Menu ng nilalaman
● Komposisyon at istraktura
● Mga katangian ng Tungsten Carbide
● Mga hilaw na materyales para sa paggawa ng tungsten carbide
● Mga Proseso ng Paggawa
● Mga aplikasyon ng Tungsten Carbide
● Cemented Carbides
● Konklusyon
● Madalas na Itinanong (FAQ)
>> 1. Ano ang pormula ng kemikal ng tungsten carbide?
>> 2. Ano ang mga pangunahing hilaw na materyales na ginagamit sa paggawa ng tungsten carbide?
>> 3. Gaano kahirap ang tungsten carbide kumpara sa iba pang mga materyales?
>> 4. Ano ang ilang mga karaniwang aplikasyon ng tungsten carbide?
>> 5. Ano ang proseso ng paggawa ng semento na karbida?
● Mga pagsipi:
Ang Tungsten Carbide (WC) ay isang compound ng kemikal na binubuo ng pantay na bahagi ng tungsten at carbon atoms [6] [7]. Sa pinaka pangunahing form nito, Ang Tungsten Carbide ay isang mahusay na kulay-abo na pulbos na maaaring pindutin at mabuo sa mga hugis sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na sintering para magamit sa mga pang-industriya na kagamitan, pagputol ng mga tool, abrasives, arm-piercing shells, at alahas [1] [6] [7]. Kilala sa kamangha -manghang katigasan at paglaban ng pagsusuot, ito ay isang mahalagang materyal sa iba't ibang mga pang -industriya na aplikasyon [1] [3].
Komposisyon at istraktura
Ang Tungsten carbide, na may formula ng kemikal na WC, ay binubuo ng pantay na bahagi ng tungsten (W) at carbon (C) [3]. Nagtatampok ito ng isang malakas na triple bond sa pagitan ng tungsten IV cation (W⁴⁺) at ang carbon anion (C⁴⁻), na bumubuo ng alinman sa isang hexagonal o cubic na istraktura depende sa mga kondisyon ng synthesis [3]. Ang molar mass ay humigit -kumulang 195.85 g/mol [3]. Para sa α-tungsten carbide, ang stoichiometric ratio ng tungsten sa carbon ay dapat na halos eksaktong, karaniwang sa loob ng 49.5-50.5 mol % C [3] [4]. Ang tumpak na komposisyon na ito ay nag -aambag sa pambihirang tigas at paglaban sa mataas na temperatura at nakasasakit na mga kondisyon [3].
Mga katangian ng Tungsten Carbide
Ang Tungsten Carbide ay kilala para sa pambihirang pisikal at kemikal na mga katangian, na ginagawang angkop para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon.
- katigasan: Ang Tungsten Carbide ay katangi -tanging mahirap, na nagraranggo sa pagitan ng 9 at 9.5 sa Mohs Hardness Scale, na ginagawa itong isa sa mga pinakamahirap na materyales na magagamit, pangalawa lamang sa mga diamante [3]. Mayroon itong katigasan ng Vickers na halos 2600, na nagpapahiwatig ng higit na katigasan kumpara sa karamihan sa mga pang -industriya na materyales [3].
- Density: Sa pamamagitan ng isang density ng mga 15.6 g/cm³, ang tungsten carbide ay makabuluhang mas makapal kaysa sa mga karbida tulad ng silikon na karbida, na may density ng paligid ng 3.21 g/cm³ [1].
- Higpit: Ang Tungsten Carbide ay humigit -kumulang na tatlong beses na mas stiffer kaysa sa bakal, na may modulus ng isang bata sa pagitan ng 530-700 GPa [3].
- Magsuot ng paglaban: Ipinapakita nito ang natitirang paglaban sa pagsusuot, na tumatagal nang mas mahaba sa nakasasakit na mga kondisyon [3]. Ang mga pag-aari na ito ay ginagawang perpekto para sa mga application na may mataas na stress tulad ng pagputol ng mga tool at mga bahagi na lumalaban sa pagsusuot, kung saan ang pagpapanatili ng isang matalim na gilid ay mahalaga [3].
- Melting Point: Ang Tungsten Carbide ay may mataas na punto ng pagtunaw, mula 2780 hanggang 2830 ℃ [1].
- Katatagan ng kemikal: Ang Tungsten Carbide ay hindi nakikipag -ugnay sa klorin kapag nasa ibaba ito ng 400 ° C. Marahas itong tumugon sa fluorine sa temperatura ng silid at na -oxidized sa tungsten oxide kapag pinainit sa hangin [5].
Mga hilaw na materyales para sa paggawa ng tungsten carbide
Ang paggawa ng tungsten carbide ay nagsasangkot ng maraming mga hilaw na materyales, ang bawat isa ay naglalaro ng isang mahalagang papel sa panghuling produkto [1].
1. Tungsten Ore: Ang Black Ore ang pangunahing mapagkukunan ng tungsten [1].
2. Ammonium Paratungstate (APT): Isang purified kemikal na tambalan na nagmula sa tungsten ore na nagsisilbing isang intermediate sa paggawa ng tungsten metal at tungsten carbide [1].
3. Tungsten oxide: Ginawa sa pamamagitan ng pagkalkula ng apt sa mataas na temperatura, na kung saan ay pagkatapos ay nabawasan sa tungsten metal powder sa isang hydrogen na kapaligiran [1].
4. Mga Pinagmumulan ng Carbon: Ang Soot o Graphite ay ginagamit upang i-convert ang tungsten metal powder sa tungsten carbide sa pamamagitan ng isang high-temperatura na proseso ng carburization [1].
Mga Proseso ng Paggawa
Ang pagmamanupaktura ng tungsten carbide ay nagsasangkot ng ilang mga pamamaraan, ang bawat isa ay idinisenyo upang makabuo ng mga materyales na may mga tiyak na katangian at aplikasyon [4] [6].
1. Direktang Carburization: Ang metal na tungsten ay reaksyon ng carbon sa temperatura sa pagitan ng 1400 at 2000 degree Celsius [6].
W + C → WC
2. Proseso ng Fluid Bed: Ang isang mas mababang temperatura na proseso ng kama ng kama ay tumugon sa tungsten metal o asul na WO3 na may pinaghalong CO/CO2 at H2 sa pagitan ng 900 at 1200 ° C [6].
3. Pagbabawas ng Tungsten Oxide: Ang WO3 ay pinainit ng grapayt sa 900 degree Celsius nang direkta o sa hydrogen sa 670 degree Celsius, na sinusundan ng carburization sa argon sa 1000 degrees Celsius [6].
WO3 + 4C → WC + 3CO
4. Ang pag -aalis ng singaw ng kemikal (CVD): Sa 670 ° C, ang tungsten hexachloride ay reaksyon ng hydrogen at methane [6].
WCL6 + H2 + CH4 → WC + 6HCl
5. Carburization ng tungsten oxides at asing -gamot: tungsten oxides, tungstic acid, ammonium paratungstate, at scheelite ay maaari ding maging carburized nang direkta [4].
WO3 + 4 C → WC + 3 CO
H2WO4 + 4 C → WC + 3 CO + H2O
(NH4) 10W12O41 x 5 H2O + 48 C → 12 WC + 10 NH3 + 10 H2O + 36 CO
CAWO4 + 4 C → WC + CAO + 3 CO
Mga aplikasyon ng Tungsten Carbide
Ang mga natatanging katangian ng Tungsten Carbide ay ginagawang mahalaga sa maraming mga industriya [2] [5] [8]. Ang mga aplikasyon nito ay sumasaklaw sa iba't ibang mga patlang dahil sa tigas nito, paglaban sa pagsusuot, at katatagan ng thermal [2] [3].
1. Mga tool sa pagputol: Kilala sa matinding tigas at tibay nito, ang tungsten carbide ay ginagamit upang gumawa ng mga suot na lumalaban sa mga abrasives at pagputol ng mga tool tulad ng mga kutsilyo, drills, pabilog na lagari, at mga tool sa paggiling [2] [3] [8]. Ang mga tool na ito ay mahalaga sa mga sektor tulad ng metalworking, gawaing kahoy, pagmimina, petrolyo, at konstruksyon [2] [8].
2. Mga bahagi na lumalaban sa Wear: Ang Tungsten Carbide ay ginagamit sa mga sangkap na nangangailangan ng mataas na paglaban sa pagsusuot, tulad ng mga nozzle, bearings, at mga upuan ng balbula [3] [5].
3. Alahas: Natagpuan ng Tungsten Carbide ang mga aplikasyon sa industriya ng alahas, na gumagawa ng matibay at mga singsing na lumalaban sa abrasion [2] [6]. Ang mga singsing ng karbida ng Tungsten ay mas matibay kaysa sa mga singsing na ginto at pilak [6]. Ang mga singsing ng Tungsten ay na -rate sa pagitan ng 8 at 9 sa sukat ng tigas ng MOHS [6].
4. Mga aplikasyon ng militar: Ang mga haluang metal na tungsten, na madalas na sinamahan ng nikel, iron, o kobalt, ay ginagamit sa mga kinetic energy penetrator at iba pang mga projectiles ng militar [2]. Ang mga haluang metal na ito ay ginustong sa pag -ubos ng uranium dahil iniiwasan nila ang mga panganib sa radioactive [2]. Ang Tungsten ay ginagamit din sa siksik na mga explosives ng metal, na idinisenyo upang mabawasan ang pinsala sa collateral habang pinatataas ang pagkamatay sa loob ng isang nakakulong na radius [2].
5. Electronics at Electrical Industry: Ang mataas na punto ng pagtunaw ng Tungsten at mahusay na elektrikal na kondaktibiti ay angkop para sa iba't ibang mga aplikasyon ng high-temperatura [2]. Karaniwang ginagamit ito sa maliwanag na ilaw na bombilya na filament, mas matandang tubo sa telebisyon (mga tubo ng cathode-ray), mga vacuum tubes, at mga rocket engine nozzle [2]. Mahalaga rin ang Tungsten sa TIG (Tungsten Inert Gas) na mga proseso ng hinang [2]. Sa sektor ng electronics, ang tungsten ay ginagamit sa integrated circuit at ang paggawa ng mga semiconductors, X-ray tubes, at iba pang mga elektronikong instrumento [2].
6. Pagpapahusay ng Mga Katangian ng Bakal: Sa pamamagitan ng alloying tungsten na may bakal, ang nagresultang materyal na nakuha ay nadagdagan ang lakas, katigasan, at paglaban sa pagsusuot [2]. Kasama sa mga halimbawa ang high-speed steel, tungsten steel, at tungsten cobalt magnetic steel [2]. Ang mga haluang metal na ito ay ginagamit upang gumawa ng mga tool tulad ng mga drills, milling cutter, at wire drawing namatay, kung saan ang tibay at katumpakan ay pinakamahalaga [2].
7. Mga aplikasyon ng kemikal: Ang mga compound ng tungsten ay ginagamit sa maraming mga aplikasyon ng kemikal dahil sa kanilang natatanging mga katangian [2]. Ang Tungsten (IV) sulfide ay nagsisilbing isang high-temperatura na pampadulas at ginagamit sa mga catalysts ng hydrodesulfurization [2]. Ang mga tungsten oxides, tulad ng tungsten trioxide (WO₃), ay nagtatrabaho sa mga ceramic glazes, fluorescent lighting, at bilang mga sangkap ng mga catalysts sa mga halaman na pinaputok ng karbon upang mabawasan ang mga nitrogen oxides [2].
8. Medikal na Patlang: Ang Tungsten ay ginagamit para sa kalasag ng radiation dahil sa mataas na density at mahusay na mga kakayahan sa pagsipsip ng radiation [2]. Ginagamit ito sa mga target na X-ray at mga aparato ng imaging gamma, tinitiyak ang kaligtasan ng pasyente at operator sa mga pamamaraan ng imaging medikal [2]. Ang Tungsten carbide ay madalas na ginagamit upang lumikha ng mga instrumento sa kirurhiko dahil pinapahusay nito ang kanilang pagganap at din ay lumalaban sa kaagnasan [8].
9. Aerospace at Automotive: Sa Aerospace, ang Tungsten ay ginagamit bilang isang materyal na ballast upang balansehin ang sasakyang panghimpapawid at spacecraft [2]. Ang mataas na density nito ay ginagawang angkop para sa mga aplikasyon ng automotiko, kung saan ginagamit ito sa mga sangkap na idinisenyo para sa panginginig ng boses at pagbabalanse [2].
Cemented Carbides
Ang Cemented Carbide ay isang materyal na ginawa ng 'Cementing ' tungsten carbide haspe sa isang binder matrix ng kobalt metal sa pamamagitan ng likidong phase sintering [4]. Madalas na tinutukoy bilang 'cemented carbide, ' Ito ay isang pinagsama -samang materyal na nabuo sa pamamagitan ng isang proseso ng metalurhiya ng pulbos [3]. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng paghahalo ng tungsten carbide powder na may isang binder metal tulad ng kobalt o nikel, pagkatapos ay compacting at sintering ang halo sa mataas na temperatura upang makamit ang isang malakas, cohesive material [3] [9]. Karaniwang isinasagawa ang pag -iingat sa ilalim ng temperatura ng pagtunaw, upang ang isang likidong yugto ay karaniwang hindi naroroon [9]. Ang pag -aalsa ay madalas na pinili bilang proseso ng paghuhubog para sa mga materyales na may mataas na mga punto ng pagtunaw tulad ng tungsten, molybdenum, o uranium dioxide ceramics [9].
Konklusyon
Ang Tungsten Carbide ay isang kamangha -manghang materyal na may isang natatanging komposisyon ng kemikal at pambihirang mga katangian na ginagawang kailangang -kailangan sa iba't ibang mga industriya. Ang mataas na katigasan nito, paglaban sa pagsusuot, at katatagan ng thermal ay nag-aambag sa malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa pagputol ng mga tool at mga bahagi na lumalaban sa alahas at mga projectiles ng militar. Ang patuloy na pananaliksik at pag -unlad sa mga proseso ng pagmamanupaktura ng karbida ng tungsten ay patuloy na mapalawak ang potensyal nito, tinitiyak ang kabuluhan nito sa modernong teknolohiya at engineering.
Madalas na Itinanong (FAQ)
1. Ano ang pormula ng kemikal ng tungsten carbide?
Ang pormula ng kemikal ng tungsten carbide ay WC, na nagpapahiwatig na binubuo ito ng pantay na bahagi ng tungsten at carbon atoms [1] [3] [7].
2. Ano ang mga pangunahing hilaw na materyales na ginagamit sa paggawa ng tungsten carbide?
Ang pangunahing mga hilaw na materyales ay kinabibilangan ng tungsten ore, ammonium paratungstate (APT), tungsten oxide, at mga mapagkukunan ng carbon tulad ng soot o grapayt [1].
3. Gaano kahirap ang tungsten carbide kumpara sa iba pang mga materyales?
Ang ranggo ng karbida ng Tungsten sa pagitan ng 9 at 9.5 sa sukat ng katigasan ng MOHS, na ginagawa itong isa sa mga pinakamahirap na materyales na magagamit, pangalawa lamang sa mga diamante [3].
4. Ano ang ilang mga karaniwang aplikasyon ng tungsten carbide?
Kasama sa mga karaniwang aplikasyon ang pagputol ng mga tool, mga bahagi na lumalaban sa pagsusuot, alahas, mga projectiles ng militar, at mga sangkap sa larangan ng elektronika at medikal [2] [5] [6] [8].
5. Ano ang proseso ng paggawa ng semento na karbida?
Ang cemented carbide ay ginawa ng 'cementing ' tungsten carbide haspe sa isang binder matrix ng cobalt metal sa pamamagitan ng likidong phase sintering, na kinasasangkutan ng paghahalo ng tungsten carbide powder na may isang binder metal, compacting, at sintering ang halo sa mataas na temperatura [3] [4] [9].
Mga pagsipi:
[1] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[2] https://shop.machinemfg.com/understanding-tungsten-properties-applications-and-stability/
[3] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[4] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[5] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[8] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[9] https://material-properties.org/tungsten-carbide-properties-application-price/
