Izbornik sadržaja
● Uvod
● Kemija volframa karbida
>> Elementarni građevinski blokovi
>>> Raspodjela težine
>> Šesterokutni α-WC
>>> Ključne strukturne metrike
>> Kubični β-WC
>> Veličina i performanse zrna
● Uloga veziva: cementirani karbid
>> Zašto su veziva važna
>>> Usporedba veziva
>> Ocijenjene strukture
● Proizvodni postupak
>> Korak 1: Proizvodnja praha
>> Korak 2: Miješanje i mljevenje
>> Korak 3: Pritisak
>> Korak 4: Sintering
>> Naknadna obrada
● Fizička i mehanička svojstva
>> Tvrdoća nasupro
>> Toplinska stabilnost
>> Električna vodljivost
● Prijave u industriji
>> Industrijski alati za rezanje
>> Rudarstvo i konstrukcija
>> Zrakoplovstvo
>> Medicinski
>> Roba široke potrošnje
● Budući trendovi i inovacije
>> Aditivna proizvodnja
>> Održiva praksa
>> Nanostrukturirani karbidi
● Zaključak
● Često postavljana pitanja (FAQ)
>> 1. Zašto je volfram karbid tvrđi od čelika?
>> 2. Može li volfram karbid hrđa?
>> 3. Kako se reciklira volfram karbid?
>> 4. Koja je razlika između WC -a i Diamonda?
>> 5. Je li volfram karbid toksičan?
● Navodi:
Uvod
Volfram karbid je binarni spoj volframa (W) i ugljika (C), ali njegova korisnost u stvarnom svijetu leži u njegovom kompozitnom obliku: cementirani karbid. Ovaj materijal dominira industrijama koje zahtijevaju ekstremnu izdržljivost, od zrakoplovstva do nakita. Analizirajući njegov sastav, otkrivamo zašto nadmašuje čelik, keramiku, pa čak i dijamante u određenim primjenama.
Kemija volframa karbida
Elementarni građevinski blokovi
Formula volfram karbida, WC, odražava omjer atomskog omjera 1: 1. Međutim, raspodjela težine jako se nadima prema volframu zbog njegove visoke atomske mase (183,84 g/mol naspram 12,01 g/mol za ugljik).
Raspodjela težine
- Volfram (W): 93–94%
- Carbon (C): 6–6,1%
- Elementi u tragovima: željezo
Šesterokutni α-WC
Stabilni oblik na sobnoj temperaturi ima šesterokutnu rešetku gdje je svaki atom volfram okružen sa šest atoma ugljika u trigonalnoj prizmi.
Ključne strukturne metrike
- W - C duljina veze: 220 pm
- Razmak sloja: 284 pm između slojeva volframa.
Kubični β-WC
Metastabilna kubična faza formira se iznad 2530 ° C, ali brzo prelazi natrag u šesterokut nakon hlađenja.
Veličina i performanse zrna
- Fina zrna (0,5–1 µm): veća tvrdoća, pogodna za precizne alate.
- grube zrna (5–10 µm): bolja žilavost loma, idealna za rudarske alate.
Uloga veziva: cementirani karbid
Zašto su veziva važna
Čisti WC je krhki. Dodavanje 5–25% vezivnih metala (npr. Kobalt, nikl) stvara duktilnu matricu koja drži WC zrna zajedno, omogućujući obradu i otpornost na udarce.
usporedbu
| veziva |
Ograničenja |
za |
| Co |
Visoka vlažnost, isplativa |
Loš otpor korozije |
| Ni |
Otporan na koroziju |
Niža žilavost od co |
| Ni-crc |
Poboljšana otpornost na oksidaciju |
Veći troškovi |
Ocijenjene strukture
Napredni cementirani karbidi koriste funkcionalno određene dizajne:
- Površinski sloj: visoki WC (94%) za otpornost na habanje.
- Jezgra: veće vezivo (15–20%) za apsorpciju udara.
Proizvodni postupak
Korak 1: Proizvodnja praha
- Sirovine: volfram oksid (WO₃) ili amonijev paratungstat (APT).
- Smanjenje: vodik smanjuje prah volframa na 700–1000 ° C.
- Karburizacija: ugljična crna reagira s volframom na 1400–1600 ° C.
Korak 2: Miješanje i mljevenje
WC prah je kuglica s vezivnim metalima i organskim aditivima (parafin, PEG) kako bi se osigurala homogenost.
Korak 3: Pritisak
- Jednoosno prešanje: za jednostavne oblike (npr. Umetanje).
- Hladno izostatsko prešanje (CIP): za složene geometrije.
Korak 4: Sintering
- Vakuumsko sintering: sprječava oksidaciju na 1400–1600 ° C.
- Vruće izostatsko prešanje (kuk): Povećava gustoću i eliminira poroznost.
Naknadna obrada
- Mržinje: Dijamantni kotači postižu preciznost na razini mikrona.
- Prevlačenje: Fizičko taloženje pare (PVD) dodaje limene ili al₂o₃ slojeve za poboljšane performanse.
Fizička i mehanička svojstva
Tvrdoća nasupro
- Tvrdoća: kreće se od 1300 HV (visoko vezivo) do 2600 HV (nisko vezivo).
- Čvrstoća loma: 8–15 MPa · M⊃1;/⊃2;, ovisno o sadržaju veziva.
Toplinska stabilnost
- Oksidacijska otpornost: stabilna do 500 ° C u zraku; Degradira se do WO₃ iznad 600 ° C.
- Termička vodljivost: 110 w/m · k (superiorna od čelika), omogućavajući rasipanje topline u alatu za rezanje.
Električna vodljivost
WC je električno vodljiv (otpornost ~ 0,2 µω · m), omogućavajući obradu elektro-pražnjenja (EDM).
Prijave u industriji
Industrijski alati za rezanje
- Umetnici: Obložene ocjene WC-CO dominiraju u okretanju, mljevenju i bušenju.
- Kružne pile: kompoziti i metali izrezani zubima.
Rudarstvo i konstrukcija
- Bitovi za bušenje: grubozrnati WC podnosi abraziju stijena.
- Tunel za dosadni strojevi: WC zubi na glavama rezača.
Zrakoplovstvo
- Turbine lopatice: WC premazi štite od erozije.
- Raketne mlaznice: stabilnost visoke temperature.
Medicinski
- Kirurški alati: WC-CR₃C₂ Prevlake smanjuju adheziju bakterija.
- Zubni buri: precizno mljevenje cakline.
Roba široke potrošnje
-Nakit: hipoalergeni WC prstenovi (bez BILDERSKE).
- Sportska oprema: Golf klupski umetci za izdržljivost.
Budući trendovi i inovacije
Aditivna proizvodnja
- Veze mlaznice: 3D-tiskani WC dijelovi sa složenim geometrijama.
-Fuzija laserskog praha: WC-Ni komponente visoke gustoće za zrakoplovstvo.
Održiva praksa
- Recikliranje: oporavak kobalta i volframa iz otpadnog karbida.
- Alternativna veziva: legure željeza-nickel za smanjenje ovisnosti o kobaltu.
Nanostrukturirani karbidi
- Nano-WC (50–100 nm): 20% veća tvrdoća od konvencionalnih razreda.
- WC ojačan grafenom: poboljšana žilavost loma.
Zaključak
Sastav volfram karbida - 94% volframa i 6% ugljika - osporavaju njegovu složenost. Kroz strateško legiranje s vezivama poput kobalta, postiže ravnotežu tvrdoće i žilavosti koje nisu u stanju neusporediva. Inovacije u proizvodnji aditiva i nano-inženjering obećavaju da će dodatno proširiti svoje primjene, učvršćujući svoju ulogu kao linchpin moderne industrije.
Često postavljana pitanja (FAQ)
1. Zašto je volfram karbid tvrđi od čelika?
WC -ove kovalentne W -C veze su jače od metalnih veza u čeliku. Njegova šesterokutna rešetka također se odupire pokretu dislokacije.
2. Može li volfram karbid hrđa?
Čisti WC je otporan na koroziju, ali ocjene vezane za kobalt mogu oksidirati u kiselim okruženjima. Vezivari nikla poboljšavaju korozijsku otpornost.
3. Kako se reciklira volfram karbid?
Karbid otpada se drobi, oksidira na wo₃ i smanjuje se natrag u volfram. Kobalt se oporavlja hidrometalurgijom.
4. Koja je razlika između WC -a i Diamonda?
Dijamant (10 Mohs) je tvrđi od WC (9–9,5 MOHS), ali WC nadmašuje dijamant u aplikacijama s visokim temperaturama (> 600 ° C).
5. Je li volfram karbid toksičan?
WC prašina je opasna ako se udiše, ali sinterirani dijelovi su biološki inertni. Ocjene vezane za nikl izbjegavaju zabrinutost za toksičnost povezane s kobaltom.
Navodi:
[1] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[2] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[4] https://scienceInfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[5] https://www.totalmateria.com/en-us/articles/tungsten-carbide-metals-1/
[6] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[7] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-comprehense-guide/
[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[9] https://colledEdUnia.com/exams/tungsten-carbide-synthesis-properties-and-toxicity-chemistry-articleid-5537
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[12] https://www.chemicalbook.com/article/crystal-sructure-and-uses-of-tungsten-carbide.htm
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/file:-alpha_Tungsten_Carbide_Crystal_structure.jpg
[14] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fullText01.pdf
[15] https://www.retopz.com/57-frequenty-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[16] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=Ed1c76bfff-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[17] https://www.star-su.com/wp-content/uploads/hb-carbide-grade-chart-and-data-heets.pdf
[18] http://hardmetal-inženjering.blogspot.com/2011/
[19] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-sungsten-carbide/
[20] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/
[21] https://www.hitechseals.com/includes/pdf/tungsten_carbide.pdf
[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide
[23] https://www.harcourt.co/overview_documents/tungsten%20carbide%20Data%20sheet.pdf
[24] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf
[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-lungsten-carbide
[26] https://www.refractorymetal.org/physical-chemical-properties-of-tungsten.html
[27] https://next-gen.materialsproject.org/materials/MP-1894
[28] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[29] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[30] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-_w2c
[31] https://rrrcarbide.com/ERMERCENDING-Nungsten-Carbide-composition-uses-and-expertise/
[32] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/TungstencarbiDedaTatheet.pdf
[33] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-sungsten-carbide/grade-hart
[34] http://www.machiningtech.com/tungsten-carbide-chart.html
[35] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/
[36] https://www.istockphoto.com/photo/crystaline-sructure-of-tungsten-carbide-gm166044155-17867637
[37] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
[38] https://commons.wikimedia.org/wiki/file:-alpha_Tungsten_Carbide_Crystal_structure.jpg
[39] https://www.scientirect.com/science/article/pii/s0263436823002019
[40] https://cen.acs.org/materials/chemistry-pictures-tungsten-carbide-slice/103/web/2025/02
[41] https://www.scientirect.com/science/article/pii/s026343681830533x
[42] https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/bh.html
[43] https://www.tungco.com/insights/blog/frequenty-asked-questions-use-tungsten-carbide-inserts/
[44] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about-tungsten
[45] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[46] https://tuncomfg.com/about/faq/
[47] https://www.zzbetter.com/new/endranctading-the-composition-and-properties-of-tungsten-carbide-and-carbide.html
[48] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[49] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[50] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[51] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[52] https://www.linkedin.com/pulse/questions-composite-materials-dungsten-carbide-hijin-lei
[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[54] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
