Sisältövalikko
● Johdanto volframikarbidiin
● Kemiallinen kaava ja rakenne
>> Atomirakenne
>> Muut volframikarbidit
● Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
>> Tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet
>> Kemialliset ominaisuudet
>> Mekaaniset ominaisuudet
>> Lämpö- ja sähköominaisuudet
● Kuinka volframikarbidi tehdään?
>> 1. Raaka -aineet
>> 2. Vähennys ja kalliointi
>> 3. Jauhemetallurgia ja sintraus
>> 4. Muotoilu ja viimeistely
>> 5. Laadunvalvonta
● Volframikarbidin sovellukset
>> Teollisuussovellus
>> Erikoistuneet käyttötarkoitukset
>> Arki
● Edut ja rajoitukset
>> Edut
>> Rajoitukset
● Historia ja kehitys
● Ympäristövaikutukset ja kierrätys
>> Ympäristöongelmat
>> Kierrätys
● Tulevat suuntaukset volframikarbidessa
● Johtopäätös
● UKK: volframikarbidi
>> 1. Mikä on volframikarbidin kemiallinen kaava?
>> 2. Kuinka volframikarbidia vertaa terästä kovuuden suhteen?
>> 3. Mitkä ovat volframikarbidin tärkeimmät teollisuuskäytännöt?
>> 4. Kuinka volframikarbidi tuotetaan?
>> 5. Onko volframikarbidi kierrätettävä?
● Viittaukset:
Volframikarbidi on materiaalinen, joka on tunnettu sen poikkeuksellisesta kovuudesta, kestävyydestä ja laajasta teollisuussovelluksista. Mutta mikä tarkalleen on volframikarbidi, ja mikä on sen kemiallinen kaava? Tässä kattavassa artikkelissa tutkimme kemiallista luonnetta, synteesiä, ominaisuuksia, sovelluksia, historiaa, ympäristövaikutuksia ja usein esitettyjä kysymyksiä volframikarbidi . Matkan varrella löydät lukuisia kuvia ja kaavioita, jotka parantavat ymmärrystäsi tästä kiehtovasta yhdisteestä.
Johdanto volframikarbidiin
Volframikarbidi on yhdiste, joka koostuu volframista ja hiiliatomeista yhtä suurissa mittasuhteissa. Sitä esiintyy yleisimmin hienona harmaa jauheena, mutta sitä voidaan puristaa ja sintrata erilaisiin kiinteisiin muotoihin teollisuudenkäyttöä varten. Sen erinomainen kovuus ja kulumisvastus tekevät siitä välttämättömän valmistuksessa, kaivostoiminnassa, rakentamisessa ja jopa koruissa.
Kemiallinen kaava ja rakenne
Volframikarbidin kemiallinen kaava on WC. Tämä kaava osoittaa, että jokainen molekyyli sisältää yhden volframin (W) atomin ja yhden hiilen (C) atomin.
Atomirakenne
- Volframi (W): Atominumero 74, siirtymämetalli, joka tunnetaan sen korkeasta sulamispisteestä.
- Hiili (C): Atominumero 6, ei -metalli, joka muodostaa monipuolisia yhdisteitä.
Volframikarbidissa nämä atomit on järjestetty kuusikulmaiseen kiderakenteeseen huoneenlämpötilassa (α-WC), vaikka kuutiomuoto (β-WC) voi esiintyä korkeissa lämpötiloissa.
Muut volframikarbidit
Vaikka WC on yleisin ja kaupallisesti merkitsevä muoto, toinen yhdiste, volframi -puolikarbidi (W₂C), on myös olemassa, mutta sitä käytetään vähemmän laajasti. W₂C: llä on erilainen stoikiometria ja hiukan erilaiset ominaisuudet, mutta se ei ole niin kova tai niin laajalti kuin WC.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Volfram Carbiden kiinteistöt tekevät siitä yhden nykyaikaisen teollisuuden arvokkaimmista materiaaleista.
Tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet
| ominaisuuden |
arvo |
| Kemiallinen kaava |
WC |
| Molaarinen massa |
195,85 g/mol |
| Kiderakenne |
Kuusikulmainen |
| Tiheys |
15,6 g/cm³ |
| Sulamispiste |
2 870 ° C (5,198 ° F) |
| Kiehumispiste |
6000 ° C (10 832 ° F) |
| Mohsin kovuus |
9–9,5 |
| Youngin modtä. |
530–700 GPA |
| Lämmönjohtavuus |
110 w/(m · k) |
| Sähkövastus |
0,2 μω · m |
Kemialliset ominaisuudet
- Liukenematon veteen, suolahapossa ja rikkihapossa.
- Liukenee typpihapon ja hydrofluorihapon seokseen.
- alkaa hapettaa ilmassa noin 500–600 ° C: ssa.
- Reagoi kloorin kanssa yli 400 ° C ja fluorin kanssa jopa huoneenlämpötilassa.
Mekaaniset ominaisuudet
Volframikarbidia arvostetaan sen suuren puristuslujuuden, jäykkyyden ja muodonmuutosvastuksen yhdistelmäksi. Se kestää valtavia voimia taivuttamatta tai rikkoutumatta, mikä tekee siitä ihanteellisen sovelluksille, joihin liittyy korkea paine tai vaikutus.
Lämpö- ja sähköominaisuudet
Volframikarbidilla on hyvä lämmönjohtavuus, jolloin se voi hajottaa lämpöä tehokkaasti leikkaus- tai porausoperaatioiden aikana. Sillä on myös alhainen sähkövastus, mikä on hyödyllistä tietyissä elektronisissa ja sähköisissä sovelluksissa.
Kuinka volframikarbidi tehdään?
Volframikarbidin synteesi sisältää useita vaiheita, jotka luottavat pääasiassa jauhemetallurgiaan.
1. Raaka -aineet
- Volframi -malmi: prosessoitu ammoniumin paratungstateen (APT), sitten volframioksidiin.
- Hiililähde: grafiitti tai hiilimusta.
2. Vähennys ja kalliointi
- volframi -oksidi pelkistetään metallisiksi volframi -jauheiksi vetyilmakehässä.
- Volframi -jauhe sekoitetaan hiilen ka
W+C → WC
3. Jauhemetallurgia ja sintraus
- WC -jauhe sekoitetaan sideaineen, tyypillisesti koboltin kanssa, kovuuden parantamiseksi.
- Seos painetaan muotoon ja sintrataan korkeissa lämpötiloissa (1 400–1 600 ° C), missä sideaine sulaa ja sohdistaa hiukkaset yhdessä.
4. Muotoilu ja viimeistely
Sintrauksen jälkeen volframikarbidiosat voivat hioa, liputtaa tai kiillottaa tarkkojen mittojen ja pintapintaisten saavuttamiseksi. Kovuutensa vuoksi vain timantti- tai kuutiometriä boorinitridityökalut voivat tehokkaasti konekarbidia.
5. Laadunvalvonta
Valmiit tuotteet tarkistetaan tiukasti tiheyden, kovuuden, mikrorakenteen ja mittatarkkuuden varalta varmistaakseen, että ne täyttävät tiukat teollisuusstandardit.
Volframikarbidin sovellukset
Volframikarbidin ainutlaatuinen kovuuden, voimakkuuden ja kemiallisen stabiilisuuden yhdistelmä tekee siitä korvaamattoman monien sektoreiden välillä.
Teollisuussovellus
- Leikkaustyökalut: porauspalat, jyrsintäleikkurit, sahat ja sorvityökalut.
- Kaivos- ja rakennus: kiviporauspalat, kaivaustyökalut ja kulutuskesistentit osat.
- Aerospace: moottorin komponentit ja turbiinin terät.
- Öljy ja kaasu: porauslaitteet ja venttiilit.
- Elektroniikka: tarkkuuskomponentit ja koskettimet.
- Korut: Sormukset ja kellot, joita arvostetaan niiden naarmuuntumisen ja kiilan vuoksi.
Erikoistuneet käyttötarkoitukset
- Panssarin lävistys ampumatarvikkeet: Tiheyden ja kovuuden vuoksi volframikarbidia käytetään sotilaallisissa ammuksissa.
- Kirurgiset instrumentit: Jotkut kirurgiset työkalut on valmistettu volframikarbidista tarkkuuden ja kestävyyden saavuttamiseksi.
- Ydintekniikka: Volframikarbidia käytetään ohjaustangoissa ja suojausmateriaaleissa sen stabiilisuuden vuoksi.
Arki
Volframikarbidia löytyy myös jokapäiväisistä esineistä, kuten kalastuspainoista, urheilulaitteista ja jopa joissain huippuluokan kynissä.
Edut ja rajoitukset
Edut
- Äärimmäinen kovuus: Toiseksi vain timantille MOHS -asteikolla.
- Kulutusvastus: säilyttää terävyyden ja vastustaa hankausta.
- Korkea sulamispiste: Sopii korkean lämpötilan sovelluksiin.
- Korroosionkestävyys: Vakaa useimmissa ympäristöissä.
- Mittavakaus: ylläpitää muotoa raskaiden kuormitusten ja korkeiden lämpötilojen alla.
Rajoitukset
- Hauraus: Voi murtaa äärimmäisen vaikutuksen tai stressin alla.
- Vaikea koneista: vaatii timantti- tai kuutiometriä boorinitridityökaluja muotoiluun.
- Kustannukset: kalliimpia kuin teräs tai muut yleiset työkalumateriaalit.
- Paino: Sen niheys tekee siitä raskaamman kuin monet vaihtoehtoiset materiaalit.
Historia ja kehitys
Volframikarbidin historia juontaa juurensa 1900 -luvun alkuun. Vuonna 1923 saksalainen yritys Krupp kehitti ensimmäisen käytännön menetelmän sementoituneen karbidin (WC kanssa koboltti-sideaineen) tuottamiseksi, mullistavan työkalujen valmistusteollisuutta. Tämä innovaatio mahdollisti nopean leikkaustyökalujen massatuotannon, mikä paransi dramaattisesti valmistuksen tehokkuutta ja tarkkuutta.
Vuosikymmenien ajan jauhemetallurgian, sideainekemian ja sintraustekniikan kehitys on edelleen parantanut volframikarbidin suorituskykyä ja monipuolisuutta. Nykyään se on kriittinen materiaali teollisuudenaloilla kaivostoiminnasta ilmailu- ja avaruuteen.
Ympäristövaikutukset ja kierrätys
Ympäristöongelmat
Volframimalmin uuttamisella ja käsittelyllä voi olla merkittäviä ympäristövaikutuksia, mukaan lukien elinympäristöjen häiriöt, veden pilaantuminen ja energiankulutus. Koboltin käyttö sideaineena herättää myös eettisiä ja ympäristökysymyksiä, koska koboltin louhinta liittyy ihmisoikeuksiin ja ekologisiin kysymyksiin joillakin alueilla.
Kierrätys
Onneksi volframikarbidi on erittäin kierrätettävä. Romutyökalut ja komponentit voidaan kerätä, murskata ja kemiallisesti jalosttaa volframin j
Kierrätysprosessi:
1. Karbidimateriaalien romujen kokoelma.
14. murskaaminen ja jauhaminen hienoksi jauheeksi.
3. Kemiallinen käsittely volframin ja koboltin erottamiseksi.
4
Tulevat suuntaukset volframikarbidessa
Teknologian edistyessä materiaalien kysyntä, jolla on erinomaiset suorituskykyominaisuudet, kasvaa edelleen. Tutkijat tutkivat uusia sideaineiden materiaaleja, nanosuihkutettuja carbideja ja komposiittijärjestelmiä volframikarbidin sitkeyden, kulutuskestävyyden ja monipuolisuuden parantamiseksi.
Esiintyviin sovelluksiin sisältyy:
- volframikarbidikomponenttien lisäaineiden valmistus (3D -tulostus).
- Pinnoitteet leikkaustyökalujen pidentämiseksi käyttöiän pidentämiseksi.
- Edistynyt elektroniikka ja mikromekaaniset järjestelmät (M6-== 6 ==
Kestävän kaivos- ja kierrätyskäytäntöjen jatkuvalla kehityksellä on myös tärkeä rooli volframikarbidin tulevaisuudessa.
Johtopäätös
Volframikarbidi, jolla on kemiallinen kaava WC, seisoo kulmakivimateriaalina nykyaikaisessa teollisuudessa sen vertaansa vailla olevan kovuuden, kestävyyden ja kulumiskestävyyden vuoksi. Sen synteesi edistyneiden jauhemetallurgiatekniikoiden avulla ja sen kyvyn räätälöity sideaineiden kanssa, kuten koboltti, ovat tehneet siitä välttämättömän työkalujen, kaivoslaitteiden, ilmailu-, elektroniikan ja jopa korujen leikkaamiseen. Vaikka sillä on joitain rajoituksia, etenkin sen haurautta ja kustannuksia, edut ovat huomattavasti suuremmat kui
UKK: volframikarbidi
1. Mikä on volframikarbidin kemiallinen kaava?
Volframikarbidin kemiallinen kaava on WC, mikä osoittaa 1: 1 -suhte
2. Kuinka volframikarbidia vertaa terästä kovuuden suhteen?
Volframikarbidi on huomattavasti vaikeampaa kuin teräs, sijoitus 9–9,5 MOHS -asteikolla, kun taas suurin osa teräksistä on noin 4–5. Tämä tekee volframikarbidista paljon kulutuskestävämmän ja sopivan leikkaamiseen ja poraamiseen.
3. Mitkä ovat volframikarbidin tärkeimmät teollisuuskäytännöt?
Volframikarbidia käytetään laajasti työkalujen, kaivos- ja porauslaitteiden, kulutuskeskien osien, ilmailualan komponenttien ja korujen leikkaamiseen sen poikkeuksellisen kovuuden ja kestävyyden vuoksi.
4. Kuinka volframikarbidi tuotetaan?
Volframikarbidia tuotetaan reagoimalla volframmetallijauhetta hiilellä korkeissa lämpötiloissa (1 400–2 000 ° C), mitä seuraa jauhemetallurgiaprosessit, kuten sekoittaminen sideaineen kanssa ja sintraus, muodostaakseen kiinteitä muotoja.
5. Onko volframikarbidi kierrätettävä?
Kyllä, volframikarbidi on kierrätettävä. Romu- ja kuluneet työkalut voidaan prosessoida arvokkaan volframin ja hiilen palauttamiseksi, vähentämäll��tuihin.
Viittaukset:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
.
[4] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[5] https://www.retopz.com/57
[6] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[7] https://www.wj-tool.com/materiaal
.
[9] https://www.chemicalbook.com/chemicalproductProperty_en_cb2174365.htm
[10] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
.
[12] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[13] https://softschools.com/formulas/chemistry/tungsten_iv_carbide_formula/462/
[14] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[15] https://echa.europa.eu/registration-dossier/-/registered-dossier/15382
[16] https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/tw/zt/012482.22
[17] https://www.hitechseals.com/includes/pdf/tungsten_carbid
[18] https://grafhartall.com/en/what-is-tingsten-carbide/
[19] https://www.harcourt.co/overview_documents/tungsten%20Carbide%20Data%20Sheet.pdf
[20] https://www.chemicalbull.com/products/tungsten-carbide
[21] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide
[23] https://preview.fishersci.no/shop/products/tungsten-carbide-99-5-metals-basis-alfa-aesar-2/p-4904562
[24] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
.
[26] https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%A2%B3%E5%8C%96%E9%8E%A2
[27] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[28] https://www.shutterstock.com/search/tungsten
[29] https://commons.wikimedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[30] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[31] https://www.freepik.com/free-photos-vektors/tungsten-carbide
[32] https://www.basiccarbide.com/tungsten-carbide-grade-chart/
[33] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[34] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-carbide
[35] https://stock.adobe.com/search?k=carbide
.
[37] https://next-gen.materialsproject.org/materials/mp-1894
[38] https://www.gettyimages.hk/%E5%9C%96%E7%89%87/Tungsten-Carbide
[39] https://theartisanrings.com/pages/tungsten-rings-faqs
[40] https://www.tungstenringsco.com/faq
[41] https://www.tungstenrepublic.com/tungsten-carbide-rings-faq.html
[42] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[43] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
.
[45] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
.
.
[48] https://www.carbitetenk.com/faqs/
[49] https://www.ipsceramics.com/wp-content/uploads/2022/01/hsds-14-tingsten-carbide-issue-1.pdf
[50] https://tuncomfg.com/about/faq/
[51] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s135063071630276x
[52] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s1526612520307787
[53] https://www.endmills-wotek.com/en/blog/detail/39
[54] https://www.hdtools.com.tw/application/semiconductor-industry.html
[55] https://echa.europa.eu/substance-information/-/substanceinfo/100.031.918
[56] https://www.mmc-carbide.com/cn/download/magazine/vol03/tec_vol03
[57] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s1003632620653316
[58] https://www.hdtools.com.tw/application/home-apppliance-industry.html
[59] https://www.sciencedirect.com/topics/physics-and-astronomy/tungsten-carbide
[60] https://tapmatic.com/product-line-msds-carbide-stylus-material.ydev
[61] https://www.landantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[62] https://www.gettyimages.hk/%E5%9C%96%E7%89%87/Tungsten-Carbide?page=2
[63] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide-drill-bits
[64] https://en.wikipedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[65] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[66] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[67] https://www.totalmateria.com/en-us/articles/tungsten-carbide-metals-1//
[68] https://www.thermalspray.com/questions-turten-carbide/
[69] https://powder.samaterials.com/tds/sc/1733388175-dp1931.pdf
[70] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[71] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1960.pdf
[72] https://www.skyquesttt.com/report/tungsten-carbide-market
[73] https://www.scielo.br/j/mr/a/ykbsbhjcfswn7xtfbwzcmqj/?lang=en
[74] https://generalcarbide.com/pdf/general-carbide-designers-guide-tungsten-carbide.pdf
.
