Menu Kandungan
● Memahami Tungsten Carbide
>> Komposisi karbida tungsten
● Nikel vs Cobalt di Tungsten Carbide
>> Kelebihan karbida tungsten terikat nikel
● Aplikasi karbida tungsten
● Proses pembuatan
>> Langkah pembuatan terperinci
● Sifat karbida tungsten
● Pertimbangan Kesihatan
● Kesan alam sekitar
● Aplikasi perindustrian
>> 1. Industri Perlombongan
>> 2. Industri Minyak & Gas
>> 3. Aplikasi Aeroangkasa
● Aplikasi perubatan
● Produk pengguna
>> 1. Perhiasan
>> 2. Barang sukan
● Pertimbangan kesihatan berkembang
>> 1. Risiko kesihatan pekerjaan
>> 2. Langkah -langkah keselamatan
● Kesan alam sekitar berkembang
>> 1. Amalan mampan
● Kesimpulan
● Soalan Lazim (Soalan Lazim)
>> 1. Apa itu Tungsten Carbide?
>> 2. Adakah semua karbida tungsten mengandungi nikel?
>> 3. Apakah faedah menggunakan nikel ke atas kobalt di tungsten carbide?
>> 4. Adakah tungsten karbida selamat untuk kulit sensitif?
>> 5. Bolehkah Tungsten Carbide dikitar semula?
● Petikan:
Tungsten Carbide adalah bahan yang digunakan secara meluas untuk kekerasan dan ketahanan yang luar biasa. Ia terutamanya terdiri daripada tungsten (W) dan karbon (c) dalam nisbah 1: 1, membentuk kompaun kimia tungsten carbide (WC). Walau bagaimanapun, persoalan sama ada karbida tungsten mengandungi nikel adalah penting untuk memahami komposisi, sifat, dan aplikasinya. Artikel ini menyelidiki butir -butir yang mengelilingi Tungsten Carbide, kandungan nikel yang berpotensi, dan implikasi untuk pelbagai industri.
Memahami Tungsten Carbide
Tungsten Carbide adalah bahan keras dan padat yang menggabungkan atom tungsten dan karbon. Ia terkenal dengan kekerasannya, ranking antara 8.5 hingga 9.5 pada skala Mohs, menjadikannya salah satu bahan paling sukar yang ada. Kekerasan ini menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam alat pemotongan, jentera perindustrian, dan perhiasan.
Komposisi karbida tungsten
- Komposisi asas: Tungsten carbide terdiri daripada bahagian yang sama tungsten dan atom karbon.
- Karbida simen: Dalam banyak aplikasi, karbida tungsten digabungkan dengan logam pengikat untuk membentuk apa yang dikenali sebagai karbida simen. Logam pengikat yang paling biasa adalah kobalt (CO) dan nikel (NI).
- Kandungan nikel: Nikel boleh hadir dalam formulasi tungsten karbida, terutamanya apabila ia digunakan sebagai pengikat bukan kobalt. Komposisi biasa berkisar antara 70% hingga 94% tungsten carbide dan 6% hingga 30% nikel, bergantung kepada aplikasi tertentu dan sifat yang dikehendaki.
Nikel vs Cobalt di Tungsten Carbide
Pilihan antara nikel dan kobalt sebagai pengikat di karbida tungsten memberi kesan kepada sifat bahan.
| Harta |
karbida tungsten karbida |
tungsten karbida |
| Pakai rintangan |
Cemerlang |
Sangat bagus |
| Rintangan kakisan |
Lebih baik dalam persekitaran yang menghakis |
Baik tetapi kurang daripada nikel |
| Kemuluran |
Lebih tinggi |
Lebih rendah |
| Kos |
Umumnya lebih tinggi |
Umumnya lebih rendah |
Kelebihan karbida tungsten terikat nikel
1. Rintangan kakisan: karbida tungsten terikat nikel mempamerkan rintangan unggul kepada kakisan berbanding dengan versi terikat kobalt. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi dalam persekitaran yang keras seperti pemprosesan kimia dan aplikasi marin.
2. Kemuluran: Nikel memberikan kemuluran yang lebih besar kepada bahan komposit, mengurangkan kelembutan dan meningkatkan ketangguhan di bawah keadaan kesan.
3. Ciri-ciri Hypoallergenic: Untuk aplikasi perhiasan, cincin karbida tungsten terikat nikel sering dipasarkan sebagai alternatif hypoallergenic untuk cincin terikat kobalt, yang boleh menyebabkan reaksi alergi dalam individu sensitif.
Aplikasi karbida tungsten
Ciri -ciri unik Tungsten Carbide menjadikannya berharga di pelbagai industri:
- Alat pemotongan: Digunakan secara meluas dalam alat pemesinan kerana kekerasan dan rintangan haus.
- Peralatan Perlombongan: Digunakan dalam bit gerudi dan alat lain yang mesti menahan keadaan yang melampau.
- Perhiasan: Popular untuk band perkahwinan dan cincin fesyen kerana rintangan dan ketahanannya.
- Jentera Perindustrian: Digunakan dalam komponen yang memerlukan rintangan haus yang tinggi.
Proses pembuatan
Pengeluaran karbida tungsten biasanya melibatkan langkah -langkah berikut:
1. Sintesis: Serbuk logam tungsten dicampur dengan karbon pada suhu tinggi (1400-2000 ° C) untuk membentuk serbuk tungsten karbida.
2. Binder tambahan: logam pengikat (nikel atau kobalt) ditambah ke serbuk tungsten karbida.
3. Sintering: Campuran dipadatkan dan dipanaskan untuk membentuk komponen pepejal melalui sintering, di mana pengikat mencairkan dan mengikat zarah karbida tungsten bersama -sama.
4. Pemprosesan Akhir: Bahan sintered mungkin menjalani pemprosesan selanjutnya seperti pengisaran atau salutan untuk meningkatkan sifatnya.
Langkah pembuatan terperinci
- Pencampuran bahan: Kualiti serbuk tungsten karbida bergantung kepada keseragaman campuran serbuk tungsten dan karbon hitam. Sekiranya campuran tidak sekata, bahan yang tidak bereaksi mungkin kekal selepas diproses.
- Proses karburisasi: Ini berlaku dalam relau tiub karbon grafit pada suhu antara 1300 ° C hingga 1600 ° C, bergantung kepada keperluan saiz zarah.
- Pengilangan Bola: Proses ini membantu mencapai pengedaran saiz zarah seragam yang diperlukan untuk sintering yang berkesan.
- Keadaan sintering: Sintering biasanya berlaku di bawah vakum atau atmosfera gas lengai untuk mengelakkan pengoksidaan pada suhu sekitar 1500 ° C.
Sifat karbida tungsten
Tungsten Carbide mempunyai beberapa sifat penting yang menyumbang kepada penggunaannya yang meluas:
- Kekerasan Tinggi: Berdiri kira -kira 9 hingga 9.5 pada skala Mohs.
- Ketumpatan tinggi: Kira -kira dua kali ganda keluli, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan berat badan yang besar tanpa pukal.
- Kestabilan terma: mengekalkan kekuatan pada suhu tinggi sehingga kira-kira 1500 ° C dalam atmosfera yang tidak mengoksida.
- Pakai Rintangan: Pameran memakai rintangan sehingga 100 kali lebih lama daripada keluli di bawah keadaan kasar.
Pertimbangan Kesihatan
Walaupun Tungsten Carbide sendiri tidak dianggap berbahaya, pendedahan kepada nikel atau kobalt boleh menimbulkan risiko kesihatan:
- Reaksi Alergi: Sesetengah individu mungkin mengalami alahan kulit akibat kandungan nikel dalam perhiasan.
- Isu Pernafasan: Penyedutan habuk dari pemesinan karbida tungsten boleh menyebabkan masalah pernafasan jika tidak diuruskan dengan betul.
Kesan alam sekitar
Kesan alam sekitar pengeluaran karbida tungsten termasuk pertimbangan yang berkaitan dengan amalan perlombongan untuk bijih tungsten dan potensi bahaya kesihatan yang berkaitan dengan pendedahan habuk semasa proses pembuatan. Usaha sedang dibuat dalam industri untuk mengurangkan kesan -kesan ini melalui protokol keselamatan yang lebih baik dan amalan kitar semula untuk bahan -bahan sekerap.
Aplikasi perindustrian
1. Industri Perlombongan
Tungsten Carbide memainkan peranan penting dalam operasi perlombongan kerana keupayaannya untuk menahan keadaan yang melampau:
- Bit bit: Digunakan secara meluas dalam peralatan penggerudian batu kerana keupayaan mereka untuk menembusi permukaan keras dengan cekap.
- Alat pemotongan: Digunakan dalam pelbagai alat pemotongan yang direka untuk operasi perlombongan di mana ketahanan adalah yang paling utama.
- Pakai bahagian: Komponen seperti muncung atau pelapik dibuat dari karbida tungsten kerana rintangan haus yang tinggi terhadap bahan -bahan kasar yang ditemui semasa aktiviti perlombongan.
2. Industri Minyak & Gas
Dalam operasi penggerudian minyak:
- Bit Bor: Bit gerudi karbida tungsten disukai kerana keupayaan mereka untuk memotong formasi geologi yang sukar sambil mengekalkan integriti struktur.
- Alat Downhole: Pelbagai alat downhole menggunakan karbida bersatu kerana kekuatan mereka di bawah keadaan tekanan tinggi yang dihadapi semasa operasi penggerudian.
- Komponen pam: Bahagian yang terdedah kepada cecair kasar mendapat manfaat daripada sifat tahan haus karbida tungsten.
3. Aplikasi Aeroangkasa
Dalam Kejuruteraan Aeroangkasa:
- Komponen enjin: Komponen suhu tinggi mendapat manfaat daripada kestabilan terma yang ditawarkan oleh karbida tungsten.
-Komponen gear pendaratan: Digunakan dalam sistem gear pendaratan di mana nisbah kekuatan-ke-berat adalah penting.
- Sistem Perlindungan Thermal: Digunakan dalam sistem perlindungan terma kerana keupayaan mereka untuk menahan suhu yang melampau tanpa merendahkan.
Aplikasi perubatan
Biokompatibiliti Tungsten Carbide menjadikannya sesuai untuk instrumen perubatan:
- Instrumen Pembedahan: Alat pemotongan ketepatan yang digunakan dalam pembedahan mendapat manfaat daripada kekerasan dan ketajaman yang disediakan oleh karbida tungsten.
- Alat pergigian: Latihan pergigian yang dibuat dari bahan ini membolehkan pemotongan tepat sambil meminimumkan ketidakselesaan pesakit.
- Implan: Implan tertentu menggunakan karbida disatuk kerana ketahanan dan keserasiannya dengan tisu biologi.
Produk pengguna
Di luar penggunaan perindustrian:
1. Perhiasan
Cincin Tungsten telah mendapat populariti kerana rayuan estetika mereka digabungkan dengan faedah praktikal:
- Ketahanan: Mereka menentang menggaru lebih baik daripada logam tradisional seperti emas atau perak.
- Pelbagai: Tersedia dalam pelbagai gaya, kemasan (termasuk digilap atau disikat), warna (seperti hitam atau emas), menjadikannya pilihan serba boleh untuk band perkahwinan atau cincin fesyen.
- Kemampuan: Berbanding dengan logam berharga seperti platinum atau emas sambil menawarkan rayuan estetika yang sama dengan kos yang lebih rendah.
2. Barang sukan
Dalam peralatan sukan:
- Kelab Golf: Berat Tungsten meningkatkan prestasi dengan menyediakan keseimbangan optimum tanpa menambah pukal yang ketara.
- Gewang memancing: Gewang memancing tahan lama yang diperbuat daripada tungsten menawarkan jarak pemutus yang sangat baik sambil menahan kakisan dari pendedahan air masin.
- Kutub ski: Menggunakan bahan ringan namun kuat meningkatkan prestasi semasa aktiviti ski tanpa menjejaskan ketahanan.
Pertimbangan kesihatan berkembang
Walaupun risiko pendedahan wujud terutamanya semasa proses pembuatan yang melibatkan penjanaan habuk:
1. Risiko kesihatan pekerjaan
Pekerja yang terlibat dalam operasi pengisaran atau pemesinan mungkin menghadapi masalah pernafasan jika langkah perlindungan yang betul tidak diikuti:
- Pendedahan kronik boleh menyebabkan hasil kesihatan yang berpotensi teruk termasuk fibrosis pulmonari atau kanser paru -paru yang berkaitan dengan penyedutan zarah halus yang mengandungi kobalt atau nikel [13] [18].
2. Langkah -langkah keselamatan
Majikan harus melaksanakan protokol keselamatan yang ketat:
1. Gunakan sistem pengudaraan ekzos tempatan dengan berkesan.
2. Menyediakan Peralatan Perlindungan Peribadi (PPE) termasuk pernafasan yang direka khusus untuk penapisan bahan partikulat.
3. Sesi latihan biasa mengenai amalan pengendalian yang selamat harus wajib dalam tempat kerja yang berurusan dengan bahan -bahan ini [40].
Kesan alam sekitar berkembang
Jejak alam sekitar yang berkaitan dengan operasi perlombongan juga harus dipertimbangkan ketika menilai faktor-faktor kemampanan yang berkaitan dengan khusus ke arah sumber bahan mentah yang diperlukan untuk menghasilkan aloi berprestasi tinggi seperti yang mengandungi karbida simen [33].
1. Amalan mampan
Usaha yang bertujuan untuk mengurangkan kerosakan ekologi termasuk:
1. Melaksanakan program kitar semula yang direka khusus di sekitar bahan -bahan sekerap yang dijana semasa proses pembuatan [15].
2. Menggunakan teknik pengekstrakan mesra alam yang meminimumkan kemusnahan habitat sambil memaksimumkan kadar pemulihan sumber [18].
3. Melabur dalam penyelidikan yang memberi tumpuan kepada pembangunan pengikat alternatif yang mengurangkan pergantungan kepada logam yang dikenali kerana menyebabkan reaksi alahan di kalangan pengguna sementara masih mengekalkan piawaian prestasi yang dijangkakan dari formulasi tradisional [19].
Kesimpulan
Ringkasnya, karbida tungsten boleh mengandungi nikel bergantung kepada perumusannya sebagai komposit simen dengan sama ada nikel atau kobalt sebagai pengikat. Tungsten Carbide terikat nikel menawarkan kelebihan seperti rintangan kakisan dan kemuluran yang lebih baik, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi dari alat perindustrian ke perhiasan.
Oleh kerana industri terus mencari bahan -bahan yang memberikan ketahanan dan prestasi di bawah keadaan yang melampau, memahami komposisi tungsten carbide -termasuk kandungan nikel yang berpotensi -kekal penting untuk memilih bahan yang tepat untuk aplikasi tertentu.
Soalan Lazim (Soalan Lazim)
1. Apa itu Tungsten Carbide?
Tungsten Carbide adalah sebatian keras yang diperbuat daripada bahagian yang sama tungsten dan atom karbon, yang dikenali dengan kekerasan yang luar biasa dan rintangan haus.
2. Adakah semua karbida tungsten mengandungi nikel?
Tidak, tidak semua karbida tungsten mengandungi nikel; Ia juga boleh terikat dengan kobalt. Pilihan bergantung kepada sifat yang dikehendaki untuk aplikasi tertentu.
3. Apakah faedah menggunakan nikel ke atas kobalt di tungsten carbide?
Nikel memberikan rintangan kakisan yang lebih baik, kemuluran yang lebih tinggi, dan sifat hypoallergenic berbanding kobalt.
4. Adakah tungsten karbida selamat untuk kulit sensitif?
Cincin karbida tungsten berkualiti tinggi dengan pengikat nikel umumnya dianggap hypoallergenic; Walau bagaimanapun, mereka yang mempunyai kobalt boleh menyebabkan tindak balas alergi.
5. Bolehkah Tungsten Carbide dikitar semula?
Ya, karbida tungsten dapat dikitar semula dengan berkesan, membolehkan alat-alat yang sudah haus atau bahan sekerap akan ditebus semula dan digunakan semula.
Petikan:
[1] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157
[2] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[3] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-carbide-nickel-magnetic-non-magnetis-zzbettercarbide
[4] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
[5] https://int-enviroguard.com/blog/tungsten-carbide-exposure-are-your-workers-at-risk/
[6] https://engaged.robbinsbrothers.com/benefits-of-mens-tungsten-carbide-rings-and-wedding-bands
[7] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[8] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-625-n06625-na21/tungsten-carbide-wc
[9] https://www.larsonjewelers.com/pages/the-pros-cons-of-tungsten-carbide-rings
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.makeitfrom.com/compare/nickel-alloy-718-n07718-na51/tungsten-carbide-wc
[12] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03chapter3.pdf?sequence=4
[13] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/
[14] https://www.copperbeardjewelry.com/en-jp/blogs/learn-about-rings/what you-sknow-about-tungsten-jewelry-the-benefits-and-what-hakes-special
[15] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[16] https://www.thermalspray.com/how-to-distinguish-real-tungsten-carbide-from-fakes/
[17] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide/manufacturing-process
[18] https://patient.info/doctor/tungsten-poisoning
[19] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
[20] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
[21] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-our-culture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-coatings-and-their-uses
[22] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[23] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc2679595/
[24] https://www.justmensrings.com/blogs/justmensrings/what-are-the-benefits-of-tungsten-carbide-rings
[25] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[26] https://www.oerlikon.com/ecoma/files/dsm-0398.1_wc10ni5cr_aggsint.pdf?download=true
[27] https://www.hmtg.de/en/was-ist-hartmetall/bearbeitung-von-hartmetall/
[28] https://www.ipsceramics.com/wp-content/uploads/2022/01/hsds-14-tungsten-carbide-issue-1.pdf
[29] https://modgents.com/blogs/ringsandthings/tungsten-rings-pros-and-cons
[30] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
[31] https://hghouston.com/discussion-forums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating
[32] https://www.youtube.com/watch?v=0QRYNZJ_LZ4
[33] https://wwwn.cdc.gov/tsp/toxfaqs/toxfaqsdetails.aspx?faqid=805&toxid=157
[34] https://www.bengarelick.com/blogs/news/tungsten-wedding-rings
[35] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[36] https://www.everything-wedding-rings.com/how-can-you-tell-between-tungsten-cobalt-and-tungsten-nickel-rings.html
[37] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[38] https://www.marthastewart.com/7900660/pros-cons-of-tungsten-wedding-bands
[39] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making-tungsten-carbide-cutting-tools/
[40] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-tungsten-carbide-2
