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● タングステンカーバイドとは何ですか？
>> 作曲と製造
>> タングステンカーバイドの特性
● 腐食抵抗の理解
>> 腐食のメカニズム
>> 耐食性に影響する要因
● タングステン炭化物の耐食性
>> さまざまな環境での動作
>> バインダーフェーズの役割
● 耐食性の向上
>> 合金
>> コーティング
>> 表面処理
● タングステンカーバイド対その他の材料
>> ステンレス鋼
● 腐食耐性のタングステン炭化物の応用
>> 石油およびガス産業
>> 化学処理
>> 海洋産業
>> 他の産業
● 結論
● よくある質問
>> 1.タングステンの炭化物腐食に耐性がある理由は何ですか？
>> 2。バインダー材料は、タングステン炭化物の耐食性にどのように影響しますか？
>> 3.タングステン炭化物の耐食性を改善する最良の方法は何ですか？
>> 4。タングステン炭化物はどの環境で耐性が低いことを示しますか？
>> 5.耐腐食性のタングステン炭化物の典型的なアプリケーションは何ですか？
● 引用：
タングステン炭化物は、厳しい環境での例外的な硬度、耐摩耗性、安定性で知られています[2] [7] [4]。その腐食抵抗は、化学物質、石油、海洋部門のセクターを含むさまざまな産業用途への適合性を決定する重要な特性です[7]。この記事では、の耐食性について説明します タングステン炭化物、その根本的なメカニズム、腐食挙動に影響する要因、および腐食性環境の他の材料と比較する方法[2] [4]。
タングステンカーバイドとは何ですか？
タングステン炭化物（WC）は、タングステンと炭素原子で構成される化合物です[7]。タングステン炭化物粉末は、通常はコバルト（CO）と混合され、高温で焼結される粉末冶金を介して通常生成される硬くて脆い材料です[7] [1]。しばしばセメント炭化物と呼ばれる結果として得られる材料は、タングステン炭化物の高い硬度と耐摩耗性を、バインダー金属の丈夫さと強度を組み合わせています[1]。
作曲と製造
- タングステンカーバイドは、高温でタングステンと炭素を組み合わせることにより合成されます[7]。
- 得られた粉末は、バインダー金属（一般的にコバルト）と混合されます[1]。
- 混合物は、材料を高温で統合するプロセスである、目的の形状に圧縮されてから焼結されます[1]。
タングステンカーバイドの特性
- 硬度が高い：タングステン炭化物は非常に硬く、モーズの硬度は約9で、ダイヤモンドにのみ2番目です[9]。
- 耐摩耗性：研磨剤や侵食性摩耗に対する優れた抵抗を示し、切削工具や摩耗部品に適しています[3]。
- 融点が高い：炭化物のタングステンの融点（約2,747°C）があり、高温で安定性を提供します[9]。
- 腐食抵抗：それは多くの腐食性媒体に耐性があり、過酷な環境でのパフォーマンスの安定性を確保します[7]。
- 化学物質の安定性：炭化タングステンは化学的に安定しており、室温で他の物質と簡単に反応しません[7] [9]。
腐食抵抗の理解
腐食抵抗は、材料がその環境との化学的または電気化学的反応によって引き起こされる分解に耐える能力です[2]。タングステンカーバイドのコンテキストでは、腐食抵抗は、腐食条件での構造的完全性と性能を維持するために重要です[1]。
腐食のメカニズム
腐食は、材料が環境内の物質によって酸化され、電子を失うプロセスです[2]。炭化タングステンに影響を与える主要なメカニズムには次のものがあります。
- 化学腐食：酸、塩基、またはその他の腐食剤による直接的な化学攻撃[1]。
- 電気化学腐食：材料の表面上の電気化学細胞の形成による腐食[6]。
- ガルバニック腐食：電解質の存在下で2つの異なる金属が接触している場合に発生します[6]。
- 隙間腐食：停滞した溶液が蓄積できる隙間や隙間の局所腐食[1]。
耐食性に影響する要因
いくつかの要因は、タングステン炭化物の耐食性に影響します。
- 化学組成：バインダー金属の種類と量を含むタングステン炭化物の組成は、その腐食抵抗に大きく影響します[7]。
- pH値：環境の酸性度またはアルカリ度が重要な役割を果たします。コバルトバインダーを備えたタングステンカーバイドは、通常、9を超えるがpH 6以下のpHレベルでうまく機能します[2]。
- 温度：高温が腐食速度を加速する可能性があります[1]。
- 腐食性媒体：環境に存在する特定の腐食剤（例えば、塩酸、硝酸など）は、炭化タングステンにさまざまな影響を与える可能性があります[7]。
- 微細構造：炭化物とバインダー相の粒子サイズ、気孔率、および分布は、耐食性に影響します[1]。
タングステン炭化物の耐食性
タングステン炭化物は、ガソリン、アセトン、エタノール、有機溶媒、アンモニア、塩基、弱酸など、さまざまな培地に対して良好な腐食耐性を示します[1]。ただし、そのパフォーマンスは、材料の特定の条件と組成に基づいて大きく異なります[1]。
さまざまな環境での動作
- 酸：炭化タングステンは、塩酸塩や加水酸酸などの強酸で急速に劣化する可能性があります[1]。
- アルカリ：一般に、特により高いpHレベルでアルカリ環境に対する良好な耐性を示します[2]。
- 塩：塩溶液に対する耐性は、特定の塩と濃度に依存します。塩スプレー試験は、一般的に海洋環境での腐食抵抗を評価するために使用されます[3]。
- 水：タングステンカーバイドは通常、水道水でよく機能しますが、その耐性は不純物とpHレベルの影響を受ける可能性があります[1]。
バインダーフェーズの役割
コバルトは、液相焼結中にタングステン炭化物穀物を濡らす能力により、炭化物のタングステンで広く使用されているバインダーです[1]。しかし、コバルトは腐食の影響を受けやすく、材料全体の分解につながる可能性があります[1]。
- コバルトの浸出：腐食性環境では、コバルトは選択的に溶解し、多孔質のタングステンカーバイド骨格を残すことができます[1]。コバルト浸出として知られるこのプロセスは、材料の構造的完全性を低下させ、炭化物粒の噴霧を引き起こす可能性があります[1]。
- 腐食抵抗の改善：クロム、モリブデン、ニッケルなどの元素とコバルトを合金化すると、耐食性が高まる可能性があります[1]。場合によっては、コバルトのニッケルを完全に置き換えることは、非常に腐食性の環境で効果的であることが証明されています[1]。
耐食性の向上
タングステン炭化物の耐食性を高めるために、いくつかの戦略を採用できます。
合金
-Chromium：Cobalt Binderにクロムを添加すると、酸化と腐食に対する耐性が改善される可能性があります[1]。
- ニッケル：ニッケルはコバルトを置き換えて、強酸環境で優れた腐食抵抗を提供できます[1]。
- モリブデン：モリブデンは、特定の化学媒体の耐食性を高めます[1]。
コーティング
保護コーティングを適用すると、タングステンカーバイド基質と腐食性環境の間に障壁が生じる可能性があります[3]。
-CVDタングステンカーバイドコーティング：化学蒸気堆積（CVD）は、硬度、耐摩耗性、耐食性の強化を伴うナノ構造のタングステンカーバイドコーティングを生成できます[3]。これらのコーティングは、攻撃的な媒体の腐食を防止し、最大400°Cの温度で特に効果的です[3]。
- ハードクロムメッキ：ハードクロムメッキは一般的な腐食保護方法ですが、CVDタングステンカーバイドコーティングは塩スプレー試験で優れた性能を示しています[3]。
-HVOFコーティング：高速酸素燃料（HVOF）コーティングは、密な、よく結合した層を提供できますが、基礎となる基質の腐食を防ぐためにシールが必要になる場合があります[3]。
表面処理
タングステン炭化物の表面を変更すると、耐食性が改善される可能性があります[7]。
- 研磨：滑らかな表面仕上げにより、潜在的な腐食開始部位の数が減少します[7]。
- 不動態化：化学処理は、材料を腐食から保護する受動層を作成する可能性があります[2]。
タングステンカーバイド対その他の材料
タングステンカーバイドの腐食抵抗は、腐食性環境で一般的に使用される他の材料の耐性抵抗と比較できます[4]：
ステンレス鋼
- 腐食抵抗：ステンレス鋼は、受動的な酸化クロム層の形成による耐食性でよく知られています[7]。
- 機械的特性：タングステン炭化物は一般に、ステンレス鋼に比べて硬度と耐摩耗性が高い[9]。
- アプリケーション：タングステンカーバイドは、ノズルやバルブ成分などの高い耐摩耗性と耐食性を必要とするアプリケーションで好まれますが、ステンレス鋼は延性と費用対効果のために広範な用途で使用されます[7]。
- 腐食抵抗：アルミナやジルコニアなどのセラミックは、多くの環境で優れた腐食抵抗を提供します[6]。
- 機械的特性：炭化物のタングステンは、多くのセラミックと比較して優れた靭性と耐摩耗性を持っています[9]。
- アプリケーション：セラミックは、機械的応力が低い非常に腐食性の環境で使用されますが、タングステンカーバイドは、高い腐食と耐摩耗性の両方を必要とするアプリケーションに選択されます[6]。
- 腐食抵抗：ポリマーは特定の化学物質に対して優れた耐性を提供できますが、それらの機械的特性と温度抵抗は一般に、タングステン炭化物のものよりも低くなっています[3]。
- アプリケーション：ポリマーは低ストレスの腐食性環境に適していますが、高強度、耐摩耗性、耐食性が必要な場合に使用されます[3]。
腐食耐性のタングステン炭化物の応用
腐食耐性のタングステン炭化物は、さまざまな業界のさまざまな用途で使用されています[2]：
石油およびガス産業
- 掘削ツール：酸っぱい井戸などの過酷で腐食性の環境で動作するコンポーネントは、タングステンカーバイドコーティングの恩恵を受けます[3]。
- バルブ成分：チョークバルブと流体制御コンポーネントには、腐食性の流体や高い圧力に耐えることができる材料が必要です[2]。
化学処理
- ノズル：腐食性化学物質の噴霧に使用され、化学攻撃と摩耗に対する耐性が必要です[2]。
- シール：ポンプと原子炉の機械シールは、腐食性媒体に耐え、シーリング性能を維持する必要があります[2]。
海洋産業
- 摩耗部品：ポンプのインペラやバルブ部品など、海水にさらされたコンポーネントには、耐食性材料が必要です[3]。
- 切削工具：タングステンカーバイドは、強度と低熱膨張係数のために、高温の高速環境で使用される切削工具に最適な原料です[9]。
他の産業
- 精密スタンピングダイ：腐食耐性タングステンカーバイドブロックは、電気化学的腐食が懸念事項である精密スタンピングダイ産業で使用されます[6]。
- 医療インプラント：タングステン炭化物は、生体適合性と腐食耐性を必要とする医療インプラントで使用できます[7]。
結論
Tungsten Carbideの腐食抵抗は、さまざまな業界でアプリケーションを要求するのに適した重要な特性です[7]。タングステン炭化物は多くの腐食性媒体に対して良好な耐性を示しますが、その性能は、化学組成、pH値、温度、特定の腐食剤の存在などの要因に影響されます[1]。バインダー相、通常はコバルトは、腐食抵抗の点で最も弱いリンクですが、合金とコーティング戦略はパフォーマンスを大幅に向上させることができます[1]。ステンレス鋼、セラミック、ポリマーなどの他の材料と比較して、タングステンカーバイドは、高硬度、耐摩耗性、耐食性のユニークな組み合わせを提供し、過酷な環境で耐久性を必要とするアプリケーションに理想的な選択肢となります[9]。技術が進むにつれて、継続的なプロセスの最適化により、タングステン炭化物の耐食性がさらに強化され、より多くの分野でのアプリケーションを強力にサポートします[7]。
よくある質問
1.タングステンの炭化物腐食に耐性がある理由は何ですか？
タングステン炭化物の腐食抵抗は、その化学組成と安定した酸化物層の形成に由来します[7] [4]。タングステン炭化物（WC）は、その硬度と化学的安定性のために、自然な腐食耐性の障壁を提供します[7]。さらに、酸性、アルカリ性、および他の腐食性媒体との反応に耐性があり、過酷な環境でのパフォーマンスの安定性を確保します[7]。
2。バインダー材料は、タングステン炭化物の耐食性にどのように影響しますか？
バインダー材料、通常はコバルト（CO）は、炭化タングステンの耐食性に大きな影響を与える可能性があります[1]。コバルトは腐食の影響を受けやすく、コバルトの浸出とその後の材料の分解につながる可能性があります[1]。クロム、モリブデン、ニッケルなどの元素をコバルトバインダーに合金化すると、耐食性が改善される可能性があります。
3.タングステン炭化物の耐食性を改善する最良の方法は何ですか？
いくつかの方法では、炭化タングステンの耐食性を高めることができます。
- 合金化：クロム、ニッケル、モリブデンなどの要素をバインダー相に追加します[1]。
- コーティング：CVDタングステンカーバイドなどの保護コーティングの塗布[3]。
- 表面処理：研磨とパッシベーション技術[7]。
4。タングステン炭化物はどの環境で耐性が低いことを示しますか？
タングステン炭化物は、通常、塩酸塩や加水酸酸などの強酸に不良耐性耐性を示します[1]。また、コバルトをバインダーとして使用すると、pH値が6未満の環境では性能が低くなります[2]。
5.耐腐食性のタングステン炭化物の典型的なアプリケーションは何ですか？
腐食耐性のタングステンカーバイドは、次のようなさまざまな用途で使用されます。
- 石油およびガス産業の掘削ツールとバルブ成分[3]。
- 化学処理のノズルとシール[2]。
- 海洋産業の部品を着用します[3]。
- 精密スタンピングが死ぬ[6]。
引用：
[1] https://www.jlsmoldparts.com/talking-corrosion-resistance-tungsten-carbide-grades/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/corrosion-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-corrosion-resistant-tungsten-carbide/
[7] https://www.carbide-part.com/blog/an-in-depth-anasy-of-tungsten-carbides-corrosion-resistance/
[8] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-edm-blocks.html
[9] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/cemented-carbide/corrosion-resistance/
