컨텐츠 메뉴
● 소개
● 텅스텐 카바이드의 화학
>> 원소 빌딩 블록
>>> 체중 분포
>> 육각형 α-WC
>>> 주요 구조 메트릭
>> 입방 β-WC
>> 곡물 크기와 성능
● 바인더의 역할 : 시멘트 카바이드
>> 바인더가 중요한 이유
>>> 바인더 비교
>> 등급이 매겨진 구조
● 제조 공정
>> 1 단계 : 분말 생산
>> 2 단계 : 믹싱 및 밀링
>> 3 단계 : 누르기
>> 4 단계 : 소결
>> 후 처리
● 물리적, 기계적 특성
>> 경도 대 강인성 트레이드 오프
>> 열 안정성
>> 전기 전도성
● 산업 전반에 걸쳐 응용 프로그램
>> 산업 절단 도구
>> 광업 및 건축
>> 항공 우주
>> 의료
>> 소비재
● 미래의 트렌드와 혁신
>> 첨가제 제조
>> 지속 가능한 관행
>> 나노 구조화 된 탄화물
● 결론
● 자주 묻는 질문 (FAQ)
>> 1. 왜 텅스텐 카바이드가 강철보다 단단합니까?
>> 2. 탄수화물이 녹을 수 있습니까?
>> 3. 텅스텐 카바이드는 어떻게 재활용됩니까?
>> 4. WC와 다이아몬드의 차이점은 무엇입니까?
>> 5. 텅스텐 카바이드는 독성이 있습니까?
● 인용 :
소개
텅스텐 카바이드 는 텅스텐 (W) 및 탄소 (C)의 이진 화합물이지만, 실제 유용성은 복합 형태 인 시멘트 카바이드에있다. 이 자료는 항공 우주에서 보석에 이르기까지 내구성이 뛰어난 산업을 지배합니다. 우리는 그 구성을 분석함으로써 특정 응용 분야에서 강철, 도자기 및 다이아몬드보다 성능이 우수한 이유를 밝혀냅니다.
텅스텐 카바이드의 화학
원소 빌딩 블록
텅스텐 카바이드의 공식 인 WC는 1 : 1 원자 비율을 반영합니다. 그러나, 중량 분포는 높은 원자 질량 (183.84 g/mol 대 탄소의 경우 12.01 g/mol)으로 인해 텅스텐을 향해 크게 기울입니다.
체중 분포
- 텅스텐 (W) : 93–94%
- 탄소 (C) : 6–6.1%
- 미량 요소 : 철
육각형 α-WC
실온에서 안정적인 형태는 각 텅스텐 원자가 삼각 프리즘의 6 개의 탄소 원자로 둘러싸인 육각형 격자를 특징으로한다.
주요 구조 메트릭
-W – C 채권 길이 : 오후 220 분
- 레이어 간격 : 텅스텐 층 사이의 284 PM.
입방 β-WC
준 안정 입방 위상은 2530 ° C 이상을 형성하지만 냉각시 육각형으로 빠르게 전이됩니다.
곡물 크기와 성능
- 미세 곡물 (0.5–1 µm) : 높은 경도, 정밀 도구에 적합합니다.
- 거친 곡물 (5–10 µm) : 광산 도구에 이상적인 골절 강인성.
바인더의 역할 : 시멘트 카바이드
바인더가 중요한 이유
순수한 WC는 부서지기 쉽습니다. 5-25% 바인더 금속 (예 : 코발트, 니켈)을 추가하면 WC 곡물을 함께 유지하는 연성 매트릭스가 생겨 가공 및 충격 저항이 가능합니다.
바인더 비교
| 바인더 |
장점 |
제한 |
| 공동 |
높은 습윤성, 비용 효율성 |
불쌍한 내식성 |
| NI |
부식성 |
CO보다 낮은 인성 |
| NI-CR |
향상된 산화 저항 |
더 높은 비용 |
등급이 매겨진 구조
고급 시멘트 탄화물은 기능적으로 등급이 매겨진 설계를 사용합니다.
- 표면 층 : 내마비의 경우 높은 WC (94%).
- 코어 : 충격 흡수를위한 더 높은 바인더 (15–20%).
제조 공정
1 단계 : 분말 생산
- 원료 : 텅스텐 산화물 (wo₃) 또는 암모늄 파라 툰 스테이트 (APT).
- 감소 : 수소는 700-1000 ° C에서 텅스텐 분말로 WO₃를 감소시킵니다.
- 기화 : 카본 블랙은 1400-1600 ° C에서 텅스텐과 반응합니다.
2 단계 : 믹싱 및 밀링
WC 분말은 바인더 금속 및 유기 첨가제 (파라핀, PEG)로 볼 밀링되어 균질성을 보장합니다.
3 단계 : 누르기
- 단축 압박 : 간단한 모양 (예 : 삽입).
- 콜드 등방성 프레스 (CIP) : 복잡한 형상.
4 단계 : 소결
- 진공 소결 : 1400-1600 ° C에서 산화를 방지합니다.
- Hot Isostatic Pressing (HIP) : 밀도를 향상시키고 다공성을 제거합니다.
후 처리
- 그라인딩 : 다이아몬드 휠은 미크론 수준 정밀도를 달성합니다.
- 코팅 : 물리 증기 증착 (PVD)은 성능 향상을 위해 주석 또는 알로 오 층을 추가합니다.
물리적, 기계적 특성
경도 대 강인성 트레이드 오프
- 경도 : 1300 HV (높은 바인더)에서 2600 HV (낮은 바인더) 범위입니다.
- 파괴 인성 : 바인더 함량에 따라 8–15 MPa · m⊃1;/⊃2;.
열 안정성
- 산화 저항 : 공기 중 500 ° C까지 안정; 600 ° C 이상으로 WO w로 분해됩니다.
- 열전도율 : 110 w/m · K (스틸보다 우수)로 절단 도구의 열 소산이 가능합니다.
전기 전도성
WC는 전기 전도성 (저항 ~ 0.2 µΩ · m)으로 전기 전지 가공 (EDM)을 허용합니다.
산업 전반에 걸쳐 응용 프로그램
산업 절단 도구
- 인서트 : 코팅 된 WC-CO 등급은 회전, 밀링 및 드릴링을 지배합니다.
- 원형 톱 : WC 팁 치아 절단 복합재와 금속.
광업 및 건축
- 드릴 비트 : 거친 입자 WC는 암석 마모를 견뎌냅니다.
- 터널 보링 머신 : 커터 헤드의 WC 이빨.
항공 우주
- 터빈 블레이드 : WC 코팅은 침식을 방지합니다.
- 로켓 노즐 : 고온 안정성.
의료
- 수술 도구 : WC-CRALC₂ 코팅은 박테리아 접착을 줄입니다.
- 치과 용 버 : 에나멜의 정밀 연삭.
소비재
-보석 : hypoallergenic wc rings (ni-binder-free).
- 스포츠 장비 : 내구성을위한 골프 클럽 인서트.
미래의 트렌드와 혁신
첨가제 제조
- 바인더 제트기 : 복잡한 형상이있는 3D 프린트 WC 부품.
-레이저 파우더 베드 퓨전 : 항공 우주 용 고밀도 WC-NI 성분.
지속 가능한 관행
- 재활용 : 스크랩 카바이드에서 코발트 및 텅스텐을 회수합니다.
- 대체 바인더 : 코발트 의존성을 줄이기위한 철- 니켈 합금.
나노 구조화 된 탄화물
-NANO-WC (50–100 nm) : 기존 등급보다 20% 더 높은 경도.
- 그래 핀 강화 WC : 향상된 골절 인성.
결론
텅스텐 카바이드의 조성 (94% 텅스텐 및 6% 탄소)은 복잡성을 발휘합니다. 코발트와 같은 바인더와의 전략적 합금을 통해 대부분의 재료와 비교할 수없는 경도와 인성의 균형을 달성합니다. 첨가제 제조 및 나노 엔지니어링의 혁신은 응용 프로그램을 더욱 확장 할 것을 약속하여 현대 산업의 린치 핀으로서의 역할을 강화합니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
1. 왜 텅스텐 카바이드가 강철보다 단단합니까?
WC의 공유 W -C 결합은 강철의 금속 결합보다 강하다. 육각형 격자는 또한 탈구 운동에 저항한다.
2. 탄수화물이 녹을 수 있습니까?
순수한 WC는 부식성이지만 코발트 결합 등급은 산성 환경에서 산화 될 수 있습니다. 니켈 바인더는 부식성을 향상시킵니다.
3. 텅스텐 카바이드는 어떻게 재활용됩니까?
카바이드 스크랩은 분쇄되어 wo₃로 산화되어 텅스텐으로 다시 줄어 듭니다. 코발트는 Hydrometallurgy를 통해 회수됩니다.
4. WC와 다이아몬드의 차이점은 무엇입니까?
다이아몬드 (10 개월)는 WC (9-9.5 MOH)보다 단단하지만 WC는 고온 응용 분야 (> 600 ° C)에서 다이아몬드를 능가합니다.
5. 텅스텐 카바이드는 독성이 있습니까?
WC 먼지는 흡입하면 위험하지만 소결 부품은 생물학적으로 불활성입니다. 니켈 결합 등급은 코발트 관련 독성 문제를 피합니다.
인용 :
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[2] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
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[6] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[7] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-cormension-guide/
[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
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