Menu konten
● Apa itu Tungsten Carbide?
>> Komposisi dan manufaktur
>> Sifat tungsten carbide
● Memahami resistensi korosi
>> Mekanisme korosi
>> Faktor -faktor yang mempengaruhi resistensi korosi
● Resistensi korosi tungsten carbide
>> Perilaku di lingkungan yang berbeda
>> Peran fase pengikat
● Meningkatkan resistensi korosi
>> Paduan
>> Pelapis
>> Perawatan permukaan
● Tungsten carbide vs bahan lainnya
>> Baja tahan karat
● Aplikasi Tungsten Carbide yang tahan korosi
>> Industri minyak dan gas
>> Pemrosesan Kimia
>> Industri kelautan
>> Industri lain
● Kesimpulan
● FAQ
>> 1. Apa yang membuat tungsten karbida tahan korosi?
>> 2. Bagaimana bahan pengikat mempengaruhi ketahanan korosi tungsten karbida?
>> 3. Apa cara terbaik untuk meningkatkan ketahanan korosi tungsten karbida?
>> 4. Dalam lingkungan apa tungsten karbida menunjukkan resistensi korosi yang buruk?
>> 5. Apa saja aplikasi khas Tungsten Carbide yang tahan korosi?
● Kutipan:
Tungsten carbide dikenal karena kekerasannya yang luar biasa, resistensi keausan, dan stabilitas di lingkungan yang keras [2] [7] [4]. Resistensi korosi adalah properti kritis yang menentukan kesesuaiannya untuk berbagai aplikasi industri, termasuk yang ada di sektor kimia, minyak bumi, dan laut [7]. Artikel ini mengeksplorasi resistensi korosi Tungsten carbide , mekanisme yang mendasari, faktor -faktor yang mempengaruhi perilaku korosi, dan bagaimana dibandingkan dengan bahan lain di lingkungan korosif [2] [4].
Apa itu Tungsten Carbide?
Tungsten carbide (WC) adalah senyawa yang terdiri dari atom tungsten dan karbon [7]. Ini adalah bahan yang keras dan rapuh yang biasanya diproduksi melalui metalurgi bubuk, di mana bubuk tungsten karbida dicampur dengan logam pengikat, biasanya kobalt (CO), dan kemudian disinter pada suhu tinggi [7] [1]. Bahan yang dihasilkan, sering disebut sebagai karbida semen, menggabungkan kekerasan tinggi dan ketahanan aus karbida tungsten dengan ketangguhan dan kekuatan logam pengikat [1].
Komposisi dan manufaktur
- Tungsten karbida disintesis dengan menggabungkan tungsten dan karbon pada suhu tinggi [7].
- Serbuk yang dihasilkan dicampur dengan logam pengikat (biasanya kobalt) [1].
- Campuran dipadatkan ke dalam bentuk yang diinginkan dan kemudian disinter, suatu proses yang mengkonsolidasikan material pada suhu tinggi [1].
Sifat tungsten carbide
- Kekerasan tinggi: Tungsten karbida sangat keras, dengan kekerasan Mohs sekitar 9, kedua setelah berlian [9].
- Keadaan Keausan: Ini menunjukkan ketahanan yang sangat baik untuk keausan abrasif dan erosif, membuatnya cocok untuk alat pemotongan dan bagian keausan [3].
- Titik lebur tinggi: Tungsten carbide memiliki titik leleh yang tinggi (sekitar 2.747 ° C), memberikan stabilitas pada suhu tinggi [9].
- Resistensi korosi: Ini resisten terhadap banyak media korosif, memastikan stabilitas kinerja di lingkungan yang keras [7].
- Stabilitas kimia: Tungsten karbida secara kimiawi stabil dan tidak mudah bereaksi dengan zat lain pada suhu kamar [7] [9].
Memahami resistensi korosi
Resistensi korosi adalah kemampuan bahan untuk menahan degradasi yang disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia dengan lingkungannya [2]. Dalam konteks tungsten karbida, resistensi korosi sangat penting untuk mempertahankan integritas strukturalnya dan kinerjanya dalam kondisi korosif [1].
Mekanisme korosi
Korosi adalah proses di mana suatu bahan dioksidasi oleh zat di lingkungan, menyebabkannya kehilangan elektron [2]. Mekanisme utama yang mempengaruhi tungsten carbide meliputi:
- Korosi kimia: serangan kimia langsung oleh asam, basa, atau agen korosif lainnya [1].
- Korosi elektrokimia: korosi karena pembentukan sel elektrokimia pada permukaan material [6].
- Korosi galvanik: terjadi ketika dua logam yang berbeda bersentuhan di hadapan elektrolit [6].
- Korosi celah: Korosi lokal dalam celah atau celah di mana solusi stagnan dapat menumpuk [1].
Faktor -faktor yang mempengaruhi resistensi korosi
Beberapa faktor mempengaruhi resistensi korosi tungsten carbide:
- Komposisi Kimia: Komposisi tungsten karbida, termasuk jenis dan jumlah logam pengikat, secara signifikan mempengaruhi resistensi korosionnya [7].
- Nilai pH: Keasaman atau alkalinitas lingkungan memainkan peran penting. Tungsten karbida dengan pengikat kobalt biasanya berkinerja baik pada tingkat pH di atas 9 tetapi buruk di bawah pH 6 [2].
- Suhu: Suhu yang lebih tinggi dapat mempercepat laju korosi [1].
- Media korosif: Agen korosif spesifik yang ada di lingkungan (misalnya, asam klorida, asam nitrat) dapat memiliki berbagai efek pada tungsten karbida [7].
- Mikrostruktur: Ukuran butir, porositas, dan distribusi fase karbida dan pengikat mempengaruhi resistensi korosi [1].
Resistensi korosi tungsten carbide
Tungsten karbida menunjukkan resistensi korosi yang baik terhadap berbagai media, termasuk bensin, aseton, etanol, pelarut organik, amonia, basa, dan asam lemah [1]. Namun, kinerjanya dapat bervariasi secara signifikan berdasarkan kondisi spesifik dan komposisi material [1].
Perilaku di lingkungan yang berbeda
- Asam: tungsten karbida dapat memburuk dengan cepat pada asam kuat seperti asam hidroklorik dan hidrofluorat [1].
- Alkalis: Ini umumnya menunjukkan resistensi yang baik terhadap lingkungan alkali, terutama pada tingkat pH yang lebih tinggi [2].
- Garam: Resistensi terhadap larutan garam tergantung pada garam dan konsentrasi spesifik. Tes semprotan garam biasanya digunakan untuk mengevaluasi resistensi korosi di lingkungan laut [3].
- Air: Tungsten karbida biasanya berkinerja baik dalam air keran, tetapi resistance dapat dipengaruhi oleh kotoran dan tingkat pH [1].
Peran fase pengikat
Cobalt adalah pengikat yang banyak digunakan di tungsten karbida karena kemampuannya membasahi butiran tungsten karbida selama sintering fase cair [1]. Namun, kobalt rentan terhadap korosi, yang dapat menyebabkan degradasi seluruh bahan [1].
- Pencucian kobalt: Di lingkungan korosif, kobalt dapat secara selektif dilarutkan, meninggalkan kerangka karbida tungsten berpori [1]. Proses ini, yang dikenal sebagai pencucian kobalt, mengurangi integritas struktural material dan dapat menyebabkan spalling biji -bijian karbida [1].
- Meningkatkan resistensi korosi: kobalt paduan dengan unsur -unsur seperti kromium, molibdenum, atau nikel dapat meningkatkan resistensi korosi [1]. Dalam beberapa kasus, sepenuhnya mengganti nikel dengan kobalt telah terbukti efektif di lingkungan yang sangat korosif [1].
Meningkatkan resistensi korosi
Beberapa strategi dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi tungsten carbide:
Paduan
- Kromium: Menambahkan kromium ke pengikat kobalt dapat meningkatkan resistensi terhadap oksidasi dan korosi [1].
- Nikel: Nikel dapat menggantikan kobalt untuk memberikan ketahanan korosi yang unggul di lingkungan asam yang kuat [1].
- Molybdenum: Molybdenum meningkatkan resistensi korosi dalam media kimia spesifik [1].
Pelapis
Menerapkan pelapis pelindung dapat menciptakan penghalang antara substrat tungsten karbida dan lingkungan korosif [3].
- Pelapisan CVD Tungsten karbida: Deposisi uap kimia (CVD) dapat menghasilkan pelapis karbida tungsten terstruktur nano dengan peningkatan kekerasan, resistensi abrasi, dan resistensi korosi [3]. Pelapis ini sangat efektif dalam mencegah korosi dalam media agresif dan pada suhu hingga 400 ° C [3].
- Pelapisan krom keras: Sementara pelapisan krom keras adalah metode perlindungan korosi yang umum, pelapis CVD tungsten karbida telah menunjukkan kinerja yang unggul dalam uji semprotan garam [3].
-Pelapis HVOF: Pelapis oxy-fuel (HVOF) berkecepatan tinggi dapat memberikan lapisan yang padat dan terikat dengan baik, tetapi mereka mungkin memerlukan penyegelan untuk mencegah korosi substrat yang mendasarinya [3].
Perawatan permukaan
Memodifikasi permukaan tungsten karbida dapat meningkatkan resistensi korosi [7].
- Polishing: Finishing permukaan yang halus mengurangi jumlah situs inisiasi korosi potensial [7].
- Pasifan: Perawatan kimia dapat menciptakan lapisan pasif yang melindungi bahan dari korosi [2].
Tungsten carbide vs bahan lainnya
Resistensi korosi tungsten carbide dapat dibandingkan dengan bahan lain yang umum digunakan di lingkungan korosif [4]:
Baja tahan karat
- Resistensi korosi: Stainless steel terkenal karena resistensi korosi karena pembentukan lapisan kromium oksida pasif [7].
- Sifat mekanik: Tungsten karbida umumnya memiliki kekerasan yang lebih tinggi dan ketahanan aus dibandingkan dengan stainless steel [9].
- Aplikasi: Tungsten carbide lebih disukai dalam aplikasi yang membutuhkan ketahanan aus yang tinggi dan ketahanan korosi, seperti nozel dan komponen katup, sedangkan stainless steel digunakan dalam kisaran aplikasi yang lebih luas karena keawasan dan efektivitas biaya [7].
- Resistensi korosi: Keramik, seperti alumina dan zirkonia, menawarkan resistensi korosi yang sangat baik di banyak lingkungan [6].
- Sifat mekanik: Tungsten carbide memiliki ketangguhan dan ketahanan aus yang unggul dibandingkan dengan banyak keramik [9].
- Aplikasi: Keramik digunakan dalam lingkungan yang sangat korosif di mana tegangan mekanis rendah, sedangkan tungsten karbida dipilih untuk aplikasi yang membutuhkan korosi tinggi dan ketahanan aus [6].
- Resistensi korosi: Polimer dapat memberikan resistensi yang sangat baik terhadap bahan kimia spesifik, tetapi sifat mekaniknya dan resistensi suhu umumnya lebih rendah daripada tungsten karbida [3].
- Aplikasi: Polimer cocok untuk stres rendah, lingkungan korosif, sedangkan tungsten karbida digunakan ketika kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi diperlukan [3].
Aplikasi Tungsten Carbide yang tahan korosi
Tungsten Carbide yang tahan korosi digunakan dalam berbagai aplikasi di berbagai industri [2]:
Industri minyak dan gas
- Alat Pengeboran: Komponen yang beroperasi di lingkungan yang keras dan korosif, seperti sumur asam, manfaat dari pelapis tungsten karbida [3].
- Komponen katup: Katup choke dan komponen kontrol cairan memerlukan bahan yang dapat menahan cairan korosif dan tekanan tinggi [2].
Pemrosesan Kimia
- Nozel: Digunakan untuk menyemprotkan bahan kimia korosif, membutuhkan ketahanan terhadap serangan dan keausan kimia [2].
- Segel: Segel mekanis dalam pompa dan reaktor perlu menahan media korosif dan mempertahankan kinerja penyegelan [2].
Industri kelautan
- Pakaian Pakaian: Komponen yang terpapar air laut, seperti impeler pompa dan bagian katup, membutuhkan bahan tahan korosi [3].
-Alat pemotongan: Tungsten carbide adalah bahan baku yang optimal untuk alat pemotong yang digunakan dalam suhu tinggi, lingkungan berkecepatan tinggi karena kekuatannya dan koefisien ekspansi termal yang rendah [9].
Industri lain
- Presisi Stamping Dies: Blok tungsten karbida yang resistan terhadap korosi digunakan dalam industri die precision stamping, di mana korosi elektrokimia menjadi perhatian [6].
- Implan medis: Tungsten karbida dapat digunakan dalam implan medis yang membutuhkan biokompatibilitas dan resistensi korosi [7].
Kesimpulan
Resistensi korosi Tungsten Carbide adalah properti kritis yang membuatnya cocok untuk menuntut aplikasi di berbagai industri [7]. Sementara tungsten karbida menunjukkan resistensi yang baik terhadap banyak media korosif, kinerjanya dipengaruhi oleh faktor -faktor seperti komposisi kimia, nilai pH, suhu, dan adanya agen korosif spesifik [1]. Fase pengikat, biasanya kobalt, seringkali merupakan hubungan terlemah dalam hal resistensi korosi, tetapi strategi paduan dan pelapisan dapat secara signifikan meningkatkan kinerjanya [1]. Dibandingkan dengan bahan lain seperti stainless steel, keramik, dan polimer, tungsten carbide menawarkan kombinasi unik dari kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi, menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan di lingkungan yang keras [9]. Seiring kemajuan teknologi, optimasi proses berkelanjutan akan semakin meningkatkan resistensi korosi Tungsten Carbide, memberikan dukungan yang kuat untuk aplikasi di lebih banyak bidang [7].
FAQ
1. Apa yang membuat tungsten karbida tahan korosi?
Resistensi korosi tungsten karbida berasal dari komposisi kimianya dan pembentukan lapisan oksida yang stabil [7] [4]. Tungsten carbide (WC) memberikan penghalang tahan korosi alami karena kekerasan dan stabilitas kimianya yang tinggi [7]. Selain itu, ini tahan terhadap reaksi dengan media asam, alkali, dan lainnya, memastikan stabilitas kinerja di lingkungan yang keras [7].
2. Bagaimana bahan pengikat mempengaruhi ketahanan korosi tungsten karbida?
Bahan pengikat, biasanya kobalt (CO), dapat secara signifikan mempengaruhi resistensi korosi tungsten karbida [1]. Kobalt rentan terhadap korosi, yang dapat menyebabkan pencucian kobalt dan degradasi material berikutnya [1]. Paduan pengikat kobalt dengan unsur -unsur seperti kromium, molibdenum, atau nikel dapat meningkatkan resistensi korosi, atau nikel dapat diganti dengan kobalt sepenuhnya [1].
3. Apa cara terbaik untuk meningkatkan ketahanan korosi tungsten karbida?
Beberapa metode dapat meningkatkan resistensi korosi tungsten carbide:
- Paduan: Menambahkan elemen seperti kromium, nikel, atau molibdenum ke fase pengikat [1].
- Pelapis: Menerapkan pelapis pelindung seperti CVD Tungsten Carbide [3].
- Perawatan permukaan: teknik pemolesan dan pasif [7].
4. Dalam lingkungan apa tungsten karbida menunjukkan resistensi korosi yang buruk?
Tungsten karbida biasanya menunjukkan ketahanan korosi yang buruk pada asam kuat seperti asam hidroklorik dan hidrofluorat [1]. Ini juga berkinerja buruk di lingkungan dengan nilai pH di bawah 6 saat menggunakan kobalt sebagai pengikat [2].
5. Apa saja aplikasi khas Tungsten Carbide yang tahan korosi?
Tungsten Carbide yang tahan korosi digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:
- Alat pengeboran dan komponen katup dalam industri minyak dan gas [3].
- Nozel dan segel dalam pemrosesan kimia [2].
- Pakai bagian dalam industri kelautan [3].
- Presisi Stamping Dies [6].
Kutipan:
[1] https://www.jlsmoldparts.com/talking-corosion-resistance-tungsten-carbide-grades/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/corosion-resistance-tungsten-carbide-shijin-lei
[3] https://hardide.com/wp-content/uploads/2020/05/corrosion_20101.pdf
[4] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/does-tungsten-rust/
[5] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-our-culture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-coatings-and-their-uses
[6] https://www.yatechmaterials.com/en/technology/what-is-corosion-resistant-tungsten-carbide/
[7] https://www.carbide-part.com/blog/an-lepth-analysis-of-tungsten-carbides-corosion-resistance/
[8] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-edm-blocks.html
[9] https://www.allied-siaterial.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/cemented-carbide/corosion-resistance/
