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● 構成と特性
● タングステン炭化物を生産するための原材料
● タングステンカーバイドの合成
● 穀物サイズ制御
● セメント付きタングステンカーバイド
● タングステンカーバイドの用途
● タングステンカーバイドの利点
● 結論
● よくある
>> 1。タングステン炭化物とは何ですか？
>> 2。タングステンカーバイドはどのように合成されますか？
>> 3.タングステン炭化物を生産するための主要な原材料は何ですか？
>> 4.タングステンカーバイドの重要な特性は何ですか？
>> 5.タングステン炭化物の一般的な用途は何ですか？
● 引用：
タングステン炭化物（WC）は、タングステンと炭素原子を含む化合物です。基本的な形の細かい灰色の粉末として存在しますが、工業機械で使用するために焼結を介して押して形成されることができます。その例外的な硬度、耐摩耗性、および熱特性で知られる、 タングステン炭化物は 、産業用耐久性に不可欠であり、切削工具、耐摩耗性の部品、コーティングなど、さまざまな用途で広く使用されています。
構成と特性
タングステン炭化物（WC）は、六角形の結晶構造に配置されたタングステンと炭素原子で構成されています。産業用途で使用される最も一般的な形式には、約94％のタングステンと6％の炭素が含まれています。その化学式はWCで、分子量は195.85です。これらの原子の特定の配置は、そのユニークで望ましい特性を生じさせます。
重要なプロパティ：
- 硬度：タングステンカーバイドは、ダイヤモンドに匹敵する硬度を持ち、しばしば2000 hVを超える値でビッカーズスケールで測定されます。この極度の硬度により、耐摩耗性と浸透に対する耐性が非常に重要な用途に最適です。
- 密度：密度は約15.6 g/cm3で、炭化シリコン（約3.2 g/cm3）などの他の炭化物よりも著しく密度が高く、多くの鋼（約7.8 g/cm3）よりも密度が高いです。この高密度は、要求の厳しい環境における安定性と堅牢性に貢献します。
- 強度：硬くて硬い素材に対して非常に高い強度を持っています。その圧縮強度は、実質的にすべての溶け、鋳造、または鍛造金属および合金よりも高く、有意な圧力と変形に耐えることができます。
- 剛性：タングステン炭化物は、鋼の2〜3倍の硬直し、鋳鉄や真鍮の4〜6倍の硬いです。この剛性は、精密機械加工など、寸法の安定性と最小限のたわみが必要なアプリケーションの重要な要因です。
- 熱特性：室温から極端な熱まで構造の完全性と性能を維持し、エンジニアリング材料の中で最も高い融点の1つです（2780-2830℃）。この高い融点と熱変形に対する耐性により、高温用途では非常に貴重です。
- 耐摩耗性：タングステン炭化物は、卓越した耐摩耗性で有名であり、材料が絶えず摩擦と摩耗にかけられている切削工具などの産業用途を要求するのに適しています。
- 化学的不活性：水、塩酸、硫酸に不溶性ですが、硝酸とフッ化物酸の混合物に可溶です。この化学的不活性により、他の材料が劣化する腐食性環境での使用に適しています。
タングステン炭化物を生産するための原材料
タングステンカーバイドの生産には、いくつかの主要な原材料が含まれ、それぞれが最終製品の特性に貢献しています。
-Tungsten鉱石：Wolframite（（Fe、Mn）WO4）やScheelite（Cawo4）などの黒い鉱石がタングステンの主要な供給源です。これらの鉱石は、タングステン含有化合物を抽出するために採掘され、加工されています。
- パラトング酸アンモニウム（APT）：タングステン鉱石に由来する精製化合物は、タングステン金属とタングステン炭化物の生産の中間体として機能します。 APTは、浸出、溶媒抽出、および結晶化を含む一連の化学プロセスを通じて生成されます。
- タングステン酸化物：高温でAPTをカルシットすることにより生成され、水素雰囲気のタングステン金属粉末に還元されます。焼成プロセスはアンモニアと水を除去し、タングステン酸化物を残します。
- 炭素源：すすまたはグラファイトは、高温浸炭プロセスを介してタングステン金属粉末をタングステン炭化物に変換するために使用されます。これらの炭素源は、最終製品に不純物を導入することを避けるために、高い純度でなければなりません。
タングステンカーバイドの合成
タングステンカーバイドは、それぞれに利点と制限があるいくつかの方法で合成できます。これらの方法は、最終製品の品質と特性を制御するために重要です。
1.タングステンと炭素の直接反応：タングステン金属（または粉末）と炭素は、通常1400°Cから2000°Cの間で高温で反応します
2.流動床プロセス：低温液層プロセスは、900°Cから1200°Cの間のCO/CO2ガス混合物とH2ガスとタングステン金属（または粉末）または青のWO3のいずれかを反応させます
3.タングステン酸化物のグラファイトとの反応：三酸化タングステン（WO3）は、900°Cまたは670°Cで水素で直接グラファイトで加熱され、その後、アルゴンで1000°Cで浸炭します。
4.化学的蒸気堆積（CVD）：670°C（943 K）の水素（還元剤として）およびメタン（炭素の供給源として）と反応します。
穀物サイズ制御
炭化物粒のサイズは、最終製品の機械的特性を大幅に決定します。より細かい粒子サイズは一般に硬度と強度が高くなりますが、粗い粒度は丈夫さを改善する可能性があります。粒子のサイズは、タングステン酸化物粒子のサイズと、酸化物/炭素混合処理の持続時間と温度に依存します。核生成速度の制御や焼結添加剤の採用などの技術も、穀物の成長に影響を与えるために使用できます。
セメント付きタングステンカーバイド
タフネスと使いやすさを向上させるために、タングステンカーバイドは、 'セメント'フォームでよく使用されます。これには、タングステン炭化物の穀物を金属製のバインダー、通常はコバルトと結合することが含まれます。メタリックバインダーは延性と靭性を提供し、タングステンの炭化物の固有の脆性を補います。
プロセス：
1。混合：粉末炭化物を粉末金属バインダー（通常はコバルト）と混合しますが、代替品にはニッケル、鉄、パラフィンワックスが含まれます）。混合プロセスは、タングステンカーバイドマトリックス全体にバインダーの均質な分布を確保するために重要です。
2。押し：混合物を目的の形状に押します。希望の形状と密度に応じて、単軸のプレス、等張りのプレス、押し出しを含むさまざまな手法を使用して、プレスを行うことができます。
3。焼結：次に、1400°C（2550°F）から1600°C（2910°F）の間の温度に加熱することにより、圧迫されたコンパクトを焼結します。焼結の間、バインダーは溶け、wets、およびタングステン炭化物の穀物を部分的に溶解し、それらを結合します。焼結プロセスは、酸化を防ぎ、望ましい微細構造を維持するために制御された大気で実行されます。
4。結果：セメント炭化物として知られる結果の複合材料は、炭化物の硬度と金属製バインダーの靭性を兼ね備えています。セメント炭化物の特性は、組成、粒サイズ、焼結パラメーターを調整することで調整できます。
タングステンカーバイドの用途
Tungsten Carbideの例外的な特性により、さまざまな業界の幅広いアプリケーションに適しています。その硬度、耐摩耗性、および熱安定性は、特に要求の厳しい環境で評価されています。
- 切削工具：高速切断ターニングツール、フライス式カッター、ドリルビット、およびインサートに使用されます。タングステンカーバイドの耐摩耗性と耐摩耗性により、これらのツールは鋭い切断エッジを長期間維持することができ、機械加工の効率と精度が改善されます。
- 耐摩耗性の部品：シール、ノズル、ベアリング、ダイなど、高い耐摩耗性を必要とするコンポーネントで使用されます。これらの部分は絶え間ない摩擦と摩耗にさらされ、タングステンの炭化物の優れた摩耗抵抗は長いサービス寿命を確保します。
- キルン炉構造材料：熱安定性と変形に対する耐性により、高温環境で使用されています。タングステン炭化物成分は、工業用炉に見られる極端な温度と腐食性の雰囲気に耐えることができます。
- ジェットエンジンコンポーネント：熱安定性と高温強度のために、航空宇宙アプリケーションで使用されます。タングステン炭化物成分は、ジェットエンジンで遭遇する極端な温度とストレスに耐えることができ、パフォーマンスと耐久性の向上に貢献します。
- セルメット材料：セラミック特性と金属特性を組み合わせた複合材料で使用。セルメットは、高硬度、耐摩耗性、靭性のユニークな組み合わせを提供し、さまざまな要求の厳しいアプリケーションに適しています。
- 抵抗加熱要素：その電気導電率と熱抵抗のために、加熱要素に適用されます。タングステンカーバイド暖房元素は、高温を効率的かつ確実に生成し、産業暖房アプリケーションに適しています。
- 製錬架橋：銅、コバルト、ビスマスなどの金属に使用されます。タングステン炭化物のるつぼは、金属製錬に関与する高温と腐食性環境に耐え、溶融金属の最小限の汚染を確保することができます。
- 耐摩耗性半導体フィルム：摩耗や腐食から敏感な成分を保護するために、半導体製造に適用されます。タングステン炭化物フィルムは、CVD技術を使用して堆積することができ、優れた耐摩耗性を備えた薄い均一なコーティングを提供します。
- 航空宇宙材料：NBC-CおよびTAC-C三元系炭化物の修正添加剤として。タングステン炭化物は、これらの複合材料の高温強度と酸化耐性を高めることができ、極端な航空宇宙用途に適しています。
タングステンカーバイドの利点
Tungsten Carbideは、多くの業界で好ましい材料となるいくつかの利点を提供します。これらの利点は、プロパティの独自の組み合わせに起因するため、他の材料が故障するアプリケーションを要求するのに適しています。
- 硬度が高い：摩耗と摩耗に対する優れた抵抗を提供し、コンポーネントのサービス寿命を延長し、メンテナンスコストを削減します。
- 高強度：高ストレス条件下で優れた性能を提供し、構造的完全性を確保し、故障を防ぎます。
- 剛性の高い：要求の厳しいアプリケーションでの最小限の変形とたわみを保証し、寸法の精度と精度を維持します。
- 熱安定性：高温で構造の完全性を維持し、分解せずに極端な環境で使用できるようにします。
- 耐薬品性：多くの腐食性物質に耐性があり、耐久性を確保し、腐食関連の故障を防ぎます。
- 優れた加工性：硬いが、電気放電加工（EDM）や研削などの特殊な技術を使用して、セメント型のタングステン炭化物を機械加工し、複雑な形状と正確な寸法を作成できるようにすることができます。
結論
タングステン炭化物は、その卓越した硬度、耐摩耗性、熱安定性のために、現代産業の多目的で必須の材料です。それは、直接反応、液体床プロセス、化学蒸気堆積など、さまざまな方法で合成され、それぞれが制御とスケーラビリティの点で独自の利点を提供します。タングステンカーバイドとメタリックバインダーを組み合わせたセメント型のタングステンカーバイドは、その靭性と適用性を高め、幅広い要求の厳しいアプリケーションに適しています。切削工具、耐摩耗性の部品、航空宇宙部品での広範な使用は、産業環境を要求する上でその重要性を強調しています。タングステンカーバイド材料の継続的な研究開発により、アプリケーションの拡大を続け、パフォーマンスを向上させ、将来の継続的な関連性を確保しています。
よくある
1。タングステン炭化物とは何ですか？
タングステン炭化物（WC）は、タングステンと炭素原子からなる化合物です。その例外的な硬度、耐摩耗性、熱安定性で知られており、さまざまな産業用途に適しています。しばしば、タングステン炭化物の穀物が金属製のバインダー、通常はコバルトによって結合されるセメント炭化物の形でよく使用されます。
2。タングステンカーバイドはどのように合成されますか？
タングステン炭化物は、高温でのタングステンと炭素の直接的な反応、タングステン酸化物を使用した液体床プロセス、およびハロゲン化物を含む化学蒸気沈着技術など、いくつかの方法で合成できます。各方法は、穀物のサイズ、純度、およびスケーラビリティを制御するという点で異なる利点を提供します。
3.タングステン炭化物を生産するための主要な原材料は何ですか？
主要な原材料には、タングステン含有化合物を抽出するために処理されたウルフラマイトやシーライトなどのタングステン鉱石が含まれます。これらの化合物は、次に、パラトング酸アンモニウム（APT）、酸化タングステン、そして最後にタングステン金属粉末に変換されます。すすやグラファイトなどの炭素源は、タングステン金属粉末と反応してタングステン炭化物を形成するために使用されます。
4.タングステンカーバイドの重要な特性は何ですか？
重要な特性には、多くの場合、ダイヤモンドに匹敵する高硬度が含まれます。高密度、ほとんどの金属よりも密度が高い。高強度、かなりの圧力に耐えることができます。高い剛性、最小限の変形を確保する。熱安定性、高温でその特性を維持します。耐摩耗性で、研磨環境に適しています。
5.タングステン炭化物の一般的な用途は何ですか？
タングステンカーバイドは、金属やその他の材料の機械加工用の切削工具、シールやベアリングなどの耐摩耗性の部品、高温環境用のki炉構造材料、航空宇宙用途向けのジェットエンジンコンポーネント、セラミックおよび金属特性を組み合わせたシェルメット材料、抵抗加熱要素の産業加熱、吸収施設の融解剤の溶融メタを塗りつぶします。電子デバイス用のフィルム、および高性能アプリケーション用の航空宇宙材料。
引用：
[1] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making-tungsten-cutting-tools/
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-poperties-applications/
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[5] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03Chapter3.pdf?Sequence=4
[8] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[9] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
