컨텐츠 메뉴
● 화학 성분 및 구조
● 물리적 특성
● 제조 공정
● 텅스텐 카바이드의 응용
>> 1. 절단 및 가공 도구
>> 2. 채굴 및 시추 장비
>> 3. 의료기구
>> 4. 보석
>> 5. 항공 우주 및 방어
>> 6. 전자 및 통신
>> 7. 건설 산업
>> 8. 화학 산업
● 다른 재료에 대한 장점
● 텅스텐 카바이드의 역사와 발전
>> 최근 발전과 미래 추세
>> 도전과 기회
● 결론
● FAQ
>> 1. 텅스텐 카바이드는 경도에서 다이아몬드와 어떻게 비교됩니까?
>> 2. 탄스텐 카바이드를 재활용 할 수 있습니까?
>> 3. 어떤 산업이 가장 많이 사용합니까?
>> 4. 코발트는 왜 탄화물에 사용됩니까?
>> 5. 고온 환경에서 텅스텐 카바이드의 사용을 제한하는 것은 무엇입니까?
● 인용 :
텅스텐 카바이드 (WC)는 텅스텐 및 탄소 원자의 동일한 부분을 포함하는 화학적 화합물이다. 특별한 경도, 내마모성 및 내구성으로 유명한이 도시는 지구상에서 가장 힘든 재료 중 하나이며, Mohs 규모의 다이아몬드에 이어 두 번째입니다 [12]. 1893 년에 처음 합성 된이 회색 분말은 이제 산업 도구, 기계 구성 요소, 심지어 보석류로 연결되어 있습니다 [1, 8]. 고유 한 특성 (높은 용융점) (2,870 ° C), 탁월한 압축 강도 및 변형에 대한 저항은 광업, 항공 우주 및 의학과 같은 산업에서 필수 불가능합니다 [3, 8, 20]. 아래에서는 구성, 제조, 응용 프로그램 등을 탐색합니다.
화학 성분 및 구조
텅스텐 카바이드는 두 가지 주요 형태로 존재합니다.
-WC : 텅스텐과 탄소의 1 : 1 원자 비율로 육각 결정 구조를 형성한다 [12].
-WicC : 종종 코팅에 존재하는 텅스텐 함량이 높을수록 반 차별적이다 [12, 13].
코발트 (6-20%)와 같은 금속 결합제의 첨가는 경도를 유지하면서 인성을 향상시킨다 [7, 8]. 이 조합은 강성의 충격 저항과 균형을 이루는 핵심 (세라믹 금속 복합재)을 생성합니다 [7].
물리적 특성
텅스텐 카바이드의 특성은 강철과 티타늄보다 우수하게 만듭니다 [3, 7, 8] :
| 속성 |
가치 |
| 경도 (Mohs Scale) |
9–9.5 |
| 녹는 점 |
2,870 ° C (5,198 ° F) |
| 밀도 |
15.6 g/cm g3; (강철의 두 배) |
| 영률 |
530–700 GPA (강철보다 3 × 더 딱딱한) |
| 열전도율 |
110 w/m · k |
낮은 전기 저항성 (0.2 μΩ · m)과 산에 대한 저항 (HF/HNO₃ 혼합물 제외)은 유용성을 더 넓 힙니다 [12].
제조 공정
텅스텐 카바이드는 분말 야금을 통해 생산됩니다 [5] :
1. 혼합 : 텅스텐 분말과 탄소 검은 색이 혼합된다 [5].
2. 가열 : 혼합물은 수소에서 1,400-1,600 ° C로 가열된다 [5].
3. 압축 : 결과 분말은 모양으로 눌려진다 [5].
4. 소결 : 코발트 바인더는 고온에서 녹아 입자를 융합시킨다 [5, 7].
곡물 크기 및 바인더 함량을 결정합니다. 최종 특성 [5, 7] :
- 미세 곡물 : 정밀 도구에 대한 내마모성 향상 [5].
- 거친 곡물 : 채굴 훈련에 대한 충격 저항이 높아졌습니다 [5].
텅스텐 카바이드의 응용
1. 절단 및 가공 도구
텅스텐 카바이드 팁 드릴, 엔드 밀 및 인서트는 내구성과 절단 속도의 고속 강철을 능가합니다 [1, 8]. 질화 티타늄과 같은 코팅은 열 안정성을 더욱 향상시킵니다 [13].
2. 채굴 및 시추 장비
암석 드릴 비트, 터널 보어 및 석유 장비 구성 요소에 사용되는 경도는 연마 환경을 견뎌냅니다 [8, 20].
3. 의료기구
복강경 파악 및 바늘 홀더와 같은 외과 도구는 부식 저항과 정밀도로부터 이익을 얻습니다 [2].
4. 보석
결혼 반지와 시계는 흠집과 금속 광택을 활용합니다 [5]. 그러나 Brittleness는 신중한 취급이 필요합니다 [5].
5. 항공 우주 및 방어
갑옷 피어싱 탄약 및 제트 엔진 구성 요소는 고밀도와 열 내성에 의존합니다 [8].
6. 전자 및 통신
텅스텐 카바이드는 정밀 전자 부품 및 반도체 장치를 제조하는 데 사용되어 전자 제품의 성능을 향상시킵니다 [8].
7. 건설 산업
텅스텐 카바이드 부품은 절단 도구, 드릴 및 건축 자재 가공에 사용되어 가공 효율성 및 품질을 향상시킵니다. 또한 건축 자재를 강화하고 서비스 수명 및 안전 성능을 향상시키는 데 사용됩니다 [8].
8. 화학 산업
텅스텐 카바이드는 부식성 장비 및 부품을 제조하여 안전한 생산을 보장하는 데 사용됩니다 [8].
다른 재료에 대한 장점
- 강철 : 3 × 더 단단하고 2 × 더 밀도가 높으며 고온에서 선명도를 유지합니다 [3, 7].
- 세라믹 대 세라믹 : 부서지기 쉬운, 더 나은 충격 저항 [7].
- 티타니늄 대 내마모성과 압축 강도 [3].
텅스텐 카바이드의 역사와 발전
텅스텐 카바이드의 이야기는 텅스텐 자체의 더 넓은 역사에 뿌리를두고 있습니다. 1781 년 칼 빌헬름 쉴레 (Carl Wilhelm Scheele)는 현재 슐 라이트 (Scheelite)로 알려진 무거운 석재에서 텅스틱 산을 추출하여 텅스텐 산화물의 발견을 나타냈다 [9, 15]. 그러나, 텅스텐 카바이드의 합성은 나중에 나왔다. Henri Moissan은 1896 년에 인공 다이아몬드를 만들려고 시도하면서 실수로 텅스텐 카바이드를 합성했다 [4, 7]. 결과적인 물질은 바람직한 특성을 나타내었지만, 브리너스는 상업적 응용을 방해했다 [4, 7].
20 세기 초반에는 전환점이되었습니다 [1]. 베를린의 Osram Lamp Works의 연구원들은 코발트 매트릭스에 텅스텐 카바이드 입자를 내장함으로써 텅스텐 카바이드의 잠재력을 인식하고 금속 시멘트를 개발했습니다 [4, 7]. *hartmetall *로 알려진이 혁신은 현대 소결 탄화물을 만들어 절단 도구에 사용하기에 경도와 충분한 강인성을 제공했습니다 [7].
제 2 차 세계 대전 중에 군사 장비 제조를위한 내구성있는 가공 도구에 대한 수요는 텅스텐 카바이드의 추가 연구 및 생산이 발생했습니다 [1]. 전후의 채택은 자동차, 항공 우주 및 광업을 포함한 다양한 부문에서 증가했다 [1, 8].
최근 발전과 미래 추세
텅스텐 카바이드 시장은 응용 프로그램과 기술 발전을 확대함으로써 계속 발전하고있다 [3, 6, 8]. 최근 트렌드는 다음과 같습니다.
- 환경 친화적 인 재료 : 폐수를 줄이기 위해 텅스텐 카바이드 BUR 기술에 새롭고보다 환경 친화적 인 재료를 사용합니다 [2].
- 고급 복합재 : 더 높은 강도 및 골절 강인성과 같은 개선 된 특성을 갖는 고급 텅스텐 카바이드 복합재 개발 [3, 14, 16].
- 첨가제 제조 : 시멘트 카바이드 부품을 생성하기위한 레이저 분말 침대 융합과 같은 첨가제 제조 기술의 사용 [2, 16].
- 사용자 정의 : 특정 응용 프로그램 요구 사항을 충족하기 위해 사용자 정의로의 전환 [14].
- 재활용 : 재활용 가능한 텅스텐 카바이드 스크랩에 대한 수요 증가 [6].
글로벌 텅스텐 카바이드 시장은 2030 년까지 2034 년에서 2030 년까지 7.1%의 CAGR로 2030 억 달러에이를 것으로 예상됩니다 [3, 6, 11]. 신흥 경제의 산업화 증가, 응용 프로그램 확대 및 고급 복합 재료의 발전으로 인해 성장이 주도되고있다 [3, 6, 8].
도전과 기회
장점에도 불구하고, 가공 텅스텐 카바이드 가공은 몇 가지 과제를 제시한다 [20].
- 높은 비용 : 특수 재료 및 장비의 필요성은 제조 비용을 증가시킵니다 [20].
- 복잡한 모양 : 전통적인 방법으로 복잡한 형상을 생산하는 데 어려움이있어 설계 유연성을 제한합니다 [20].
-긴 제조주기 : 다단계 생산 공정은 시간이 많이 걸립니다 [20].
- 환경 영향 : 오염 및 폐기물 관리는 환경 문제를 제기한다 [2, 20].
그러나 이러한 과제는 또한 혁신 기회를 창출합니다 [20].
- 기술 발전 : 복잡한 모양을 만들기 위해 3D 프린팅과 같은 기술 탐색 [2, 16, 20].
- 개선 된 제조 기술 : 효율성을 향상시키고 비용을 줄이기위한 기존 방법 향상 [20].
- 환경 지속 가능성 : 청정 생산 및 재활용 방법 개발 [2, 20].
- 연구 및 개발 : 성능이 향상된 새로운 복합재를 개발하기위한 R & D에 대한 투자 [3, 10, 20].
결론
텅스텐 카바이드의 비교할 수없는 경도와 다양성은 정밀성과 내구성을 요구하는 산업에 혁명을 일으켰다 [3, 8, 20]. 산업 도구의 수명을 연장하는 것부터 고급 의료 절차를 가능하게하고 항공 우주 및 방어 응용 프로그램에 기여하는 것에 이르기까지, 그 응용은 광대하고 성장하고 있습니다 [1, 2, 3, 8]. 첨가제 제조 및 환경 의식 관행의 발전을 포함하여 제조 기술이 발전함에 따라이 자료는 엔지니어링과 설계의 경계를 계속해서 밀어 붙입니다 [2, 16, 20]. 텅스텐 카바이드의 미래는 유망한 것으로 보이며, 지속적인 연구 개발은 다양한 부문에서 특성을 향상시키고 응용 프로그램을 확장하는 데 중점을두고있다 [3, 6, 8, 14].
FAQ
1. 텅스텐 카바이드는 경도에서 다이아몬드와 어떻게 비교됩니까?
텅스텐 카바이드는 MOHS 스케일에서 9-9.5 위를 차지한 반면 다이아몬드는 10 [12]. 그러나 WC는 산업 용도에 덜 부서지기 쉬우 며 실용적이다 [7].
2. 탄스텐 카바이드를 재활용 할 수 있습니까?
예. 스크랩 WC는 화학 공정을 통해 텅스텐과 코발트를 추출하여 폐기물을 감소시킨다 [2, 6, 20].
3. 어떤 산업이 가장 많이 사용합니까?
광업, 항공 우주, 자동차, 의료, 전자 제품, 건축 및 보석 부문은 내마모성 구성 요소의 경우 WC에 크게 의존합니다 [1, 2, 3, 6, 8].
4. 코발트는 왜 탄화물에 사용됩니까?
코발트는 바인더 역할을하여 경도를 크게 줄이지 않고 인성을 향상시킨다 [7, 8].
5. 고온 환경에서 텅스텐 카바이드의 사용을 제한하는 것은 무엇입니까?
산화는 500 ° C에서 시작되며 열 분해는 1,000 ° C 이상으로 발생하여 장기간의 고열 응용을 제한합니다 [7, 12].
인용 :
[1] https://rrcarbide.com/the-history-of-carbide/
[2] https://www.burdental.com/blog/advancements-and-potential-in-tungsten-carbide-bur-technology
[3] https://www.zionmarketresearch.com/report/tungsten-carbide-market
[4] https://edu.rsc.org/magnificent-molecules/tungsten-carbide/3008556.article
[5] https://huanatools.com/the-most-complete-intrudction-of-tungsten-carbide-rods/
[6] https://www.giiresearch.com/report/luci1387042-tungsten-carbide-market-rendrend-forecast.html
[7] https://generalcarbide.com/pdf/general-carbide-designers-guide-tungsten-carbide.pdf
[8] https://www.carbide-part.com/blog/the-widepread-applications-of-tungsten-carbide/
[9] https://www.itia.info/history-of-tungsten/
[10] https://novapublishers.com/shop/tungsten-carbides-advances-in-research-and-applications/
[11] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-market-future-trends-solutions-industry-fib5f
[12] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[13] https://grafhartmetall.com/en/innovations-in-tungsten-carbide-coatings-swiss-expertise-revealed/
[14] https://www.carbide-part.com/blog/comprehencious-analysis- of-tungsten-carbide-parts-caracteristics-types-applications and future-trends/
[15] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=1203
[16] https://www.mdpi.com/2075-4701/14/12/1333
[17] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-market-growth-key-trends-insights-2024-2030-2030-20330-nilam-jadhav-j6pzf
[18] https://www.linkedin.com/pulse/history-tungsten-carbide-shijin-lei
[19] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-a-shining-star-in-thintustrial-realm/
[20] https://www.carbide-products.com/blog/machining-tungsten-carbide/
