컨텐츠 메뉴
● 텅스텐 카바이드 이해
>> 화학 성분 및 구조
>> 물리적 특성
● 용융점에 영향을 미치는 요인
>> 1. 바인더 구성
>> 2. 입자 크기와 순도
>> 3. 산화 저항
● 높은 융점을 활용하는 산업 응용 분야
>> 1. 절단 및 드릴링 도구
>> 2. 광업 및 석유 탐사
>> 3. 항공 우주 구성 요소
>> 4. 내마모 코팅
>> 5. 자동차 혁신
● 고온 처리의 도전
>> 1. 소결 기술
>> 2. 가공 어려움
>> 3. 환경 및 비용 문제
● 혁신과 미래 방향
>> 1. Binderless Tungsten 카바이드 (BTC)
>> 2. 첨가제 제조
>> 3. 나노 구조화 된 코팅
● 결론
● FAQ
>> 1. Tungsten Carbide의 녹는 점은 다이아몬드와 어떻게 비교됩니까?
>> 2. 텅스텐 카바이드가 고온에 장기간 노출 될 수 있습니까?
>> 3. 왜 코발트가 탄스틴 탄화물에 첨가됩니까?
>> 4. 텅스텐 카바이드 재활용이 가능합니까?
>> 5. 텅스텐 카바이드가 집 화재에 녹습니까?
● 인용 :
텅스텐 카바이드 (WC)는 탁월한 경도, 내마모성 및 열 안정성으로 유명한 가장 강력한 산업 재료 중 하나입니다. 항공 우주, 광업, 제조 및 보석에 걸친 응용 분야에서 물리적 특성, 특히 녹는 점을 이해하는 것은 극한 환경에서의 사용을 최적화하는 데 중요합니다. 이 기사는 녹는 점을 탐구합니다 텅스텐 카바이드 , 산업 응용에 대한 영향,이 놀라운 자료에 대한 일반적인 질문에 대한 답변.
텅스텐 카바이드 이해
화학 성분 및 구조
텅스텐 카바이드는 1 : 1 화학 물론 비율로 텅스텐 (W) 및 탄소 (C) 원자에 의해 형성된 세라믹 화합물이다. 육각형 결정 구조는 특별한 경도 (MOHS 척도에서 8.5–9.0)와 밀도 (~ 15.6 g/cm³) [1]에 기여합니다. 대부분의 산업 등급의 텅스텐 카바이드에는 코발트 (CO) 또는 니켈 (NI)과 같은 금속 바인더가 포함되어있어 강인성과 연성을 향상시킵니다 [16].
물리적 특성
- 용융점 : 2,785–2,830 ° C (5,045–5,126 ° F) [1].
- 끓는점 : ~ 6,000 ° C (10,830 ° F) [1].
- 열전도율 : 84–120 W/M · K, 효율적인 열 소산을 가능하게한다 [6].
- 압축 강도 : 6,000 MPa, 대부분의 금속을 능가한다 [6].
순수한 텅스텐 (용융점 : 3,422 ° C)과 비교하여, 텅스텐 카바이드는 복합 구조로 인해 용융점이 낮습니다. 그러나 내마모성과 열 안정성에서 강철과 티타늄보다 성능이 우수합니다 [11].
용융점에 영향을 미치는 요인
1. 바인더 구성
코발트 또는 니켈의 첨가는 용융점을 약간 감소 시키지만 골절 내성을 향상시킵니다. 예를 들어, 코발트 결합 WC는 소결 동안 ~ 1,500 ℃에서 용융된다 [5]. 바인더 함량은 또한 산화 저항에 영향을 미칩니다. 높은 코발트 농도는 높은 온도에서 더 빠르게 저하된다 [15].
2. 입자 크기와 순도
낮은 온도에서는 초경량 텅스텐 카바이드 분말 (<1 µm) 소결이지만 곡물 성장을 피하기 위해 정확한 제어가 필요합니다 [23]. 밀링 중에 도입 된 철 또는 유기 잔류 물과 같은 불순물은 구조를 불안정화하여 다공성 또는 균열과 같은 결함을 초래할 수 있습니다 [49].
3. 산화 저항
600 ℃에서, 텅스텐 카바이드는 공기 중에 산화되어 트라이 산화 텅스텐 (WO₃) 및 이산화탄소 (CO₂)를 형성한다. 이것은 산소가 풍부한 고온 환경에서의 사용을 제한한다 [5] [25]. 보호 코팅 또는 불활성 가스 환경은 종종 중요한 응용 분야에서 산화를 완화해야합니다 [44].
높은 융점을 활용하는 산업 응용 분야
1. 절단 및 드릴링 도구
드릴 비트 및 선반에 대한 텅스텐 카바이드 팁은 1,000 ° C를 초과하는 온도에서도 선명도를 유지하여 고속 가공의 마모가 줄어 듭니다 [10]. 경도는 강철, 티타늄 및 복합재와 같은 재료의 정밀 절단을 허용하여 표면 마감을 달성하여 최대 0.1 µm [13].
텅스텐 카바이드 드릴 비트
2. 광업 및 석유 탐사
WC 코팅 된 드릴 헤드와 분쇄 장비는 심한 지구 드릴링의 연마성 암석과 극도의 압력을 견뎌냅니다 [2]. 석유 및 가스 산업에서는 탄화물 코팅 된 밸브와 펌프 구성 요소가 최대 500 ° C의 온도에서 안정적으로 작동하지만 더 높은 온도는 산화로 인한 분해 위험을 위험에 빠뜨립니다 [5] [46].
3. 항공 우주 구성 요소
터빈 블레이드 및 엔진 부품은 제트 엔진에서 최대 1,800 ° C까지 텅스텐 카바이드 탁월한 온도를 코팅했습니다 [2]. 재료의 열 안정성은 재사용 가능한 우주선 구성 요소에 중요한 빠른 난방-냉각 사이클 동안 최소 변형을 보장합니다 [46].
4. 내마모 코팅
고속 산소 연료 (HVOF) 스프레이는 산업 기계에 텅스텐 카바이드 코팅을 적용하여 성분 수명을 3-5 배까지 연장합니다 [44]. 예를 들어, WC로 코팅 된 제지 공장 롤러는 코팅되지 않은 강철에 비해 10 배 더 긴 서비스 수명을 나타냅니다 [14].
5. 자동차 혁신
탄화물 스터드 스노우 타이어 및 고성능 엔진 부품 (예 : 크랭크 샤프트, 볼 조인트)은 극한 온도에서 WC의 내마모성을 활용합니다 [43] [48]. 재활용 텅스텐 카바이드는 내구성을 유지하면서 비용을 줄이는 데 점점 더 많이 사용됩니다 [43].
고온 처리의 도전
1. 소결 기술
텅스텐 카바이드 분말은 액체상 소결을 사용하여 1,400-1,600 ° C에서 압축되고 소결됩니다. 코발트는 바인더 역할을하여 조밀하고 응집력있는 구조를 형성한다 [47]. 그러나, 곡물 성장없이 전체 밀도를 달성하는 것은 빠른 확산 속도로 인해 초음파 분말 (<100 nm)의 경우 여전히 어려운 일이다 [51].
2. 가공 어려움
경도로 인해 WC는 다이아몬드 도구로만 자르거나 연마 할 수 있습니다 [24]. 전기 방전 가공 (EDM) 또는 레이저 절단은 대안이지만 기존의 방법에 비해 생산 비용을 30-50% 증가시킨다 [28] [50].
3. 환경 및 비용 문제
텅스텐 추출 및 재활용은 코발트 잔류 물 및 COS 배출을 포함한 오염 물질을 생성한다 [48]. 엄격한 규제와 원자재 비용 상승은 BTC (Binderless Tungsten Carbide) 기술과 같은 지속 가능한 생산 방법에 대한 수요를 주도합니다 [47].
혁신과 미래 방향
1. Binderless Tungsten 카바이드 (BTC)
BTC는 코발트 바인더를 제거하여 고온 안정성과 부식 저항성을 향상시킵니다. 그러나 밀도가 높은 구조를 달성하려면 SPS (Spark Plasma Sintering)와 같은 고급 소결 기술이 필요하며, 이는 기존의 방법에 비해 처리 시간을 80% 감소시킨다 [47].
2. 첨가제 제조
텅스텐 카바이드의 3D 인쇄는 이전에 분말 야금으로 달성 할 수없는 복잡한 형상 (예 : 내부 냉각 채널)을 가능하게합니다 [52]. 도전에는 분말 흐름성 최적화 및 인쇄 부품의 다공성 최소화가 포함됩니다 [48].
3. 나노 구조화 된 코팅
나노 결정질 WC 코팅 (<100 nm 곡물 크기)은 경도를 20%, 내마모성을 35% 향상시켜 항공 우주 및 의료 성분의 수명을 연장합니다 [44] [51].
결론
텅스텐 카바이드의 용융점 2,785–2,830 ° C는 열 복원력과 기계적 강도가 필요한 응용 분야에서 필수 불가결하게 만듭니다. 순수한 텅스텐의 극한 내열 저항과 일치 할 수는 없지만 복합 구조는 경도의 실용성을 균형을 유지합니다. 소결, 첨가제 제조 및 나노 구조화 된 코팅의 혁신은 항공 우주, 에너지 및 제조에서의 사용을 계속 확대하여 현대 산업의 초석으로서의 역할을 강화합니다.
FAQ
1. Tungsten Carbide의 녹는 점은 다이아몬드와 어떻게 비교됩니까?
다이아몬드는 ~ 3,600 ° C에서 승화되며 WC의 용융점보다 높습니다. 그러나, WC는 산업 도구에 대해 덜 취성하고 비용 효율적이다 [6] [30].
2. 텅스텐 카바이드가 고온에 장기간 노출 될 수 있습니까?
예, 그러나 비활성 환경에서만. 600 ℃ 이상의 산화는 특성을 분해한다 [5] [25].
3. 왜 코발트가 탄스틴 탄화물에 첨가됩니까?
코발트 (6-12%)는 바인더 역할을하여 강인성을 향상시키고 소결 온도를 줄입니다 [15] [49].
4. 텅스텐 카바이드 재활용이 가능합니까?
예. 스크랩 WC는 화학적 또는 기계적 공정을 통해 재생되어 폐기물을 줄입니다 [7] [43].
5. 텅스텐 카바이드가 집 화재에 녹습니까?
전형적인 주택 화재는 ~ 1,100 ° C에 도달하며 WC의 용융점보다 훨씬 낮습니다 [6] [55].
인용 :
[1] https://www.samaterials.com/content/application-of-tungsten-in-modern-industry.html
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide-powder
[4] https://www.ctia.com.cn/en/news/37034.html
[5] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-temperature-limit-of-industrial-tungsten-carbide-coated-rollers
[6] https://www.retopz.com/57-frequently-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[7] https://www.tungstenworld.com/pages/faq
[8] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tungsten-carbide/
[9] https://titanintl.com/projects/tungsten-carbide/
[10] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
[11] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[12] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[13] https://pistentool.fr/what-is-tungsten-carbide-and- applications/
[14] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
[15] https://www.samaterials.com/tungsten-carbide-cobalt-an-overview.html
[16] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[17] https://almonty.com/tungsten-history/
[18] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=1203
[19] https://int-enviroguard.com/blog/tungsten-carbide-exposure-emor-lorkers-at-risk/
[20] https://www.reddit.com/r/3dprinting/comments/sirbv4/issues_extruding_with_tungsten_carbide/
[21] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/carbide-defects.html
[22] http://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=160296
[23] https://www.linkedin.com/pulse/common-problems-romeason-compacting-tungsten-carbide-shijin-lei
[24] https://industrialmetalservice.com/metal-university/the-challenges-of-tungsten-machining/
[25] http://news.chinatungsten.com/en/tungsten-video/46-tungsten-news-en/tungsten-information/103284-ti-13048.html
[26] https://ojs.bonviewpress.com/index.php/aaes/article/view/915
[27] https://www.calnanocorp.com/nanotechnologies-news-corner/precision-redefined-tho-ole-of-tungsten-carbide-in-industry
[28] https://yizemould.ru/en/problems-and-innovaczii-v-obrabotke-detalej-karbida-volframa/
[29] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-market-future-trends-solutions-industry-fib5f/
[30] https://consolidatedresources.com/blog/10-facts-about-tungsten-carbide/
[31] https://www.tungstenringscenter.com/faq
[32] https://www.bladeforums.com/threads/tungsten-carbide-question.524307/
[33] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
[34] https://www.eng-tips.com/threads/question-gregarding-tungsten-carbide-brazing.293005/
[35] https://www.menstungstenonline.com/frequently-asked-questions.html
[36] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-vs-tungsten-carbide-in-tool--in-tool--lealm.336544/
[37] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[38] https://unbreakableman.co.za/pages/all-about-tungsten-carbide-faq
[39] https://tuncomfg.com/about/faq/
[40] https://www.reddit.com/r/metallurgy/comments/ub4dg9/question_about_tungsten_carbide_toxicity/
[41] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about-tungsten
[42] https://www.linkedin.com/pulse/five-tungsten-carbide-application-linda-tian
[43] https://www.carbide-usa.com/use-tungsten-carbide-automotive-industry/
[44] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-coating-cormernial-guide/
[45] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[46] https://www.carbide-usa.com/tungsten-carbide-in-the-aerospace-industry/
[47] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc7770855/
[48] https://www.carbide-products.com/blog/machining-tungsten-carbide/
[49] https://patents.google.com/patent/us4356034a/en
[50] https://www.mtb2b.tw/en/articles/182
[51] https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=a6358a8974def1c11d50ef3732cf6f2813f7181b
[52] https://www.carbide-part.com/blog/machining-tungsten-carbide/
[53] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[54] http://www.machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
[55] https://tungstentitans.com/pages/faqs
[56] https://www.tungstenrepublic.com/tungsten-carbide-rings-faq.html
[57] https://eternaltungsten.com/frequently-asked-questions-faqs
[58] https://www.tungstenringsco.com/faq
