텅스텐 카바이드의 경도는 무엇입니까?

컨텐츠 메뉴

● 재료 과학의 경도 정의

● 텅스텐 카바이드 경도 지표

>> 1. Mohs 경도

>> 2. Vickers 경도

>> 3. 로크웰 경도

● 텅스텐 카바이드 경도에 영향을 미치는 요인

>> 1. 입자 크기

>> 2. 코발트 바인더 백분율

>> 3. 제조 공정

● 텅스텐 카바이드의 경도의 과학

>> 1. 결정 구조

>> 2. 공유 결합

>> 3. 금속성

>> 4. 전자 구성

● 텅스텐 카바이드 경도를 활용하는 응용 프로그램

>> 1. 절단 도구

>> 2. 내마모성 구성 요소

>> 3. 보석

>> 4. 항공 우주 및 방어

>> 5. 의료기구

● 텅스텐 카바이드 대 기타 단단한 재료

>> 1. 다이아몬드

>> 2. 실리콘 카바이드 (sic)

>> 3. 티타늄

>> 4. 입방 붕소 질화물 (CBN)

>> 5. Alumina (Al2O3)

● 텅스텐 카바이드의 도전과 한계

>> 1. Brittleness

>> 2. 비용

>> 3. 처리 어려움

>> 4. 환경 문제

● 텅스텐 카바이드 기술의 향후 개발

>> 1. 나노 구조화 된 WC

>> 2. 복합 재료

>> 3. 고급 코팅

>> 4. 첨가제 제조

● 결론

● FAQ

>> 1. 텅스텐 카바이드의 MOHS 경도는 무엇입니까?

>> 2. 텅스텐 카바이드 경도는 어떻게 측정됩니까?

>> 3. 탄수화물 스크래치 다이아몬드를 텅스텐 할 수 있습니까?

>> 4. 코발트 콘텐츠가 경도에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까?

>> 5. Tungsten Carbide는 소비자 제품에 사용됩니까?

● 인용 :

텅스텐 카바이드 (WC)는 존재하는 가장 어려운 엔지니어링 재료 중 하나이며, 탁월한 내구성과 마모에 대한 저항으로 유명합니다. 텅스텐과 탄소 원자를 결합하여 형성된이 화합물은 제조에서 보석에 이르기까지 다양한 산업을 혁신했습니다. 경도는 다이아몬드에 이어 두 번째로 스트레스가 많은 응용 프로그램에 필수 불가결합니다. 이 기사는의 경도를 탐구합니다 텅스텐 카바이드 , 측정 방법, 영향 요인, 응용 및 기타 재료와의 비교.

재료 과학의 경도 정의

경도는 영구 변형, 긁힘 또는 압입에 대한 재료의 저항을 나타냅니다. 텅스텐 카바이드의 경우이 속성은 연마 환경에서 성능을 결정하기 때문에 중요합니다. 경도 측정을위한 일반적인 척도는 다음과 같습니다.

- MOHS 척도 : 미네랄 저항성을 긁는 것과 비교하는 질적 서수 척도 (1-10).

-Vickers Hardness (HV) : 다이아몬드 피라미드를 사용한 계약 저항을 측정합니다.

- 로크웰 경도 (HRA, HRC) : 특정 하중에서 침투 깊이를 정량화합니다.

텅스텐 카바이드 경도 지표

1. Mohs 경도

텅스텐 카바이드는 다이아몬드 (10) 바로 아래에서 MOHS 척도에서 9-9.5 순위입니다. 이것은 대부분의 강 (4-8.5)과 알루미나 (9)와 같은 세라믹보다 더 어렵습니다.

2. Vickers 경도

Tungsten Carbide는 다이아몬드 인테이터를 사용하여 입자 크기 및 코발트 함량에 따라 1,500–2,600 HV를 기록합니다. 코발트 바인더 (3-6%)가 낮은 세밀한 등급은 가장 높은 경도를 달성합니다.

3. 로크웰 경도

텅스텐 카바이드는 일반적으로 로크웰 스케일에서 88-94 HRA를 측정하며 강화 된 공구 강과 비슷하지만 내마모성이 뛰어납니다.

텅스텐 카바이드 경도에 영향을 미치는 요인

1. 입자 크기

- 미세 곡물 (0.2–0.8 μm) : 편간 간격 감소로 인한 경도가 높습니다.

- 거친 곡물 (> 1 μm) : 강인성이 향상되었지만 경도가 낮아 채굴 드릴과 같은 충격적인 응용 프로그램에 이상적입니다.

2. 코발트 바인더 백분율

- 낮은 코발트 (3–6%) : 경도를 극대화하지만 비림을 증가시킵니다.

- 높은 코발트 (10–20%) : 경도를 희생하면서 인성을 향상시킵니다.

3. 제조 공정

- 소결 온도 : 더 높은 온도 (1,400–1,600 ° C) 밀도와 경도를 최적화합니다.

- 사후 처리 : 질화 티타늄 (TIN)과 같은 코팅은 표면 경도를 더욱 향상시킵니다.

텅스텐 카바이드의 경도의 과학

텅스텐 카바이드의 탁월한 경도를 이해하려면 원자 구조와 결합 메커니즘을 탐구해야합니다. 자료의 고유 한 특성은 요인의 조합에서 비롯됩니다.

1. 결정 구조

텅스텐 카바이드는 육각형 근접 포장 (HCP) 결정 구조를 형성한다. 이 배열은 효율적인 원자 포장을 허용하여 고밀도와 경도에 기여합니다.

2. 공유 결합

텅스텐과 탄소 원자 사이의 강한 공유 결합은 변형에 저항하는 강성 격자를 만듭니다. 이러한 유대는 방향성이 높고 국소화되어 탁월한 강도를 제공합니다.

3. 금속성

주로 공유되는 반면, 텅스텐 카바이드는 또한 일부 금속 결합 특성을 나타낸다. 이 조합은 다이아몬드와 같은 순수한 공유 재료에 비해 인성을 향상시킵니다.

4. 전자 구성

텅스텐의 전자 구성 (5d^4 6S^2)은 탄소의 전자와의 강한 혼성화를 허용하여 물질의 경도에 기여하는 안정되고 강력한 결합을 형성합니다.

텅스텐 카바이드 경도를 활용하는 응용 프로그램

1. 절단 도구

- 엔드 밀, 드릴 비트 및 인서트는 고온에서도 날카로운 모서리를 유지하여 공구 마모가 줄어 듭니다.

- 비교 :

재료	경도 (HV)	내마모성
HSS	800–900	낮은
도예	1,200–1,800	보통의
WC	1,500–2,600	극심한

2. 내마모성 구성 요소

- 마이닝 장비 (드릴 팁, 크러셔 플레이트)는 연마성 암석 접촉을 견뎌냅니다.

- 산업 노즐과 밸브는 침식 유체를 견뎌냅니다.

3. 보석

- 웨딩 밴드는 스크래치 저항으로 인해 무기한 폴란드를 유지합니다.

4. 항공 우주 및 방어

텅스텐 카바이드의 경도는 항공 우주 및 방어 응용 분야에서 매우 중요합니다.

- 갑옷 피어싱 라운드 : WC 코어는 침투 기능을 향상시킵니다.

- 터빈 블레이드 코팅 : 제트 엔진의 침식 저항성 향상.

- 우주선 구성 요소 : 마이크로 테오 라이트 영향 및 우주 잔해를 견딜 수 있습니다.

5. 의료기구

텅스텐 카바이드의 생체 적합성 및 경도는 다양한 의료 응용에 적합합니다.

- 수술기구 : 메스 블레이드와 바늘 팁은 선명도를 유지합니다.

- 치과 용 드릴 : 치아 법랑질과 상아질의 정밀 절단.

- 정형 외과 임플란트 : 내마비 관절 교체.

텅스텐 카바이드 대 기타 단단한 재료

1. 다이아몬드

- 경도 : 다이아몬드 (10 개월) 대 WC (9–9.5 Moh).

- 유스 케이스 : 초고차 절단을위한 다이아몬드; 비용 효율적인 내구성을위한 WC.

2. 실리콘 카바이드 (sic)

- 경도 : SIC (9.5 MOHS) 대 WC (9-9.5 MOH).

- 열 안정성 : SIC는 고온 환경에서 뛰어납니다.

3. 티타늄

- 경도 : 티타늄 (6 개월) 대 WC (9 MOH).

- 내구성 : WC는 내마모성에서 티타늄을 능가합니다.

4. 입방 붕소 질화물 (CBN)

- 경도 : CBN (9.5 MOHS) 대 WC (9–9.5 MOH).

- 적용 : CBN은 화학적 안정성으로 인해 강화 강을 가공하는 데 선호됩니다.

5. Alumina (Al2O3)

- 경도 : Alumina (9 Mohs) 대 WC (9–9.5 Moh).

- 비용 : 알루미나는 더 경제적이지만 WC보다 덜 거칠다.

텅스텐 카바이드의 도전과 한계

탁월한 경도에도 불구하고 텅스텐 카바이드는 몇 가지 과제에 직면 해 있습니다.

1. Brittleness

높은 경도는 종종 증가 된 Brittleness와 관련이 있습니다. WC는 갑작스런 영향을받는 칩 또는 골절, 특히 저 코발트 등급에서는 칩 또는 골절을칩니다.

2. 비용

텅스텐은 비교적 희귀 금속으로 많은 대체 재료보다 WC가 더 비싸게 만듭니다.

3. 처리 어려움

WC의 경도가 높기 때문에 최종 제품에 도전하고 가공하는 것이 어려워지며 종종 전기 방전 가공 (EDM)과 같은 특수 기술이 필요합니다.

4. 환경 문제

텅스텐 마이닝 및 가공은 환경에 영향을 줄 수 있으며, WC 제품을 재활용하는 것은 지속 가능성에 필수적입니다.

텅스텐 카바이드 기술의 향후 개발

연구는 텅스텐 카바이드의 특성과 응용을 지속적으로 향상시킵니다.

1. 나노 구조화 된 WC

나노 결정 텅스텐 카바이드를 개발하면 강인성을 유지하면서 경도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

2. 복합 재료

WC와 다이아몬드 또는 CBN과 같은 다른 하드 재료를 결합하면 성능이 상승하게 개선 될 수 있습니다.

3. 고급 코팅

다층 코팅 및 새로운 증착 기술은 WC 도구 및 구성 요소의 표면 특성을 향상시키는 것을 목표로합니다.

4. 첨가제 제조

텅스텐 카바이드 부품의 3D 인쇄는 복잡한 형상 및 맞춤형 재료 특성을 허용 할 수 있습니다.

결론

텅스텐 카바이드의 비교할 수없는 경도는 조밀 한 육각 결정 구조와 최적화 된 제조 공정에서 비롯됩니다. MOHS 등급은 9-9.5이고 Vickers 경도는 최대 2,600 HV로 연마 적용에서 대부분의 금속과 세라믹을 능가합니다. 곡물 크기와 바인더 조정을 통한 강인성으로 경도의 균형을 유지하면 항공 우주, 광업 및 보석류와 같은 산업에 맞춤형 솔루션이 가능합니다. 기술이 발전함에 따라 Tungsten Carbide는 고성능 엔지니어링의 초석으로 남아 있으며, 앞으로도 더 큰 기능을 약속하는 연구가 진행중인 연구가 진행됩니다.

FAQ

1. 텅스텐 카바이드의 MOHS 경도는 무엇입니까?

텅스텐 카바이드는 MOHS 스케일에서 9-9.5를 차지하므로 스틸보다 어렵고 다이아몬드보다 약간 부드럽습니다.

2. 텅스텐 카바이드 경도는 어떻게 측정됩니까?

일반적인 방법으로는 Vickers (HV), Rockwell (HRA) 및 KNOOP 테스트가 있으며, 이는 다이아몬드 인테이터를 사용하여 저항을 평가합니다.

3. 탄수화물 스크래치 다이아몬드를 텅스텐 할 수 있습니까?

아니요. 다이아몬드 (10 개월)는 더 어렵고 탄산화물을 긁을 수 있지만 WC는 종종 경제성으로 인해 다이아몬드를 자르거나 광택시키는 데 사용됩니다.

4. 코발트 콘텐츠가 경도에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까?

코발트가 높을수록 WC 곡물 사이에 더 부드러운 바인더 매트릭스를 생성하여 경도가 줄어 듭니다. 저 코발트 등급 (3-6%)은 경도를 우선시합니다.

5. Tungsten Carbide는 소비자 제품에 사용됩니까?

예. 일반적인 응용 프로그램에는 보석류, 스마트 폰 진동 모터 및 고급 시계 구성 요소가 포함됩니다.

인용 :

[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[3] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-emplained/

[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/

[5] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-aninformative-guide

[6] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[7] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/

[8] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html

[9] https://www.retopz.com/57-frequely-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/

[10] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=2278

[11] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-is-tungsten-carbide

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[13] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide

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