Innholdsmeny
● Introduksjon til wolfram og wolframkarbid
>> Hva er wolfram?
>> Hva er wolframkarbid?
● Sammensetning og struktur
● Fysiske og mekaniske egenskaper
>> Hardhet
>> Tetthet
>> Smeltepunkt
>> Termisk og elektrisk ledningsevne
>> Seighet og sprøhet
● Produksjonsprosesser
>> Tungsten -produksjon
>> Tungsten Carbide Production
● Applikasjoner
>> Tungsten bruker
>> Wolframkarbidbruk
● Kostnadssammenligning
● Miljø- og sikkerhetshensyn
● Sammendrag Tabell: Tungsten vs wolframkarbid
● Konklusjon
● Ofte stilte spørsmål (vanlige spørsmål)
>> 1. Hva er hovedforskjellen mellom wolfram og wolframkarbid?
>> 2. Kan wolframkarbid brukes til elektriske applikasjoner som wolfram?
>> 3. Hvorfor er wolframkarbid så mye vanskeligere enn wolfram?
>> 4. Er wolframkarbid dyrere enn wolfram?
>> 5. Er wolfram og wolframkarbidsikkert å håndtere?
● Sitasjoner:
Wolfram og Wolframkarbid er to materialer som ofte er nevnt sammen på grunn av deres relaterte navn og delt element, wolfram. Imidlertid skiller de seg betydelig i sammensetning, fysiske egenskaper, hardhet, applikasjoner og kostnader. Denne artikkelen undersøker disse forskjellene i dybden, og gir en omfattende forståelse av hvert materials unike egenskaper og bruksområder.
Introduksjon til wolfram og wolframkarbid
Hva er wolfram?
Tungsten (kjemisk symbol W, atomnummer 74) er et rent metallisk element kjent for sin eksepsjonelle tetthet, hardhet og det høyeste smeltepunktet for alle metaller ved 3 422 ° C (6.192 ° F). Det er et gråhvit metall med utmerket termisk og elektrisk ledningsevne og er svært motstandsdyktig mot korrosjon og slitasje. Tungsten finnes naturlig i mineraler som Wolframite og Scheelite og trekkes ut gjennom komplekse raffineringsprosesser.
Hva er wolframkarbid?
Wolframkarbid (kjemisk formel WC) er en kjemisk forbindelse dannet ved å kombinere wolfram- og karbonatomer i et omtrent 1: 1 -forhold. Det er en keramisk metallkompositt (CERMET) ofte blandet med et metallisk bindemiddel som kobolt for å øke seigheten. Tungsten -karbid er kjent for sin ekstreme hardhet, rangert 9 til 9.5 på Mohs -skalaen, bare nest etter diamant. Det syntetiseres gjennom en pulvermetallurgiprosess og er mye brukt i industrielle applikasjoner som krever slitasje motstand.
og
| materialsammensetningsstruktur |
struktur |
Sammensetning |
| Wolfram |
Rent element (w) |
Kroppssentrert kubikk (BCC) metall |
| Wolframkarbid |
Forbindelse av wolfram og karbon (WC), ofte med koboltbindemiddel |
Sekskantet krystall keramisk metallkompositt |
Tungsten er et enkeltelementmetall, mens wolframkarbid er en forbindelse som inkluderer karbonatomer bundet med wolfram, og danner en veldig hard keramisk-lignende struktur. Tilsetning av karbon og permer som kobolt gir wolframkarbid sine unike egenskaper, forskjellig fra ren wolfram.
Fysiske og mekaniske egenskaper
Hardhet
- Tungsten: Hard metall med Mohs hardhet på omtrent 7,5 til 8, lik herdet stål.
- Tungsten Carbide: Ekstremt hardt, med Mohs Hardness på 9 til 9,5, og konkurrerer med Diamond.
Denne forskjellen i hardhet betyr at wolframkarbid kan kutte eller slite bort mange andre materialer, inkludert wolfram selv, noe som gjør det ideelt for å skjære verktøy og slipemidler.
Tetthet
- Tungsten: Veldig tett metall, tetthet ca. 19,3 g/cm³, tyngre enn bly og jern.
- Tungsten -karbid: Litt mindre tett enn wolfram, rundt 15,6 til 15,7 g/cm³, men fortsatt mye tyngre enn stål.
Den høye tettheten av begge materialene bidrar til deres bruk i applikasjoner som krever masse i et lite volum, for eksempel motvekter og rustningspiercing-prosjektiler.
Smeltepunkt
- Tungsten: Høyeste smeltepunkt for ethvert metall ved 3 422 ° C (6.192 ° F).
- Tolframkarbid: høyt smeltepunkt på omtrent 2 870 ° C (5.198 ° F), lavere enn wolfram, men fortsatt veldig høy.
Forskjellen for smeltepunkt gjenspeiler deres forskjellige atombinding. Tungstens metallbindinger krever mer energi for å bryte enn de kovalente bindingene i wolframkarbid.
Termisk og elektrisk ledningsevne
- Tungsten: Utmerket varmeledningsevne (~ 173 W/M · K) og god elektrisk ledningsevne.
- Tolframkarbid: God termisk ledningsevne (ca. 110 W/m · K), men lavere elektrisk ledningsevne sammenlignet med wolfram.
Tungstens overlegne elektriske ledningsevne gjør det verdifullt i elektriske kontakter og filamenter, mens Tungsten -karbidens lavere konduktivitet begrenser bruken i elektriske anvendelser.
Seighet og sprøhet
- Tungsten: Mer duktil og mindre sprø, bedre påvirkningsmotstand.
- Tungsten -karbid: veldig hardt, men sprøtt, utsatt for flising eller brudd under kraftig innvirkning.
Denne sprøheten krever at wolframkarbidverktøy skal brukes nøye, ofte med støtte eller i sammensatte former for å forhindre brudd.
Produksjonsprosesser
Tungsten -produksjon
Tungsten blir trukket ut fra malmer som wolframite og scheelite gjennom en serie kjemiske prosesser som involverer steking, utvasking og reduksjon. Det rensede wolframpulveret blir deretter konsolidert ved sintring eller smeltet og støpt i former. På grunn av det høye smeltepunktet, blir wolfram ofte behandlet av pulvermetallurgi i stedet for å smelte.
Tungsten Carbide Production
Wolframkarbid produseres ved å kombinere wolframpulver med karbon svart og oppvarme blandingen i en hydrogenatmosfære ved 1.400–1.600 ° C. Denne prosessen, kalt forgassering, danner WC -forbindelsen. Pulveret blandes deretter med et koboltbindemiddel og sintret under høyt trykk og temperatur for å produsere tette, harde deler.
Applikasjoner
Tungsten bruker
- Elektriske filamenter: Wolfraves høye smeltepunkt og elektriske konduktivitet gjør det ideelt for glødende lyspærefilamenter og varmeelementer.
- Legeringer: Lagt til stål og andre metaller for å forbedre hardhet og varmebestandighet i skjæreverktøy og romfartskomponenter.
-Strålingsskjerming: Brukes i medisinsk og industriell røntgenskjerming på grunn av dens tetthet og ikke-toksisitet sammenlignet med bly.
- Vekter og motvekter: brukt i applikasjoner som krever tette, kompakte vekter som i racerbiler, fly og ballast.
Wolframkarbidbruk
- Skjæreverktøy: mye brukt i borbiter, fresing av kuttere og så kniver for metallbearbeiding, gruvedrift og konstruksjon på grunn av ekstrem hardhet og slitasje.
- Slitasjebestandige deler: Komponenter som dyser, lagre og slitasjeplater i industrielle maskiner.
- Smykker: Brukes i ringer og klokker for ripebestandighet og holdbarhet.
- Militære applikasjoner: Armor-piercing ammunisjon og penetratorer på grunn av hardhet og tetthet.
- Kirurgiske instrumenter: Precision Cutting Tools and Scalpels.
Kostnadssammenligning
Wolframmetall er generelt rimeligere enn wolframkarbid, først og fremst fordi wolframkarbid krever ytterligere prosesseringstrinn og koboltbindere. Prisen på wolframkarbid svinger med koboltpriser og etterspørsel etter industrielle verktøy. Til tross for de høyere kostnadene, rettferdiggjør wolframkarbidens overlegne hardhet og slitasje motstand bruken i krevende applikasjoner.
Miljø- og sikkerhetshensyn
- Tungsten: Generelt ansett som trygt og ikke-giftig, selv om wolframstøv kan være farlig hvis inhalert i store mengder.
- Tolframkarbid: Koboltbindsmidler brukt i wolframkarbid kan forårsake allergiske reaksjoner eller helseproblemer hvis de er feil håndtert. Riktig sikkerhetsprotokoller er viktige under produksjon og maskinering.
Sammendrag Tabell: Wolfram vs wolfram karbid
| eiendom |
wolfram |
wolfram karbid |
| Sammensetning |
Rent metall (w) |
Forbindelse (WC) + koboltbindemiddel |
| Hardness (MOHS) |
7.5 - 8 |
9 - 9.5 |
| Tetthet (g/cm³) |
19.3 |
15.6 - 15.7 |
| Smeltepunkt (° C) |
3.422 |
~ 2.870 |
| Elektrisk konduktivitet |
Høy |
Moderat til lav |
| Seighet |
Høy (duktil) |
Lav (sprø) |
| Typiske bruksområder |
Filamenter, legeringer, vekter |
Kutte verktøy, bruk deler, smykker |
| Koste |
Senke |
Høyere |
Konklusjon
Avslutningsvis tjener wolfram og wolframkarbid, selv om det er relatert av elementet wolfram, veldig forskjellige formål på grunn av deres distinkte fysiske og kjemiske egenskaper. Tungsten er et tett, duktilt metall med det høyeste smeltepunktet av alle metaller, noe som gjør det ideelt for høye temperaturer og elektriske anvendelser. Tungsten -karbid er derimot en forbindelse som er kjent for sin eksepsjonelle hardhet og slitestyrke, noe som gjør det uunnværlig i skjæreverktøy og industrielle maskiner.
Å velge mellom wolfram og wolframkarbid avhenger av de spesifikke kravene til hardhet, seighet, termisk stabilitet og kostnader. Å forstå disse forskjellene gjør at ingeniører, produsenter og forbrukere kan velge riktig materiale for deres behov, og optimalisere ytelse og holdbarhet.
Ofte stilte spørsmål (vanlige spørsmål)
1. Hva er hovedforskjellen mellom wolfram og wolframkarbid?
Hovedforskjellen er at wolfram er et rent metallisk element, mens wolframkarbid er en forbindelse dannet av wolfram- og karbonatomer, ofte blandet med kobolt. Tungsten-karbid er mye vanskeligere og mer slitasje-motstandsdyktig, men også mer sprøtt enn wolfram.
2. Kan wolframkarbid brukes til elektriske applikasjoner som wolfram?
Nei, wolframkarbid har lavere elektrisk konduktivitet sammenlignet med ren wolfram og brukes vanligvis ikke i elektriske anvendelser. Tungstens utmerkede konduktivitet gjør det egnet for filamenter og kontakter.
3. Hvorfor er wolframkarbid så mye vanskeligere enn wolfram?
Tungsten-karbidens hardhet kommer fra den keramiske lignende krystallstrukturen dannet av sterke kovalente bindinger mellom wolfram- og karbonatomer, mens wolframs metallbindinger er mindre stive, noe som gjør det mykere.
4. Er wolframkarbid dyrere enn wolfram?
Ja, wolframkarbid er generelt dyrere på grunn av den komplekse produksjonsprosessen og tilsetningen av koboltbindemidler. Imidlertid begrunner dens overlegne hardhet og holdbarhet kostnadene i mange industrielle applikasjoner.
5. Er wolfram og wolframkarbidsikkert å håndtere?
Tungsten er generelt trygt, men wolframstøv kan være skadelig hvis det er inhalert. Tungsten -karbid inneholder kobolt, som kan forårsake allergiske reaksjoner eller helseproblemer hvis de ikke håndteres riktig. Sikkerhetsforholdsregler er nødvendige under produksjon og maskinering.
Sitasjoner:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-diffence-haijun-liu
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[4] https://mirror-polish.com/no/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/differcence-tungsten-and-tungsten-carbide/
[11] https://www.retopz.com/57-frequently-aSed-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[12] https://www.tungstensupply.com/faq.html
[13] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[14] https://shop.machinemfg.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-key-differences/
[15] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-bilde
[16] https://www.thermalspray.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.getymages.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-differens/
[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/tungstenmetal.html
[28] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten
[29] https://www.shutterstock.com/search/tungsten
[30] https://www.getymages.hk/%E5%9c%96%E7%89%87/tungsten-carbide?page=2
[31] https://www.linkedin.com/pulse/tungsten-vs-carbide-whats-diffference-haijun-liu
[32] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216
[33] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide-rill-bits
[34] https://cowseal.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
[38] https://www.tungco.com/insights/blog/frequently-aSed-questions-suse-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-comprehensive-guide/
