टंगस्टन कार्बाइड की रचना क्या है?

सामग्री मेनू

● परिचय

● टंगस्टन कार्बाइड की केमिस्ट्री

>> मौलिक निर्माण खंड

>>> भार वितरण

>> हेक्सागोनल α-wc

>>> प्रमुख संरचनात्मक मैट्रिक्स

>> घन-डब्ल्यूसी

>> अनाज का आकार और प्रदर्शन

● बाइंडरों की भूमिका: सीमेंटेड कार्बाइड

>> बाइंडर्स मैटर क्यों

>>> बाइंडर तुलना

>> वर्गीकृत संरचनाएँ

● विनिर्माण प्रक्रिया

>> चरण 1: पाउडर उत्पादन

>> चरण 2: मिश्रण और मिलिंग

>> चरण 3: दबाना

>> चरण 4: सिंटरिंग

>> प्रोसेसिंग के बाद

● भौतिक और यांत्रिक गुण

>> कठोरता बनाम क्रूरता व्यापार बंद

>> तापीय स्थिरता

>> इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी

● उद्योगों के अनुप्रयोग

>> औद्योगिक कटिंग प्रपत्र

>> खनन और निर्माण

>> एयरोस्पेस

>> चिकित्सा

>> उपभोक्ता वस्तुओं

● भविष्य के रुझान और नवाचार

>> योज्य विनिर्माण

>> सतत प्रथाएँ

>> नैनो-संरचित कार्बाइड्स

● निष्कर्ष

● अप्रश्न (FAQ)

>> 1। टंगस्टन कार्बाइड स्टील की तुलना में कठिन क्यों है?

>> 2। क्या टंगस्टन कार्बाइड जंग कर सकते हैं?

>> 3। टंगस्टन कार्बाइड को पुनर्नवीनीकरण कैसे किया जाता है?

>> 4। WC और हीरे के बीच क्या अंतर है?

>> 5। टंगस्टन कार्बाइड विषाक्त है?

● उद्धरण:

परिचय

टंगस्टन कार्बाइड टंगस्टन (डब्ल्यू) और कार्बन (सी) का एक द्विआधारी यौगिक है, लेकिन इसकी वास्तविक दुनिया की उपयोगिता इसके समग्र रूप में निहित है: सीमेंटेड कार्बाइड। यह सामग्री एयरोस्पेस से लेकर गहने तक चरम स्थायित्व की आवश्यकता वाले उद्योगों पर हावी है। इसकी रचना का विश्लेषण करके, हम इस बात को उजागर करते हैं कि यह स्टील, सेरामिक्स और यहां तक ​​कि हीरे को विशिष्ट अनुप्रयोगों में क्यों बेहतर बनाता है।

टंगस्टन कार्बाइड की केमिस्ट्री

मौलिक निर्माण खंड

टंगस्टन कार्बाइड का फॉर्मूला, डब्ल्यूसी, 1: 1 परमाणु अनुपात को दर्शाता है। हालांकि, वजन वितरण अपने उच्च परमाणु द्रव्यमान (कार्बन के लिए 183.84 ग्राम/मोल बनाम 12.01 ग्राम/मोल) के कारण टंगस्टन की ओर भारी है।

भार वितरण

- टंगस्टन (डब्ल्यू): 93-94%

- कार्बन (सी): 6-6.1%

- ट्रेस तत्व: लोहा

हेक्सागोनल α-wc

कमरे के तापमान पर स्थिर रूप में एक हेक्सागोनल जाली है जहां प्रत्येक टंगस्टन परमाणु एक त्रिगुणित प्रिज्म में छह कार्बन परमाणुओं से घिरा हुआ है।

प्रमुख संरचनात्मक मैट्रिक्स

- डब्ल्यू -सी बॉन्ड लंबाई: 220 बजे

- लेयर स्पेसिंग: टंगस्टन परतों के बीच 284 बजे।

घन-डब्ल्यूसी

एक मेटास्टेबल क्यूबिक चरण 2530 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बनता है, लेकिन तेजी से ठंडा होने पर हेक्सागोनल में वापस जाता है।

अनाज का आकार और प्रदर्शन

- ठीक अनाज (0.5-1 माइक्रोन): उच्च कठोरता, सटीक उपकरण के लिए उपयुक्त।

- मोटे अनाज (5-10 माइक्रोन): बेहतर फ्रैक्चर क्रूरता, खनन उपकरणों के लिए आदर्श।

बाइंडरों की भूमिका: सीमेंटेड कार्बाइड

बाइंडर्स मैटर क्यों

शुद्ध WC भंगुर है। 5-25% बाइंडर धातुओं (जैसे, कोबाल्ट, निकेल) को जोड़ना एक डक्टाइल मैट्रिक्स बनाता है जो मशीनिंग और प्रभाव प्रतिरोध को सक्षम करते हुए डब्ल्यूसी अनाज को एक साथ रखता है।

बाइंडर तुलना

बाइंडर	लाभ	सीमाएँ
सह	उच्च wettability, लागत प्रभावी	गरीब संक्षारण प्रतिरोध
नी	जंग रोधी	सीओ की तुलना में कम क्रूरता
नी-सीआर	बढ़ाया ऑक्सीकरण प्रतिरोध	उच्च लागत

वर्गीकृत संरचनाएँ

उन्नत सीमेंटेड कार्बाइड कार्यात्मक रूप से वर्गीकृत डिज़ाइन का उपयोग करते हैं:

- सतह की परत: पहनने के प्रतिरोध के लिए उच्च WC (94%)।

- कोर: सदमे अवशोषण के लिए उच्च बाइंडर (15-20%)।

विनिर्माण प्रक्रिया

चरण 1: पाउडर उत्पादन

- कच्चे माल: टंगस्टन ऑक्साइड (WO₃) या अमोनियम पैराटुंगस्टेट (APT)।

- कमी: हाइड्रोजन 700-1000 डिग्री सेल्सियस पर टंगस्टन पाउडर को WO₃ को कम करता है।

- कार्बोबराइजेशन: कार्बन ब्लैक 1400-1600 डिग्री सेल्सियस पर टंगस्टन के साथ प्रतिक्रिया करता है।

चरण 2: मिश्रण और मिलिंग

WC पाउडर समरूपता सुनिश्चित करने के लिए बाइंडर धातुओं और कार्बनिक एडिटिव्स (पैराफिन, PEG) के साथ बॉल-मिल्ड है।

चरण 3: दबाना

- uniaxial दबाव: सरल आकृतियों के लिए (जैसे, आवेषण)।

- कोल्ड आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (CIP): जटिल ज्यामिति के लिए।

चरण 4: सिंटरिंग

- वैक्यूम सिंटरिंग: 1400-1600 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकरण को रोकता है।

- हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (हिप): घनत्व को बढ़ाता है और पोरसिटी को समाप्त करता है।

प्रोसेसिंग के बाद

- पीस: डायमंड व्हील्स माइक्रोन-लेवल सटीकता प्राप्त करते हैं।

- कोटिंग: भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) बढ़ाया प्रदर्शन के लिए टिन या अलो ₃ परतें जोड़ता है।

भौतिक और यांत्रिक गुण

कठोरता बनाम क्रूरता व्यापार बंद

- कठोरता: 1300 एचवी (उच्च बाइंडर) से 2600 एचवी (कम बांधने की मशीन) तक।

- फ्रैक्चर क्रूरता: 8-15 एमपीए · m⊃1;/⊃2;, बाइंडर सामग्री के आधार पर।

तापीय स्थिरता

- ऑक्सीकरण प्रतिरोध: हवा में 500 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर; 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर wo₃ को गिरावट।

- थर्मल चालकता: 110 w/m · k (स्टील से बेहतर), काटने के उपकरणों में गर्मी अपव्यय को सक्षम करना।

इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी

WC विद्युत प्रवाहकीय (प्रतिरोधकता ~ 0.2 of · m) है, जिससे इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) की अनुमति मिलती है।

उद्योगों के अनुप्रयोग

औद्योगिक कटिंग प्रपत्र

- आवेषण: लेपित WC-CO ग्रेड टर्निंग, मिलिंग और ड्रिलिंग पर हावी हैं।

- सर्कुलर आरी: WC-I-TEPTED TATES CUT कंपोजिट और मेटल्स।

खनन और निर्माण

- ड्रिल बिट्स: मोटे-दाने वाले डब्ल्यूसी रॉक घर्षण को झेलता है।

- टनल बोरिंग मशीनें: कटर हेड्स पर डब्ल्यूसी दांत।

एयरोस्पेस

- टरबाइन ब्लेड: डब्ल्यूसी कोटिंग्स कटाव से बचाते हैं।

- रॉकेट नोजल: उच्च तापमान स्थिरता।

चिकित्सा

- सर्जिकल उपकरण: WC-CR₃C₂ कोटिंग्स बैक्टीरियल आसंजन को कम करते हैं।

- डेंटल बर्स: तामचीनी की सटीक पीस।

उपभोक्ता वस्तुओं

-गहने: हाइपोएलर्जेनिक डब्ल्यूसी रिंग्स (नी-बाइंडर-मुक्त)।

- खेल उपकरण: गोल्फ क्लब स्थायित्व के लिए आवेषण।

भविष्य के रुझान और नवाचार

योज्य विनिर्माण

- बाइंडर जेटिंग: जटिल ज्यामितीय के साथ 3 डी-प्रिंटेड डब्ल्यूसी भाग।

-लेजर पाउडर बेड फ्यूजन: एयरोस्पेस के लिए उच्च घनत्व WC-NI घटक।

सतत प्रथाएँ

- रीसाइक्लिंग: स्क्रैप कार्बाइड से कोबाल्ट और टंगस्टन को पुनर्प्राप्त करना।

- वैकल्पिक बाइंडर्स: कोबाल्ट निर्भरता को कम करने के लिए आयरन-निकेल मिश्र धातु।

नैनो-संरचित कार्बाइड्स

- नैनो-डब्ल्यूसी (50-100 एनएम): पारंपरिक ग्रेड की तुलना में 20% अधिक कठोरता।

- ग्राफीन-प्रबलित WC: बढ़ाया फ्रैक्चर क्रूरता।

निष्कर्ष

टंगस्टन कार्बाइड की रचना - 94% टंगस्टन और 6% कार्बन - इसकी जटिलता को बेली। कोबाल्ट जैसे बाइंडरों के साथ रणनीतिक मिश्र धातु के माध्यम से, यह अधिकांश सामग्रियों द्वारा बेजोड़ कठोरता और क्रूरता का संतुलन प्राप्त करता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग और नैनो-इंजीनियरिंग में नवाचार अपने अनुप्रयोगों का और विस्तार करने का वादा करते हैं, जो आधुनिक उद्योग के एक लिंचपिन के रूप में अपनी भूमिका को मजबूत करते हैं।

अप्रश्न (FAQ)

1। टंगस्टन कार्बाइड स्टील की तुलना में कठिन क्यों है?

WC के सहसंयोजक W -C बॉन्ड स्टील में धातु के बंधन से अधिक मजबूत हैं। इसकी हेक्सागोनल जाली भी अव्यवस्था आंदोलन का विरोध करती है।

2। क्या टंगस्टन कार्बाइड जंग कर सकते हैं?

शुद्ध डब्ल्यूसी संक्षारण-प्रतिरोधी है, लेकिन कोबाल्ट-बंधुआ ग्रेड अम्लीय वातावरण में ऑक्सीकरण कर सकते हैं। निकेल बाइंडर्स जंग प्रतिरोध में सुधार करते हैं।

3। टंगस्टन कार्बाइड को पुनर्नवीनीकरण कैसे किया जाता है?

स्क्रैप कार्बाइड को कुचल दिया जाता है, wo₃ से ऑक्सीकृत किया जाता है, और वापस टंगस्टन तक कम हो जाता है। कोबाल्ट को हाइड्रोमेटेलरजी के माध्यम से बरामद किया जाता है।

4। WC और हीरे के बीच क्या अंतर है?

डायमंड (10 MOHS) WC (9–9.5 mohs) की तुलना में कठिन है, लेकिन WC उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों (> 600 ° C) में डायमंड को बेहतर बनाता है।

5। टंगस्टन कार्बाइड विषाक्त है?

WC धूल खतरनाक है अगर साँस ली जाती है, लेकिन पापी भाग जैविक रूप से अक्रिय होते हैं। निकल-बंधुआ ग्रेड कोबाल्ट से संबंधित विषाक्तता चिंताओं से बचते हैं।

उद्धरण:

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[६] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035

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[१०] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

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[१]

[१ [] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/

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[२०] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/

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[२४] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf

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[४५] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[४६] https://tuncomfg.com/about/faq/

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[४ [] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/

[४ ९] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298

]

[५१] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide

[५२] https://www.linkedin.com/pules

]

[५४] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/