.com/blog/carbide-vs-turnsten-carbide/
[30] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[31] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[32] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[33] https://www.freepik.com/free-photos-vektors/tungsten-carbide
[34] http://picture.chinatungsten.com/list-18.html
[35] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[36] https://cowseal.com/tungsten-vs-turngsten-carbide/
[37] https://www.mdpi.com/2079-4991/15/3/170
[38] http://machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
