Izbornik sadržaja
● Uvod u volfram karbid
>> Kemijski sastav i struktura
● Kovalentne veze u volfram karbidu
>> Karakteristike kovalentnih veza
● Fizička svojstva volframskog karbida
>> Primjene volfram karbida
● Industrijska primjena
● Proizvodni postupak
>> Izazovi u proizvodnji
● Utjecaj na okoliš
>> Recikliranje i održivost
● Zaključak
● Često postavljana pitanja
>> 1. Kakva je kemijska formula volframovog karbida?
>> 2. Koja je tvrdoća volfram karbida?
>> 3. Koje su primarne primjene volframovog karbida?
>> 4. Kako se sintetizira volfram karbid?
>> 5. Koja je talište volfram karbida?
● Navodi:
Volfram karbid, s kemijskom formulom WC, je spoj koji se sastoji od jednakih dijelova atoma volframa i ugljika. Poznat je po izuzetnoj tvrdoći, visokoj gustoći i otpornosti na koroziju, što ga čini ključnim materijalom u raznim industrijskim primjenama, uključujući alate za rezanje, abrazive, pa čak i nakit. Pitanje hoće li Volfram karbid je kovalentni uključuje razumijevanje njegove atomske strukture i prirode veza između njegovih sastavnih atoma.
Uvod u volfram karbid
Volfram karbid sintetizira se kombiniranjem volframa i ugljika u preciznom omjeru. Rezultirajući materijal pokazuje šesterokutnu kristalnu strukturu, što doprinosi njegovoj tvrdoći i stabilnosti. Spoj je prvi sintetizirao Henri Moissan 1893. godine, a njegovu industrijsku proizvodnju započela je oko 1913-1918.
Kemijski sastav i struktura
Kemijski sastav volfram karbida prvenstveno se sastoji od volframa i ugljika, s tipičnim omjerom od oko 94% volframa i 6% ugljika po težini. Šesterokutnu strukturu WC karakteriziraju slojevi atoma volframa s atomima ugljika koji ispunjavaju polovicu međuprostora, što rezultira trigonalnom prizmatičnom koordinacijom i za volfram i za ugljik.
Ilustracija šesterokutne kristalne strukture volframovog karbida, koja pokazuje atome volframa (plava) i atome ugljika (crna) u trigonalnom prizmatičnom rasporedu.
Kovalentne veze u volfram karbidu
Tvrdoća i stabilnost volframovog karbida uglavnom su posljedica snažnih kovalentnih veza između atoma volframa i ugljika. Ove veze imaju visoku čvrstoću veze, što materijalu daje izuzetan otpor deformaciji i trošenju. Duljina veze volfram-karbon je otprilike 220 pm, usporediva s jednom vezom u W (CH 3) 6.
Karakteristike kovalentnih veza
Kovalentne veze nastaju kada atomi dijele elektrone kako bi postigli stabilnu elektroničku konfiguraciju. U slučaju volframa karbida, kovalentne veze su posebno snažne zbog razlike u elektronegativnosti između volframa i ugljika, što povećava čvrstoću veze.
Shematski prikaz kovalentne veze između atoma volframa i ugljika u volframovoj karbidu.
Fizička svojstva volframskog karbida
Volfram karbid poznat je po visokoj točki taljenja (otprilike 2870 ° C), visokom gustoći (oko 15,6 g/cm³) i izuzetnoj tvrdoći (tvrdoća MOHS od oko 9). Također pokazuje modul visokog Younga (oko 550 GPA), što ukazuje na njegovu krutost i otpornost na deformaciju.
Primjene volfram karbida
Zbog svoje jedinstvene kombinacije tvrdoće, otpornosti na habanje i toplinske stabilnosti, volfram-karbid se naširoko koristi u dijelovima za rezanje, abraziva i otpornim na habanje. Također se koristi u nakitu zbog njegove izdržljivosti i estetske privlačnosti.
Industrijska primjena
Svojstva volfram karbide čine ga bitnim materijalom u različitim industrijskim sektorima:
- Alati za rezanje: Volfram karbid koristi se za rezanje alata zbog svoje sposobnosti da podnese visoke temperature i održava njegovu tvrdoću tijekom operacija obrade.
-Aerospace: njegov omjer velike čvrstoće i težine i otpor prema trošenju čine ga prikladnim za komponente u zrakoplovnim primjenama.
- Bušenje ulja: Prevlaci protiv volfram karbida koriste se za zaštitu opreme za bušenje od trošenja u teškim okruženjima.
- Nakit: Prstenovi od volfram karbida i drugi predmeti nakita popularni su zbog otpornosti na ogrebotine i izdržljivosti.
Proizvodni postupak
Proces proizvodnje volframovog karbida obično uključuje sljedeće korake:
1. Priprema praha: Volfram i ugljični prah pomiješani su u odgovarajućem omjeru.
2. Sinteriranje: Smjesa se zatim sinterira pri visokim temperaturama (oko 1500 ° C) pod pritiskom da bi se stvorio čvrsti kompakt.
3. Mržinje i oblikovanje: sinterirani materijal je mljeveni i oblikovan u željeni oblik.
Izazovi u proizvodnji
Jedan od izazova u proizvodnji volframovog karbida je postizanje ujednačene gustoće i sprječavanje oštećenja tijekom procesa sinteriranja. To zahtijeva preciznu kontrolu nad uvjetima temperature i tlaka.
Utjecaj na okoliš
Proizvodnja volfram-karbida može imati posljedice okoliša, prvenstveno zbog rudarstva volframa i energetski intenzivnog procesa sinteriranja. Ulažu se napori za poboljšanje održivosti smanjenjem otpada i korištenjem učinkovitijih proizvodnih tehnika.
Recikliranje i održivost
Recikliranje volframovog karbida postaje sve važnije za smanjenje resursa otpada i očuvanje resursa. To uključuje prikupljanje korištenih alata za volfram karbida i prerasti ih u nove proizvode.
Shema procesa recikliranja za faze sakupljanja, sortiranja i prerade.
Zaključak
Volfram karbid je doista kovalentni spoj, a njegova tvrdoća i stabilnost proizlazi iz snažnih kovalentnih veza između atoma volframa i ugljika. Njegova jedinstvena svojstva čine ga svestranim materijalom za širok raspon industrijskih primjena. Kako tehnologija napreduje, napori na poboljšanju učinkovitosti proizvodnje i održivosti nastavit će poboljšati svoju ulogu u modernoj industriji.
Često postavljana pitanja
1. Kakva je kemijska formula volframovog karbida?
Volfram karbid ima kemijsku formulu WC, koja se sastoji od jednakih dijelova atoma volframa i ugljika.
2. Koja je tvrdoća volfram karbida?
Volfram karbid ima Mohsovu tvrdoću od oko 9, što ga čini jednom od najtežih tvari poznatih, a drugo samo dijamant.
3. Koje su primarne primjene volframovog karbida?
Volfram karbid se prvenstveno koristi za rezanje alata, abraziva, dijelova otpornih na habanje i nakita zbog svoje tvrdoće i izdržljivosti.
4. Kako se sintetizira volfram karbid?
Volfram karbid sintetizira se kombiniranjem volframa i ugljika u preciznom omjeru, često kroz procese sinteriranja.
5. Koja je talište volfram karbida?
Točka topljenja volfram-karbida je približno 2870 ° C, što ga čini prikladnim za primjene visokih temperatura.
Navodi:
[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
[4] https://www.retopz.com/ERMERCENDING-THEMICACIC-PROPERTIES-Of-tungsten-Carbide-an-An-Explanatory-overview/
[5] https://www.retopz.com/57-frequenty-asked-questions-faqs-about-cungsten-carbide/
[6] https://www.reekecarbide.com/blog/the-mystery-of-hardness-unlocking-the-secrets-of-cungsten-carbide.html
[7] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatAsheet.pdf
[8] https://www.tungco.com/insights/blog/frequenty-asked-questions-use-tungsten-carbide-inserts/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[11] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-comprehense-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.vedantu.com/chemistry/carbide
[21] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-key-differences/
[22] https://nocmetals.com/conclusion-mastery-of-tungsten-carbide-processing/
[23] https://www.linkedin.com/pulse/7-questions-dungsten-carbide-burrs- shijin-lei
[24] https://eternaltungsten.com/frequenty-asked-questions-faqs
[25] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about-wungsten
[26] https://www.tungstenringsco.com/faq
[27] https://www.yatechmaterials.com/en/enced-carbide-industry/answers-to-questions-about-the--ose-of-tungsten-carbide-edm-blocks/
[28] https://www.linkedin.com/pulse/3-questions-dungsten-carbide-buttons- shijin-lei
[29] https://www.carbide-part.com/blog/carbide-vs-tungsten-carbide/
[30] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[31] https://periodiktable.com/elements/074/pictures.html
[32] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[33] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten-carbide
[34] http://picture.chinatungsten.com/list-18.html
[35] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[36] https://coweal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[37] https://www.mdpi.com/2079-4991/15/3/170
[38] http://machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
