컨텐츠 메뉴
● 텅스텐 카바이드 란 무엇입니까?
>> 화학적 특성
>> 물리적 특성
>> 경도와 구성
● 파손 요인
>> 가단성 부족
>> 높은 압축 강도
>> 텅스텐 탄화물과 다른 재료를 비교합니다
● 텅스텐 카바이드의 산산조각에 대한 감수성에 영향을 미치는 요인
>> 구성 및 입자 크기
>> 바인더의 존재
>> 제조 공정
>> 환경 조건
>> 응용 프로그램 별 스트레스
● 텅스텐 카바이드의 장점
>> 내마모성
>> 고온 성능
>> 가장자리 보유
● 텅스텐 카바이드의 응용
>> 절단 도구
>> 부품을 착용하십시오
>> 보석류
● 산산조각을 방지하기위한 완화 전략
>> 재료 선택
>> 설계 최적화
>> 제조 공정 제어
>> 보호 코팅
>> 정기 검사 및 유지 보수
● 결론
● FAQ
>> 1. 텅스텐 카바이드를 그렇게 단단하게 만드는 이유는 무엇입니까?
>> 2. 탄스텐 카바이드는 항상 부서지기 쉬운가요?
>> 3. 온도는 텅스텐 카바이드에 어떤 영향을 미칩니 까?
>> 4. 텅스텐 카바이드가 갈라지면 수리 할 수 있습니까?
>> 5. 탄산화물의 대안은 무엇입니까?
● 인용 :
텅스텐 카바이드는 탁월한 경도, 내마모성 및 열 특성으로 유명한 화합물로 다양한 산업 응용 분야에 필수적입니다 [4]. 그것은 동일한 부분에서 텅스텐과 탄소 원자를 결합하여 형성된다 [2] [5] [6]. 그 경도는 중요한 이점이지만 텅스텐 카바이드 산물은 엔지니어, 제조업체 및 소비자 모두에게 쉽게 중요합니다 [3] [7].
텅스텐 카바이드 란 무엇입니까?
텅스텐 카바이드 (WC)는 텅스텐과 탄소 원자의 동일한 부분으로 구성된 무기 화학 화합물이다 [5]. 종종 텅스텐 모노 카바이드라고 불리는 것은 텅스텐의 가장 중요하고 광범위하게 활용된 탄화물로 두드러진다 [5]. 텅스텐 카바이드는 일반적으로 초산형 세라믹 분말로 제조 된 다음, 연성과 탄력성을 가진 단단한 세라믹에 금속 바인더 (코발트, 코발트 크롬 또는 니켈)가 응집되거나 융합됩니다 [4].
화학적 특성
텅스텐과 탄소의 잘 특성화 된 2 개의 화합물이 존재한다 : 텅스텐 카바이드 (WC)와 텅스텐 반다 (W2C) [2]. 두 화합물은 코팅에 존재할 수 있으며, 이들의 비율은 코팅 방법에 따라 다릅니다 [2]. 고온에서 WC는 텅스텐과 탄소로 분해되는데, 이는 고속 산소 연료 (HVOF) 및 고 에너지 혈장 (HEP) 방법과 같은 고온 열 분무 공정에서 발생할 수있는 현상이다 [2]. WC의 산화는 500-600 ° C (773-873 K)에서 시작됩니다 [2]. 그것은 산에 대한 저항성을 보여 주며, 실온/질산 (HF/HNO3) 혼합물에 의해서만 공격을 받는다 [2]. 그것은 실온에서 불소 가스와 400 ° C (673 K) 이상의 염소와 반응하며 H2를 용융점까지 건조시키지 않습니다 [2]. 미세하게 분말 WC는 과산화수소 수용액에서 쉽게 산화됩니다 [2].
물리적 특성
텅스텐 카바이드는 2,870 ° C (3,140 k)의 높은 용융점과 1 개의 표준 대기 (101.325 킬로 파스 칼)의 압력 하에서 6,000 ° C (6,270 k)의 끓는점을 자랑합니다 [2]. 열 전도도는 110 w/m · k이고 열 팽창 계수는 5.5 μm/m · k [2]입니다.
텅스텐 카바이드는 MOHS 척도에서 9.0에서 9.5 사이의 극심한 경도로 유명하며 약 2600 년의 Vickers 수가 있습니다 [2]. 젊은 모듈러스는 약 530–700 GPA, 벌크 모듈러스는 379-381 GPA, 전단 계수는 274 GPA입니다 [2]. 그것은 344 MPa의 궁극적 인 인장 강도, 약 2.7 gpa의 궁극적 압축 강도 및 Poisson의 0.31 [2]를 특징으로합니다 [2]. 텅스텐 카바이드의 얇은 막대를 통한 소리의 속도는 6220 m/s [2]입니다.
경도와 구성
텅스텐 카바이드 (WC)는 육각형 결정 구조로 배열 된 텅스텐 및 탄소 원자로 구성됩니다 [4]. 산업 응용 분야에서 사용되는 가장 일반적인 형태는 대략 94%의 텅스텐과 6%의 탄소를 포함합니다 [4]. 이 조성물은 특정 특성을 향상시키기 위해 결합 재료, 일반적으로 코발트 또는 니켈을 첨가함으로써 변형 될 수있다 [4]. 생성 된 소식 (세라믹 금속 복합재)은 세라믹 텅스텐 탄화물의 높은 경도를 금속 결합제의 인성과 결합합니다 [4].
파손 요인
텅스텐 카바이드 고리의 파괴 성은 재료의 본질적인 물리적 특성에서 비롯됩니다 [1]. 텅스텐 카바이드는 극도의 경도와 긁힘에 대한 저항성으로 유명하지만,이 강성은 특정 조건에서 파손되기 쉽게 만듭니다 [1] [3]. 압력 하에서 구부리고 변형 될 수있는 더 부드러운 금속과 달리, 텅스텐 카바이드의 구조는 굽힘을 통해 충격을 흡수 할 수 없습니다 [1] [3]. 대신, 날카로운 타격이나 극심한 압력을 받으면 깨지거나 산산이 부서지기 쉽다 [1].
가단성 부족
텅스텐 카바이드 링은 가단성이 없으므로 손상없이 쉽게 구부러 지거나 재구성 할 수 없습니다 [3]. 귀금속은 상당히 가단적이지만 고품질 텅스텐 고리조차도 [3]가 아닙니다. 이 가변성의 부족은 그들이 산산이 부서지기 쉽다는 것을 의미한다 [3]. 구부릴 수있는 능력은 특정 금속이 산산이 부서지는 것을 방지하기 때문에 텅스텐 카바이드 고리는이를 수행 할 수 없기 때문에 산산이 부서 질 가능성이 더 높습니다 [3].
높은 압축 강도
압축 강도는 분쇄를 견딜 수있는 능력을 말합니다 [3]. 취성 금속은 종종 압박에 저항한다 [3]. 텅스텐 카바이드 링은 압축에 저항하기 때문에 부서지기 쉽다 [3].
텅스텐 카바이드 비교 다른 재료 부동산
| 속성 |
텅스텐 카바이드 |
강철 |
| 영률 |
550 GPA |
~ 200 GPA |
| 경도 (Mohs) |
~ 9 |
~ 6-6.5 |
| 밀도 (g/cm³) |
~ 15.6 |
~ 7.8 |
| 녹는 점 (° C) |
2,870 |
~ 1,375 |
텅스텐 카바이드의 산산조각에 대한 감수성에 영향을 미치는 요인
몇 가지 요인이 탄수화물을 얼마나 쉽게 부서 질 수 있는지 결정합니다.
구성 및 입자 크기
텅스텐 카바이드의 조성, 특히 탄소의 백분율 및 코발트 또는 니켈과 같은 결합 물질의 존재는 중요한 역할을한다 [4] [5]. 탄수화물 위상의 미세한 곡물 크기와 균일 한 분포는 강인성을 향상시키는 반면, 더 높은 바인더 함량은 연성을 향상시킬 수 있지만 경도를 줄일 수 있습니다 [4] [5].
바인더의 존재
순수한 텅스텐 카바이드는 우수한 경도를 가지고 있지만, 특히 충격을받는 것은 부서지기 쉬우 며 산산이 부서지기 쉽다 [5]. 인성과 내구성을 향상시키기 위해, 텅스텐 카바이드 분말은 금속 결합제와 혼합되기 전에 고체 부분으로 소결되기 전에 [5].
1. 코발트 (공동)
코발트는 텅스텐 카바이드에 가장 널리 사용되는 바인더입니다 [5]. 종종 카바이드라고하는 코발트 결합 텅스텐 카바이드는 절단 도구 및 마모 부품의 업계 표준입니다 [5]. 코발트 함량은 일반적으로 3% 내지 30 중량%이며, 코발트 비율이 높을수록 약간의 경도와 내마모성을 희생하여 강인성이 증가한다 [5]. 코발트는 텅스텐 카바이드를 사용한 우수한 습윤 및 접착력 특성을 가지므로 매우 밀도가 높고 공허없는 소결 부품을 생산할 수 있습니다 [5].
2. 니켈 (NI)
니켈은 텅스텐 카바이드 복합재에서 코발트에 대한 대체 바인더 역할을 할 수있다 [5]. 코발트와 비교하여 니켈 바인더는 특히 산성 환경에 대한 더 나은 내식성과 화학적 안정성을 향상시킨다 [5]. 그러나 니켈 결합 탄화물의 경도가 낮고 내마모성 등급이 낮습니다 [5]. 니켈은 때때로 텅스텐 카바이드 복합재의 특성을 미세 조정하기 위해 코발트와 함께 사용됩니다 [5].
3. 기타 바인더
크롬 및 철과 같은 다른 금속은 단독 결합제로서 일반적으로 사용되지만 코발트 또는 니켈과 결합하여 특정 특성을 부여 할 수 있습니다 [5] :
- 크롬은 텅스텐 카바이드 복합재의 부식 및 산화 저항을 향상시킵니다. 그것은 종종 니켈 바인더와 함께 사용됩니다 [5].
- 철은 코발트 바인더에 경제적 인 대안 또는 첨가 역할을 할 수 있습니다. Ferro-Tungsten 카바이드는 코발트 결합 등급에 비해 경도가 낮지 만 인성이 높습니다 [5].
제조 공정
텅스텐 카바이드 부품을 제조하는 데 사용되는 방법은 산산조각에 대한 저항에 크게 영향을 미칩니다 [4]. 소결, 핫 프레스 및 열 분무와 같은 프로세스는 재료의 무결성을 손상시키는 결함 또는 잔류 응력을 유발할 수 있습니다 [7]. 이러한 문제를 최소화하려면 제조 중 온도, 압력 및 대기의 적절한 제어가 필수적입니다 [7].
환경 조건
극심한 온도, 부식성 물질 및 고 충격 환경은 모두 텅스텐 카바이드 성분의 실패에 기여할 수 있습니다 [2] [7]. 고온은 재료의 경도와 강도를 줄일 수 있지만 부식성 물질은 바인더 상을 저하시켜 균열과 결국 산산이 부서지는 것을 초래할 수 있습니다 [2].
응용 프로그램 별 스트레스
의도 된 적용에서 텅스텐 카바이드에 적용되는 응력의 유형과 크기는 중요한 요인이다 [7]. 압축 응력은 일반적으로 내약성이 좋지만 인장 및 전단 응력은 특히 날카로운 모서리 또는 다른 응력 집중기를 가진 성분에서 균열을 시작할 수 있습니다 [3].
텅스텐 카바이드의 장점
특정 조건에서 산산이 부서지는 감수성에도 불구하고, 텅스텐 카바이드는 수많은 이점을 제공합니다 [4].
내마모성
텅스텐 카바이드의 마모와 부식에 대한 높은 저항은 눈에 띄는 기능 중 하나입니다 [4] [7]. 상당한 저하없이 연마 환경에 장기간 노출 될 수 있으므로 장비가 지속적으로 마찰되고 부식성 물질과의 접촉이 적용되는 산업에 이상적입니다 [7]. 초기에는 비싸지 만, 텅스텐 카바이드는 내구성과 유지 보수의 필요성으로 인해 시간이 지남에 따라 비용을 절약합니다 [7]. 도구와 구성 요소의 확장 된 수명은 비용 절감과 운영 효율성 증가로 변환됩니다 [7].
고온 성능
텅스텐 카바이드는 매우 높은 온도에서도 잘 수행되어 경도와 강도를 유지할 수 있습니다 [7]. 그것은 2,870 ° C (5,200 ° F)를 초과하는 용융점을 가지므로 고온에서 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다 [2] [6] [7]. 이는 절단 및 드릴링과 같은 응용 분야에 중요합니다. 도구는 종종 마찰로 인해 높은 열이 발생합니다 [7]. 텅스텐 카바이드의 열 안정성은 일관된 성능을 보장하고 까다로운 작업 중에 도구 고장의 위험을 줄입니다 [7].
가장자리 보유
텅스텐 카바이드 도구는 날카롭게 머물러있어 더 길어 클리너 컷과보다 효율적인 작동을 초래합니다 [7]. 코팅 재료로 사용될 때, 텅스텐 카바이드는 특히 고속 옥시 연료 (HVOF) 열 스프레이 공정을 사용하여 적용 할 때 높은 결합 강도와 낮은 잔류 응력을 제공합니다 [7]. 이 과정은 다공성이 최소 인 조밀하고 응집력있는 코팅을 초래하여 코팅 된 구성 요소의 전체 내마모성 및 내구성을 향상시킵니다 [7]. 이러한 특성으로 인해 텅스텐 카바이드 코팅은 강력하고 신뢰할 수있는 표면 보호가 필요한 응용 분야에 이상적입니다 [7].
텅스텐 카바이드의 응용
텅스텐 카바이드는 고유 한 특성으로 인해 다양한 산업에서 사용됩니다 [4].
절단 도구
텅스텐 카바이드는 가공, 드릴링 및 밀링을위한 도구 절단에 광범위하게 사용됩니다 [5] [7]. 경도와 내마모성은 이러한 도구가 고속과 온도에서도 날카로운 가장자리를 유지하도록합니다 [7].
부품을 착용하십시오
텅스텐 카바이드로 만든 구성 요소는 마모와 침식에 대한 저항이 중요한 응용 분야에서 사용됩니다 [4]. 예를 들어 노즐, 베어링 및 석유 및 가스, 채굴 및 화학 산업에 사용되는 펌프 구성 요소가 있습니다 [4].
보석류
텅스텐 카바이드는 흠집과 내구성으로 인해 고리 및 기타 보석 품목에 인기있는 재료가되었습니다 [1] [3]. 그것은 큰 영향을 미치면서 산산조각이 난다면, 그 경도는 정상적인 마모 하에서 흠집이 없도록 보장합니다 [1].
산산조각을 방지하기위한 완화 전략
텅스텐 카바이드 부품이 산산이 부서지는 것을 방지하기 위해 몇 가지 전략을 사용할 수 있습니다.
재료 선택
특정 응용 프로그램에 대해 적절한 등급의 텅스텐 카바이드를 선택하는 것이 중요합니다 [4] [5]. 고려해야 할 요소는 바인더 함량, 입자 크기 및 다른 합금 요소의 존재를 포함합니다 [4].
설계 최적화
둥근 모서리와 부드러운 전환으로 구성 요소를 설계하면 응력 농도가 감소하여 균열 개시 위험을 최소화 할 수 있습니다 [3]. 날카로운 모서리를 피하고 기하학의 갑작스러운 변화를 피하는 것이 필수적입니다 [3].
제조 공정 제어
제조 공정에서 엄격한 제어를 구현하면 결함과 잔류 응력을 최소화 할 수 있습니다 [4]. 여기에는 소결시 온도, 압력 및 대기에 대한 신중한 모니터링 및 기타 제조 단계가 포함됩니다 [7].
보호 코팅
다이아몬드와 같은 탄소 (DLC) 또는 세라믹 코팅과 같은 보호 코팅을 적용하면 텅스텐 카바이드 성분의 표면 경도 및 내마모성이 향상되어 산산이 부서지는 것에 대한 추가 보호 층이 제공됩니다 [4] [7].
정기 검사 및 유지 보수
정기적으로 텅스텐 카바이드 구성 요소를 마모, 균열 또는 기타 손상의 징후에 대해 정기적으로 검사하면 치명적인 실패로 이어지기 전에 잠재적 인 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 사전 유지 보수 프로그램을 구현하면 이러한 구성 요소의 수명을 연장하고 예상치 못한 가동 중지 시간을 방지 할 수 있습니다 [7].
결론
결론적으로, 텅스텐 카바이드는 예외적으로 단단하고 내마모성이지만, 특정 조건에서 산산이 부서지기 쉽다 [1] [3]. 가변성의 부족과 높은 압축 강도는 날카로운 타격 또는 극심한 압력이 균열 또는 산산조각이 발생할 수 있음을 의미합니다 [1] [3]. 구성, 제조 공정, 환경 조건 및 응용 분야의 스트레스와 같은 요인은 모두 파괴 성을 결정하는 데 역할을합니다 [4] [7].
이러한 한계에도 불구하고, 내마모성, 고온 성능 및 에지 보유를 포함하여 텅스텐 탄화물의 장점은 많은 산업에서 필수 불가결하게 만듭니다 [7]. 적절한 완화 전략을 산산조각 내고 구현하는 데 기여하는 요인을 이해함으로써 엔지니어와 제조업체는 텅스텐 카바이드 구성 요소의 수명과 신뢰성을 극대화 할 수 있습니다 [4]. 정기 검사, 신중한 재료 선택, 설계 최적화 및 제어 제조 공정은 모두 고장을 방지하고 최적의 성능을 보장하는 데 필수적입니다 [7].
FAQ
1. 텅스텐 카바이드를 그렇게 단단하게 만드는 이유는 무엇입니까?
텅스텐 카바이드의 경도는 육각형 결정 구조에서 텅스텐과 탄소 원자 사이의 강한 공유 결합에서 나온다 [4] [5]. 이 구조는 변형 및 마모에 대한 탁월한 저항을 제공합니다 [4].
2. 탄스텐 카바이드는 항상 부서지기 쉬운가요?
텅스텐 카바이드는 본질적으로 부서지기 쉬운 반면, 코발트 또는 니켈과 같은 금속 결합제를 첨가함으로써 인성을 향상시킬 수있다 [5]. 바인더 함량과 입자 크기는 재료의 전반적인 취성에 영향을 미칩니다 [5].
3. 온도는 텅스텐 카바이드에 어떤 영향을 미칩니 까?
텅스텐 카바이드는 2,870 ° C (5,200 ° F)의 용융점 [2] [6] [7]로 고온에서 경도와 강도를 유지합니다. 그러나 극심한 온도는 전체 강도를 줄이고 산화에 대한 감수성을 증가시킬 수 있습니다 [2].
4. 텅스텐 카바이드가 갈라지면 수리 할 수 있습니까?
깨진 텅스텐 카바이드를 수리하는 것은 경도와 브리티 니스로 인해 어려운 일입니다 [3]. 브레이징 또는 접착제 결합과 같은 특수 기술은 경우에 따라 사용될 수 있지만, 수리 된 구성 요소는 원래와 동일한 강도와 내구성을 가질 수 없을 수있다 [3].
5. 탄산화물의 대안은 무엇입니까?
텅스텐 카바이드의 대안에는 고속 스틸, 세라믹 및 다이아몬드 코팅이 포함됩니다 [5]. 재료의 선택은 경도, 내마모성 및 비용을 포함한 특정 응용 프로그램 요구 사항에 따라 다릅니다 [5].
인용 :
[1] https://redwoodrings.com/blogs/redwood-rings-blog/tungsten-ring-break
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://www.iconicjewelry.com/tungsten-rings-does-tungstenshatter/
[4] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[5] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-cormension-guide/
[8] http://www.tungsten-carbide.com.cn
