Menu de conteúdo
● 1. Preparação de matéria -prima
>> 1.1 Processamento de minério de tungstênio
>> 1.2 Preparação da fonte de carbono
>> 1.3 Preparação do fichário
● 2. Mistura de pó e moagem
>> 2.1 moagem de bola
>> 2.2 secagem por pulverização
● 3. Pressionando (formando)
>> 3.1 Pressionamento uniaxial
>> 3.2 Pressionamento isostático frio (CIP)
● 4. Sintering
>> 4.1 Pré-espinante
>> 4.2 sinterização em fase líquida
>> 4.3 Pressionamento isostático quente (quadril)
● 5. Processamento pós-aventureiro
>> 5.1 Moagem e polimento
>> 5.2 Coating (deposição física de vapor/deposição química de vapor)
>> 5.3 Controle de qualidade
● 6. Aplicações de produtos de carboneto
>> 6.1 Ferramentas de corte
>> 6.2 Mineração e construção
>> 6.3 Peças de desgaste industrial
>> 6.4 Aplicações emergentes
● Conclusão
● Perguntas frequentes: processo de produção de carboneto
>> 1. Por que o cobalto é usado como fichário em carboneto?
>> 2. Os produtos de carboneto podem ser reciclados?
>> 3. Como os tamanhos dos grãos afetam o desempenho do carboneto?
>> 4. Por que a sinterização é crítica na fabricação de carbonetos?
>> 5. O que as indústrias mais confiam nas ferramentas de carboneto?
● Citações:
A produção de carboneto combina metalurgia avançada, engenharia de precisão e ciência material para criar um dos materiais industriais mais difíceis da humanidade. Este artigo explora as etapas intrincadas atrás da fabricação Carboneto de tungstênio , um material crítico para ferramentas de corte, equipamentos de mineração e componentes resistentes ao desgaste.
1. Preparação de matéria -prima
O processo de produção de carboneto começa com o fornecimento e o refinamento das matérias -primas:
1.1 Processamento de minério de tungstênio
O minério de tungstênio (normalmente Wolframite ou Scheelite) é extraído através de métodos abertos ou subterrâneos. Os principais depósitos existem na China, Rússia e Canadá.
A lixiviação química com hidróxido de sódio ou extrato de ácido clorídrico extrata o trióxido de tungstênio (WO₃) com 99,9% de pureza.
O óxido sofre redução de hidrogênio nos fornos rotativos a 600 a 1.000 ° C para produzir pó de tungstênio puro (W).
1.2 Preparação da fonte de carbono
O preto de carbono de alta pureza (99,95% C) ou grafite sintética é adicionada para atingir a razão estequiométrica para o carboneto de tungstênio (WC). O excesso de carbono (0,1-0,5%) compensa as perdas de oxidação.
1.3 Preparação do fichário
O pó de cobalto (6 a 30% em peso) é preparado como o aglutinante primário. Níquel ou cromo podem complementar graus específicos para resistência à corrosão.
Os tamanhos das partículas do ligante (0,8-3 µm) são otimizados para garantir a distribuição uniforme durante a mistura.
2. Mistura de pó e moagem
A distribuição uniforme dos componentes garante propriedades de materiais consistentes:
2.1 moagem de bola
O pó de tungstênio, o carbono e o cobalto são misturados em um moinho de bolas com etanol ou acetona para evitar a oxidação.
As bolas de zircônia ou carboneto de tungstênio trituram a pasta por 24 a 72 horas, reduzindo as partículas para 0,5-5 µm.
Analisadores de difração a laser monitoram a distribuição de tamanho de partícula (PSD) para atender aos padrões ISO 4497.
2.2 secagem por pulverização
A pasta é atomizada em um secador de spray a 200 a 300 ° C, formando grânulos esféricos (50-200 µm) com umidade residual a 1 a 3%.
Os grânulos de fluxo livre garantem o preenchimento uniforme da matriz durante a prensagem.
3. Pressionando (formando)
O pó é compactado em formas 'verde ' com densidade teórica de 50 a 70%:
3.1 Pressionamento uniaxial
As prensas CNC automatizadas aplicam 30.000 a 60.000 psi de pressão para formar formas próximas da rede, como inserções ou hastes.
Os lubrificantes (por exemplo, ácido esteárico) reduzem o atrito da parede da matriz, minimizando os gradientes de densidade.
3.2 Pressionamento isostático frio (CIP)
Para geometrias complexas (por exemplo, flautas helicoidais), o CIP usa óleo hidráulico a 30.000 a 60.000 psi para garantir a densidade uniforme.
Os moldes elastoméricos permitem projetos complexos, mantendo a precisão dimensional de ± 0,1 mm.
4. Sintering
Os compactos verdes sofrem consolidação de alta temperatura para obter densidade total:
4.1 Pré-espinante
As peças são aquecidas a 500 a 800 ° C nas atmosferas de hidrogênio para remover ligantes orgânicos e fortalecer o manuseio.
As peças pré-pintadas retêm 70 a 80% de porosidade, mas ganham força suficiente para a usinagem intermediária.
4.2 sinterização em fase líquida
Fornos de vácuo ou hidrogênio aquecem peças de 1.400 a 1.500 ° C por 60 a 180 minutos.
O cobalto derrete a 1.495 ° C, infiltrando partículas de carboneto de tungstênio por ação capilar para formar uma matriz densa.
Ocorre o encolhimento de 17 a 25%, exigindo o excesso durante a prensagem.
4.3 Pressionamento isostático quente (quadril)
O tratamento opcional do quadril a 1.400 ° C e 30.000 psi de pressão de argônio elimina a porosidade residual (<0,02%).
As partes do HIP-ED exibem força de ruptura transversal 10-20% maior (TRS) do que as de sinterizadas convencionalmente.
5. Processamento pós-aventureiro
A usinagem final e os tratamentos aprimoram o desempenho:
5.1 Moagem e polimento
Rodas de diamante (80-400 areia) Grind inserções para AR 0,1-0,4 µm de acabamento superficial.
As máquinas de moagem CNC atingem ± 0,005 mm de tolerâncias para bordas de corte.
5.2 Coating (deposição física de vapor/deposição química de vapor)
Os revestimentos de PVD (estanho, Tialn) a 300-500 ° C fornecem 2 a 4 µm de camadas com 3,500 hv dureza.
Os revestimentos CVD (carbono semelhante a diamante) a 800 a 1.000 ° C oferecem resistência ao desgaste extrema para ferramentas de mineração.
5.3 Controle de qualidade
A fluorescência de raios X (XRF) verifica o teor de cobalto em ± 0,5%.
Os testes de Rockwell A Scale (HRA) confirmam os valores de dureza de 88 a 94.
Os testes de resistência à ruptura transversal (TRS) garantem a resistência à fratura de 2.500 a 4.500 MPa.
6. Aplicações de produtos de carboneto
6.1 Ferramentas de corte
Inserções indexáveis (ISO CNMG/SNMG) Aço da máquina a 300 a 500 m/min de velocidades.
As usinas finais de carboneto de micro-grãos (0,2 µm) produzem acabamentos de grau óptico em ligas aeroespaciais.
6.2 Mineração e construção
Bits de perfuração Tri-Cone com inserções de carboneto penetram em granito a 30 a 50 metros/hora.
Os dentes de moagem da estrada recuperam asfalto com mais de 200 horas de operação entre substituições.
6.3 Peças de desgaste industrial
As vedações de carboneto de tungstênio suportam a 500 ° C de brilho abrasivo em bombas petroquímicas.
Os componentes de acabamento da válvula resistem à erosão da cavitação nas usinas nucleares.
6.4 Aplicações emergentes
A fabricação aditiva usa pós de nano-carbida (50-100 nm) para bicos de foguetes impressos em 3D.
Os implantes biomédicos alavancam a biocompatibilidade do carboneto em substituições articulares.
Conclusão
O processo de produção de carboneto transforma o tungstênio cru e o carbono em um diamante rivalizado de material na dureza. Da metalurgia do pó à moagem de precisão, cada etapa garante que o produto final atenda às demandas industriais rigorosas. Inovações como sinterização do quadril, carbonetos nanoestruturados e revestimentos híbridos continuam a expandir as aplicações em aeroespacial, energia renovável e manufatura avançada. Com a demanda global de carboneto projetada para crescer 6,2% anualmente até 2030, o domínio dessas técnicas de produção permanece crítico para a competitividade industrial.
Perguntas frequentes: processo de produção de carboneto
1. Por que o cobalto é usado como fichário em carboneto?
A ductilidade do cobalto equilibra a fragilidade de Tungstênio Carbide, aumentando a tenacidade sem comprometer a dureza. Seu ponto de fusão (1.495 ° C) se alinha perfeitamente com os requisitos de sinterização em fase líquida.
2. Os produtos de carboneto podem ser reciclados?
Sim, o carboneto de sucata é recuperado através da recuperação de zinco (eficiência de 90%) ou esmagamento mecânico. O material reciclado constitui 35% da oferta global de tungstênio.
3. Como os tamanhos dos grãos afetam o desempenho do carboneto?
Os grãos mais finos (0,2-0,8 µm) aumentam a dureza (até 2.300 HV30), enquanto os grãos mais grossos (1 a 5 µm) melhoram a resistência à fratura (TRS> 4.000 MPa).
4. Por que a sinterização é crítica na fabricação de carbonetos?
A sinterização densifica o material para 99,5% de densidade teórica, alcançando a dureza de Vickers de 1.500 a 2.000 hv. A sinterização inadequada causa defeitos catastróficos, como o pool de cobalto.
5. O que as indústrias mais confiam nas ferramentas de carboneto?
As indústrias aeroespaciais (40%de mercado de mercado), automotivas (25%) e petróleo/gás (20%) usam carboneto para usinagem de alta velocidade, brocas e placas de desgaste.
Citações:
[1] https://www.youtube.com/watch?v=zjkvi0cmtx0
[2] https://onmytoolings.com/how-are-carbide-inserts-feitos/
[3] https://www.hannibalcarbide.com/technical-support/about-carbide/
[4] https://www.mmc-carbide.com/in/technical_information/tec_guide/tec_guide_carbide
[5] https://www.retopz.com/57--frequently-asked-questions-daqs-about-tungsten-carbide/
[6] https://www.carbide-products.com/blog/tungsten-carbide-production-process/
[7] https://www.betalentcarbide.com/production-process-of-cemented-carbide-blade.html
[8] https://www.carbide-products.com/blog/how-is-carbide-deado/
[9] https://www.linkedin.com/pulse/tungstencarbide-production-process-tungsten-carbide-shijin-lei
[10] https://www.zgcccarbide.com/news/the-manufacturing-process-of-cemented-carbide-inserts:-a-presensive-guide-39.html
[11] https://www.youtube.com/watch?v=95ys7w66-bi
[12] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[13] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-making-tungsten-carbide-cutting-tools/
[14] https://www.shutterstock.com/search/production-carbide?image_type=photo&page=3
[15] https://www.istockphoto.com/photos/carbide-tools
[16] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html
[17] https://www.shutterstock.com/search/production-carbide?image_type=photo&page=2
[18] https://stock.adobe.com/search/images?k=carbide+Cutting
[19] https://imechanica.org/files/basic%20Manufacturing%20Processes%20Questions%20and%20Answers%2007%20July%202013.pdf
[20] https://tuncomfg.com/about/faq/
[21] https://testbook.com/question-answer/________process-is-used-for-making-complic--6253c8b58a09ec2605fdd5af
[22] https://www.tjtywh.com/a-step-by-tep-guide-to-making-calcium-carbida-at-home.html
[23] https://patents.google.com/patent/us4008090a/en
[24] https://www.youtube.com/watch?v=olalos0er00
[25] https://www.istockphoto.com/photos/calcium-carbide
[26] https://www.istockphoto.com/photos/carbide-bit
[27] https://www.freepik.com/premium-ai-image/flowchart-illustrating steps-involved-production-tungsten-carbida-ools-using-powder_362617291.htm
[28] https://www.istockphoto.com/photos/carbide
[29] https://www.shutterstock.com/search/carbide
[30] https://www.tungco.com/insights/blog/frequently-asked-questions-usused-tungsten-carbide-inserts/
