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● 導入
● タングステンカーバイドの化学
>> エレメンタルビルディングブロック
>>> 重量分布
>> 六角形α-WC
>>> 重要な構造指標
>> 立方体β-WC
>> 穀物のサイズとパフォーマンス
● バインダーの役割：セメント炭化炭化物
>> なぜバインダーが重要なのか
>>> バインダーの比較
>> 段階的な構造
● 製造プロセス
>> ステップ1：パウダー生産
>> ステップ2：ミキシングとフライス加工
>> ステップ3：押します
>> ステップ4：焼結
>> 後処理
● 物理的および機械的特性
>> 硬度とタフネストレードオフ
>> 熱安定性
>> 電気伝導率
● 業界全体のアプリケーション
>> 産業切削工具
>> 鉱業と建設
>> 航空宇宙
>> 医学
>> 消費財
● 将来の傾向と革新
>> 添加剤の製造
>> 持続可能な慣行
>> ナノ構造化炭化物
● 結論
● よくある質問（FAQ）
>> 1.なぜタングステンカーバイドは鋼よりも難しいのですか？
>> 2。タングステンカーバイドは錆びますか？
>> 3。タングステンカーバイドはどのようにリサイクルされていますか？
>> 4. WCとダイヤモンドの違いは何ですか？
>> 5。タングステンカーバイドは有毒ですか？
● 引用：
導入
タングステン炭化物は 、タングステン（W）と炭素（c）のバイナリ化合物ですが、その現実世界のユーティリティは複合形式であるセメント炭化物です。この資料は、航空宇宙から宝石まで、極端な耐久性を必要とする産業を支配しています。その組成を分析することにより、特定の用途で鋼、セラミック、さらにはダイヤモンドよりも優れている理由を明らかにします。
タングステンカーバイドの化学
エレメンタルビルディングブロック
Tungsten CarbideのフォーミュラであるWCは、1：1の原子比を反映しています。ただし、重量分布は、その高原子質量（炭素の場合は183.84 g/mol対12.01 g/mol）のためにタングステンに大きく歪んでいます。
重量分布
-Tungsten（W）：93–94％
- 炭素（c）：6–6.1％
- トレース要素：鉄
六角形α-WC
室温の安定した形態は、各タングステン原子が三角プリズムの6つの炭素原子に囲まれている六角形格子を特徴としています。
重要な構造指標
-W – C結合長：220 pm
- レイヤー間隔：タングステン層の間の284 pm。
立方体β-WC
交換可能な立方相は2530°Cを超えて形成されますが、冷却時に六角形に急速に移行します。
穀物のサイズとパフォーマンス
- 細粒（0.5〜1 µm）：精密ツールに適した硬度が高くなります。
- 粗粒（5〜10 µm）：マイニングツールに最適な骨折の靭性が向上します。
バインダーの役割：セメント炭化炭化物
なぜバインダーが重要なのか
純粋なWCは脆い。 5〜25％のバインダーメタル（コバルト、ニッケルなど）を追加すると、WC穀物をまとめる延性マトリックスが作成され、機械加工と耐衝撃性が可能になります。
バインダー比較
| バインダー |
の利点の |
制限 |
| co |
高い濡れ性、費用対効果 |
耐食性が低い |
| ni |
耐性耐性 |
coよりも靭性が低い |
| ni-cr |
酸化抵抗が強化されました |
より高いコスト |
段階的な構造
高度なセメント炭化物は、機能的に段階的なデザインを使用しています。
- 表面層：耐摩耗性の高いWC（94％）。
- コア：衝撃吸収のためのより高いバインダー（15〜20％）。
製造プロセス
ステップ1：パウダー生産
- 原材料：タングステン酸化物（WO₃）またはパラトングステートアンモニウム（APT）。
- 還元：水素は、700〜1000°Cでwo₃をタングステン粉末に減らします。
- 浸炭：カーボンブラックは、1400〜1600°Cでタングステンと反応します。
ステップ2：ミキシングとフライス加工
WCパウダーは、均一性を確保するために、バインダー金属と有機添加剤（パラフィン、PEG）でボールミルドされています。
ステップ3：押します
- 単軸プレス：単純な形状（挿入物など）の場合。
- コールドアイソスタティックプレス（CIP）：複雑なジオメトリ用。
ステップ4：焼結
- 真空焼結：1400〜1600°Cで酸化を防ぎます。
- ホットアイソスタティックプレス（股関節）：密度を高め、多孔性を排除します。
後処理
- 粉砕：ダイヤモンドホイールはミクロンレベルの精度を実現します。
- コーティング：物理的な蒸気堆積（PVD）は、パフォーマンスを向上させるためにスズまたはal₂o₃レイヤーを追加します。
物理的および機械的特性
硬度とタフネストレードオフ
- 硬度：1300 HV（高バインダー）から2600 HV（低バインダー）の範囲。
- 骨折の靭性：8–15 MPa・m⊃1;/⊃2;、バインダーの含有量に応じて。
熱安定性
- 酸化抵抗：空気中で最大500°Cの安定。 600°Cを超えるwo₃に分解します。
- 熱伝導率：110 w/m・K（鋼よりも優れています）、切削工具の熱放散を可能にします。
電気伝導率
WCは電気的に導電性（抵抗率〜0.2 µΩ・m）であり、電荷機械加工（EDM）を可能にします。
業界全体のアプリケーション
産業切削工具
- 挿入：コーティングされたWC-COグレードは、ターニング、フライス材、掘削を支配しています。
- 円形のこぎり：WC-Tipped Teethは複合材料と金属を切断します。
鉱業と建設
- ドリルビット：粗粒のWCは岩の摩耗に耐えます。
- トンネルボーリングマシン：カッターヘッドのWC歯。
航空宇宙
- タービンブレード：WCコーティングは侵食から保護します。
- ロケットノズル：高温安定性。
医学
- 外科的ツール：WC-CR₃C₂コーティングは細菌の接着を減らします。
- 歯科用埋葬：エナメル質の精密粉砕。
消費財
- ジュエリー：低刺激性WCリング（Ni-Binderフリー）。
- スポーツ用品：耐久性のためのゴルフクラブインサート。
将来の傾向と革新
添加剤の製造
- バインダージェット：複雑なジオメトリを備えた3DプリントWC部品。
- レーザーパウダーベッド融合：航空宇宙用の高密度WC-NIコンポーネント。
持続可能な慣行
- リサイクル：スクラップカーバイドからコバルトとタングステンを回収します。
- 代替バインダー：コバルト依存を減らすための鉄ニッケル合金。
ナノ構造化炭化物
-NANO-WC（50〜100 nm）：従来のグレードよりも20％高い硬度。
- グラフェン強化WC：骨折の靭性の強化。
結論
Tungsten Carbideの組成（94％のタングステンと6％の炭素）は、その複雑さを担当しています。コバルトのようなバインダーとの戦略的合金を通じて、ほとんどの材料が比類のない硬度と靭性のバランスを達成します。添加剤の製造とナノエンジニアリングの革新は、そのアプリケーションをさらに拡大し、現代産業のリンクピンとしての役割を強化することを約束します。
よくある質問（FAQ）
1.なぜタングステンカーバイドは鋼よりも難しいのですか？
WCの共有結合は、鋼の金属結合よりも強いです。その六角形の格子も脱臼運動に抵抗します。
2。タングステンカーバイドは錆びますか？
純粋なWCは耐食性ですが、コバルト結合グレードは酸性環境で酸化する可能性があります。ニッケルバインダーは耐食性を改善します。
3。タングステンカーバイドはどのようにリサイクルされていますか？
スクラップ炭化物は粉砕され、酸化され、wo₃に酸化され、タングステンに戻ります。コバルトは、水門後脱着を介して回収されます。
4. WCとダイヤモンドの違いは何ですか？
ダイヤモンド（10 Moh）はWC（9〜9.5 Mohs）よりも困難ですが、WCは高温用途（> 600°C）でダイヤモンドよりも優れています。
5。タングステンカーバイドは有毒ですか？
WCダストは吸入すると危険ですが、焼結部分は生物学的に不活性です。ニッケル結合グレードは、コバルト関連の毒性の懸念を避けます。
引用：
[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-poperties-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-comprehinsive-guide/
[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[9] https://collegedunia.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-structure-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=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[17] https://www.star-su.com/wp-content/uploads/hb-carbide-grade-chart-and-data-sheets.pdf
[18] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[19] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-tungsten-carbide/
[20] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/
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[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[26] https://www.refractorymetal.org/physical-chemical-poperties-of-tungsten.html
[27] https://next-gen.materialsproject.org/materials/MP-894
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[31] https://rrcarbide.com/understanding-tungsten-carbide-composition-uses-and-expertise/
[32] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[33] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart
[34] http://www.machiningtech.com/tungsten-carbide-grade-chart.html
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[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
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[40] https://cen.acs.org/materials/chemistry-pictures-tungsten-carbide-slice/103/web/2025/02
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[42] https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/bh.html
[43] https://www.tungco.com/insights/blog/frequenty-asked-questions-used-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/understanding-the-composition-and-properties-of-tungsten-carbide-and-titanium-carbide.html
[48] http://www.carbidechnologies.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-tungsten-carbide-shijin-lei
[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[54] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
