Inhoudsmenu
● Inleiding tot wolfraam en wolfraamcarbide
>> Wat is wolfraam?
>> Wat is Tungsten Carbide?
● Samenstelling en structuur
● Fysieke en mechanische eigenschappen
>> Hardheid
>> Dikte
>> Smeltpunt
>> Thermische en elektrische geleidbaarheid
>> Taaiheid en brosheid
● Productieprocessen
>> Wolfraamproductie
>> Tungsten carbide -productie
● Toepassingen
>> Tungsten gebruikt
>> Tungsten carbide gebruikt
● Kostenvergelijking
● Overwegingen voor het milieu en veiligheid
● Samenvatting Tabel: wolfraam versus wolfraamcarbide
● Conclusie
● Veelgestelde vragen (veelgestelde vragen)
>> 1. Wat is het belangrijkste verschil tussen wolfraam en wolfraamcarbide?
>> 2. Kan wolfraamcarbide worden gebruikt voor elektrische toepassingen zoals wolfraam?
>> 3. Waarom is wolfraamcarbide zoveel moeilijker dan wolfraam?
>> 4. Is wolfraamcarbide duurder dan wolfraam?
>> 5. Zijn wolfraam en wolfraamcarbide veilig om te hanteren?
● Citaten:
Wolfraam en Wolfraamcarbide zijn twee materialen die vaak samen worden genoemd vanwege hun gerelateerde namen en gedeeld element, wolfraam. Ze verschillen echter aanzienlijk in samenstelling, fysieke eigenschappen, hardheid, toepassingen en kosten. Dit artikel onderzoekt deze verschillen in diepte en biedt een uitgebreid begrip van de unieke kenmerken en toepassingen van elk materiaal.
Inleiding tot wolfraam en wolfraamcarbide
Wat is wolfraam?
Wolfraam (chemisch symbool W, atoomnummer 74) is een puur metaalelement dat bekend staat om zijn uitzonderlijke dichtheid, hardheid en het hoogste smeltpunt van alle metalen bij 3.422 ° C (6.192 ° F). Het is een grijsachtig wit metaal met uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid en is zeer bestand tegen corrosie en slijtage. Wolfraam wordt van nature aangetroffen in mineralen zoals Wolframite en Scheelite en wordt geëxtraheerd door complexe raffinageprocessen.
Wat is Tungsten Carbide?
Tungsten carbide (chemische formule WC) is een chemische verbinding gevormd door het combineren van wolfraam- en koolstofatomen in een verhouding van ongeveer 1: 1. Het is een keramische metaalcomposiet (cermet) vaak gemengd met een metalen bindmiddel zoals kobalt om de taaiheid te verbeteren. Tungsten Carbide staat bekend om zijn extreme hardheid, en rangschikt 9 tot 9,5 op de MOHS -schaal, de tweede alleen voor Diamond. Het wordt gesynthetiseerd door een poedermetallurgie -proces en wordt veel gebruikt in industriële toepassingen die slijtvastheid vereisen.
en
| structuurmateriaal |
Samenstellingsstructuur |
Samenstelling |
| Wolfraam |
Puur element (W) |
Lichaamsgerichte kubieke (BCC) metaal |
| Wolfraamcarbide |
Verbinding van wolfraam en koolstof (WC), vaak met kobaltbinder |
Zeshoekige kristal keramische metaal composiet |
Tungsten is een metaal met één element, terwijl wolfraamcarbide een verbinding is met koolstofatomen verbonden met wolfraam, waardoor een zeer harde keramiekachtige structuur wordt gevormd. De toevoeging van koolstof en bindmiddelen zoals kobalt geeft wolfraamcarbide zijn unieke eigenschappen, verschillend van zuivere wolfraam.
Fysieke en mechanische eigenschappen
Hardheid
- wolfraam: hard metaal met MOHS -hardheid van ongeveer 7,5 tot 8, vergelijkbaar met gehard staal.
- Tungsten Carbide: extreem hard, met Mohs Hardheid van 9 tot 9,5, rivaliserende diamant.
Dit verschil in hardheid betekent dat wolfraamcarbide veel andere materialen kan snijden of verslijten, waaronder wolfraam zelf, waardoor het ideaal is voor snijgereedschap en schuurmiddelen.
Dikte
- wolfraam: zeer dicht metaal, dichtheid ongeveer 19,3 g/cm³, zwaarder dan lood en ijzer.
- wolfraamcarbide: iets minder dicht dan wolfraam, ongeveer 15,6 tot 15,7 g/cm³, maar nog steeds veel zwaarder dan staal.
De hoge dichtheid van beide materialen draagt bij aan het gebruik ervan in toepassingen die massa in een klein volume vereisen, zoals contragewichten en pantser-piercingprojectielen.
Smeltpunt
- wolfraam: hoogste smeltpunt van enig metaal bij 3.422 ° C (6.192 ° F).
- wolfraamcarbide: hoog smeltpunt van ongeveer 2.870 ° C (5.198 ° F), lager dan wolfraam maar nog steeds zeer hoog.
Het smeltpuntverschil weerspiegelt hun verschillende atoombinding. De metalen bindingen van Tungsten vereisen meer energie om te breken dan de covalente bindingen in wolfraamcarbide.
Thermische en elektrische geleidbaarheid
- wolfraam: uitstekende thermische geleidbaarheid (~ 173 w/m · k) en goede elektrische geleidbaarheid.
- wolfraamcarbide: goede thermische geleidbaarheid (ongeveer 110 w/m · k) maar lagere elektrische geleidbaarheid in vergelijking met wolfraam.
De superieure elektrische geleidbaarheid van Tungsten maakt het waardevol in elektrische contacten en filamenten, terwijl de lagere geleidbaarheid van Tungsten Carbide het gebruik ervan in elektrische toepassingen beperkt.
Taaiheid en brosheid
- wolfraam: meer ductiel en minder bros, betere impactweerstand.
- wolfraamcarbide: zeer hard maar bros, vatbaar voor chippen of breken onder zware impact.
Deze brosheid vereist dat wolfraamcarbide -gereedschap zorgvuldig wordt gebruikt, vaak met ondersteuning of in samengestelde vormen om breuk te voorkomen.
Productieprocessen
Wolfraamproductie
Wolfraam wordt geëxtraheerd uit ertsen zoals wolframiet en scheeliet door een reeks chemische processen waarbij roosteren, uitloging en reductie betrokken zijn. Het gezuiverde wolfraampoeder wordt vervolgens geconsolideerd door sinteren of gesmolten en in vormen gegoten. Vanwege het hoge smeltpunt wordt wolfraam vaak verwerkt door poedermetallurgie in plaats van smelten.
Tungsten carbide -productie
Wolfraamcarbide wordt geproduceerd door wolfraampoeder te combineren met koolstof zwart en het mengsel in een waterstofatmosfeer te combineren bij 1.400 - 1.600 ° C. Dit proces, carburisatie genoemd, vormt de WC -verbinding. Het poeder wordt vervolgens gemengd met een kobaltbinder en gesinterd onder hoge druk en temperatuur om dichte, harde delen te produceren.
Toepassingen
Tungsten gebruikt
- Elektrische filamenten: het hoge smeltpunt van wolfraam en elektrische geleidbaarheid maken het ideaal voor gloeilampfilamenten en verwarmingselementen.
- Legeringen: toegevoegd aan staal en andere metalen om de hardheid en hittebestendigheid bij snijgereedschap en ruimtevaartcomponenten te verbeteren.
-Stralingsafscherming: gebruikt in medische en industriële röntgenscherming vanwege de dichtheid en niet-toxiciteit in vergelijking met lood.
- Gewichten en tegenwicht: gebruikt in toepassingen die dichte, compacte gewichten vereisen, zoals in raceauto's, vliegtuigen en ballast.
Tungsten carbide gebruikt
- Snijdgereedschap: veel gebruikt in boorbits, freesnijders en zaagbladen voor metaalbewerking, mijnbouw en constructie vanwege extreme hardheid en slijtvastheid.
- Draagbestendige onderdelen: componenten zoals sproeiers, lagers en draagplaten in industriële machines.
- Sieraden: gebruikt in ringen en horloges voor krasweerstand en duurzaamheid.
- Militaire toepassingen: Armor-piercing munitie en penetrators vanwege hardheid en dichtheid.
- Chirurgische instrumenten: precisie snijgereedschap en scalpels.
Kostenvergelijking
Wolfraammetaal is over het algemeen minder duur dan wolfraamcarbide, vooral omdat wolfraamcarbide extra verwerkingsstappen en kobaltbinders vereist. De prijs van wolfraamcarbide fluctueert met kobaltprijzen en de vraag naar industriële hulpmiddelen. Ondanks de hogere kosten, rechtvaardigen de superieure hardheid en slijtvastheid van Tungsten Carbide het gebruik ervan in veeleisende toepassingen.
Overwegingen voor het milieu en veiligheid
- wolfraam: algemeen beschouwd als veilig en niet-toxisch, hoewel wolfraamstof gevaarlijk kan zijn als het in grote hoeveelheden wordt ingeademd.
- wolfraamcarbide: kobaltbinders die worden gebruikt in wolfraamcarbide kunnen allergische reacties of gezondheidsproblemen veroorzaken als ze onjuist worden behandeld. Juiste veiligheidsprotocollen zijn essentieel tijdens de productie en bewerking.
Samenvatting Tabel: Tungsten vs Tungsten Carbide
| Property |
Tungsten |
Tungsten Carbide |
| Samenstelling |
Puur metaal (W) |
Samengestelde (wc) + kobaltbinder |
| Hardheid (Mohs) |
7.5 - 8 |
9 - 9.5 |
| Dichtheid (g/cm³) |
19.3 |
15.6 - 15.7 |
| Smeltpunt (° C) |
3,422 |
~ 2.870 |
| Elektrische geleidbaarheid |
Hoog |
Matig tot laag |
| Taaiheid |
Hoog (ductiel) |
Laag (bros) |
| Typisch gebruik |
Filamenten, legeringen, gewichten |
Snijdgereedschap, draag onderdelen, sieraden |
| Kosten |
Lager |
Hoger |
Conclusie
Concluderend dienen wolfraam en wolfraamcarbide, hoewel gerelateerd door het element wolfraam, zeer verschillende doeleinden vanwege hun verschillende fysische en chemische eigenschappen. Tungsten is een dicht, ductiel metaal met het hoogste smeltpunt van alle metalen, waardoor het ideaal is voor hoge temperatuur en elektrische toepassingen. Tungsten carbide daarentegen is een verbinding die bekend staat om zijn uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid, waardoor het onmisbaar is in snijgereedschap en industriële machines.
Kiezen tussen wolfraam en wolfraamcarbide hangt af van de specifieke vereisten van hardheid, taaiheid, thermische stabiliteit en kosten. Door deze verschillen te begrijpen, kunnen ingenieurs, fabrikanten en consumenten het juiste materiaal selecteren voor hun behoeften, waardoor de prestaties en duurzaamheid worden geoptimaliseerd.
Veelgestelde vragen (veelgestelde vragen)
1. Wat is het belangrijkste verschil tussen wolfraam en wolfraamcarbide?
Het belangrijkste verschil is dat wolfraam een puur metallisch element is, terwijl wolfraamcarbide een verbinding is gevormd door wolfraam- en koolstofatomen, vaak gemengd met kobalt. Tungsten carbide is veel harder en slijtvaster maar ook brosler dan wolfraam.
2. Kan wolfraamcarbide worden gebruikt voor elektrische toepassingen zoals wolfraam?
Nee, wolfraamcarbide heeft een lagere elektrische geleidbaarheid in vergelijking met zuivere wolfraam en wordt over het algemeen niet gebruikt in elektrische toepassingen. De uitstekende geleidbaarheid van Tungsten maakt het geschikt voor filamenten en contacten.
3. Waarom is wolfraamcarbide zoveel moeilijker dan wolfraam?
De hardheid van Tungsten Carbide komt van zijn keramiekachtige kristalstructuur gevormd door sterke covalente bindingen tussen wolfraam- en koolstofatomen, terwijl de metalen bindingen van Tungsten minder stijf zijn, waardoor deze zachter is.
4. Is wolfraamcarbide duurder dan wolfraam?
Ja, wolfraamcarbide is over het algemeen duurder vanwege het complexe productieproces en de toevoeging van kobaltbinders. De superieure hardheid en duurzaamheid rechtvaardigen echter de kosten in veel industriële toepassingen.
5. Zijn wolfraam en wolfraamcarbide veilig om te hanteren?
Wolfraam is over het algemeen veilig, maar wolfraamstof kan schadelijk zijn als het wordt ingeademd. Wolfraamcarbide bevat kobalt, wat allergische reacties of gezondheidsproblemen kan veroorzaken als ze niet correct worden afgehandeld. Veiligheidsmaatregelen zijn nodig tijdens de productie en bewerking.
Citaten:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-expladed/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-difference-haijun-liu
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[4] https://mirror-polish.com/en/material_knowledge/tungsten/
[5] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[6] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-metal
[7] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[8] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[9] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten
[10] https://cncpartsxtj.com/cnc-materials/difference-tungsten-and-tungsten-carbide/
[11] https://www.retopz.com/57-frequequequently- Asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[12] https://www.tungstensupply.com/faq.html
[13] https://coweseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[14] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-key-differences/
[15] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-image
[16] https://www.thermalsspray.com/questions-tungsten-carbide/
[17] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[18] https://www.xometry.com/resources/materials/tungsten-metal/
[19] https://www.gettyimages.com/photos/tungsten-metal
[20] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[21] https://va-tungsten.co.za/pure-tungsten-vs-tungsten-carbide-whats-the-difference/
[22] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-vs-tungsten-carbide
[23] https://www.vanswedenjewelers.com/blogs/education-ideas/tungsten-vs-tungsten-carbide-wedding-bands
[24] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[25] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten
[26] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[27] https://www.iqsdirectory.com/articles/tungsten/tungsten-metal.html
[28] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten
[29] https://www.shutterstock.com/search/tungsten
[30] https://www.gettyimages.hk/%E5%9C%96%E7%89%87/tungsten-carbide?page=2
[31] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-difference-haijun-liu
[32] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
[33] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide-bitbits
[34] https://coweseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[35] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[36] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[37] https://www.embr.com/blogs/news/what-does-tungsten-vs-tungsten-carbide-really-mean
[38] https://www.tungco.com/insights/blog/frequequently-Asked-questions-us-ing-tungsten-carbide-inserts/
[39] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[40] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-crepheension-guide/
