Контент меню
● Что такое карбид вольфрама?
>> Свойства карбида вольфрама
>> Применение карбида вольфрама
● Объем карбида вольфрама
>> Методы гальванизации карбида вольфрама
>> Шаги, участвующие в карбиде гальванизации вольфрама
● Преимущества гальванизации карбида вольфрама
● Применение гальванического карбида вольфрама
● Альтернативы гальванизации
● Сравнение методов покрытия
● Последние достижения в области технологии карбида вольфрамового карбида
● Соображения о здоровье и безопасности
● Заключение
● Часто задаваемые вопросы
>> 1. Можно ли карбид вольфрамового карбида быть гальванией с чистым вольфрамовым вольфрамом?
>> 2. Каковы основные преимущества гальванизации карбида вольфрама?
>> 3. Что такое электроасиночное покрытие и почему он используется на карбиде вольфрама?
>> 4. Что больше всего пользуются отраслями из использования карбида гальванизации вольфрама?
>> 5. Каковы альтернативы гальванирующему карбиду вольфрама?
● Цитаты:
Карбид вольфрама - это универсальный материал, известный благодаря его исключительной твердости, износостойкости и тепловых свойствам, что делает его необходимым для многочисленных промышленных применений [5]. Часто используемые в приложениях износа с температурами обслуживания ниже 500 градусов по Цельсию, он идеально подходит для сценариев, требующих сопротивления эрозии, истиранию, набою, скользящего износа и воздействия [2].
Гальбопляция - это метод отделки металла, где электрический ток уменьшает растворенные ионы металлов, образуя металлическое покрытие на электроде [4]. Этот процесс, также известный как электроосаждение, включает погружение заготовки (субстрат) в специально разработанное раствор электролита (плавающая ванна) [4].
Из-за высокой реакционной способности вольфрамового вольфрамона, гальванизация субстрата с чистым вольфрамовым вольфесом является сложной задачей, обычно требуя совместной работы с никелем или другими металлами [4]. Традиционные водные ванны не дали приемлемых результатов для вольфрамового покрытия [4]. Тем не менее, покрытие на поверхности вольфрама, особенно вольфрамовые карбидные заготовки, достижимо с эффективными методами, часто повышая защиту от коррозии [4].
Что такое карбид вольфрама?
Карбид вольфрама представляет собой соединение вольфрамового и углерода. Это чрезвычайно твердый материал, примерно в три раза более жесткий, чем сталь, с модулем Янга приблизительно 530–700 ГПа, и в два раза плотный, чем сталь - почти на полпути между свинцом и золотом [5]. Он имеет высокую температуру плавления 2870 ° C (5200 ° F) и температуру кипения 6000 ° C (10 830 ° F) [5].
Свойства карбида вольфрама
Карбид вольфрама обладает уникальной комбинацией свойств, которые делают его неоценимым в различных отраслях [5]:
- Твердость: исключительно жесткая, обеспечивая отличную стойкость к износу [5].
- Устойчивость к износу: способен выдерживать высокий уровень износа, включая эрозию, истирание и воздействие [2].
- Тепловая стабильность: поддерживает силу и целостность при тяжелом напряжении и эрозивных условиях [5].
- Коррозионная стойкость: обеспечивает превосходную устойчивость к окислению из -за сильной прочности связи и низкой пористости [2].
- Высокая температура плавления: может выдерживать высокие температуры без деформации [5].
Применение карбида вольфрама
Свойства карбида вольфрама делает его подходящим для широкого спектра применений в различных отраслях [5]:
- Аэрокосмическая и авиация: защищает критические компоненты двигателя, такие как лопасти турбины и компоненты шасси от износа [5].
- Производство нефти и газа: используется в бурном оборудовании для продления срока службы буровых битов и компонентов насоса в абразивных средах [5].
- Производство и промышленная обработка: применяется к режущим инструментам для продления срока службы в высокоскоростных операциях обработки [5].
- Выработка электроэнергии: компоненты турбины щитов от эрозии в обычных и возобновляемых энергетических системах [5].
- Автомобильная промышленность: используется в производстве сплавов из тяжелых металлов, таких как высокоскоростная сталь для различных автомобильных деталей [8].
- Спортивное оборудование: используется в спортивных снаряжениях, таких как гольф -клубы из -за его долговечности [7].
Объем карбида вольфрама
Объем карбида вольфрама включает в себя покрытие материала другим металлом для повышения его свойств, таких как коррозионная стойкость, или для подготовки его к конкретным применениям [8]. В то время как чистый вольфрам трудно плит, карбид вольфрама может быть эффективно гальванирован с использованием конкретных методов [4].
Методы гальванизации карбида вольфрама
1. Электролитический процесс:
- Этот метод включает в себя электролизирующие карбид вольфрамовых карбидов в водной кислотной фторидной ванне для получения доступных ионов вольфрама [1]. Кистная растворимая соль металла (например, никель) добавляется в сплав с вольфрамотой. PH ванны регулируется до 4,5 и 6,8, и раствор поддерживается при температуре от 35 ° C до 80 ° C с плотностью тока около 14 ампер на квадратный фут [1].
- Изменение этого процесса включает в себя растворение диоксида вольфрама (WO2) в водной кислотной фторидной ванне с образованием доступных ионов вольфрама [1].
2. Электролезное никелевое покрытие:
- Электролетное никелиное покрытие часто используется на карбиде вольфрама, потому что оно не требует электрического тока [8]. Процесс включает в себя погружение компонента в специализированный раствор, где химические реакции вызывают связывание никеля с субстратом [8]. Этот метод обеспечивает равномерное покрытие и повышает коррозионную стойкость [8].
Шаги, участвующие в карбиде гальванизации вольфрама
1. Подготовка карбида вольфрамового карбида:
- Поверхность должна быть тщательно очищена, чтобы удалить любые загрязняющие вещества, такие как масло, смазка или оксиды. Методы включают ультразвуковую чистку, щелочную очистку и кислотное травление [4].
- Активация поверхности: травление поверхности подходящим травлением улучшает адгезию металлического металла.
2. Подготовка раствора электролита:
- Для электролитического покрытия готовится водная кислотная фторидная ванна. Эта ванна содержит ионы вольфрама, растворимую кислоту соли металла (например, хлорид никеля) и другие добавки для улучшения качества покрытия [1].
- Для покрытия электрополадения используется специализированный электролесный никелевый раствор [8]. Этот раствор содержит ионы никеля, восстановительный агент (например, гипофосфит натрия), комплексные агенты и стабилизаторы [8].
3. Объем гальванизации:
- Электролитическое покрытие: субстрат карбида вольфрама помещается в ванну электролита в качестве катода, и используется анод сплава вольфрамового или вольфрамового сплава. Применяется ток, в результате чего ионы металлов в растворе осаждают на поверхность карбида вольфрама [1].
- Электролетическое покрытие: субстрат карбида вольфрама погружен в ванну с электрополождой. Раствор нагревается до соответствующей температуры (обычно между 80-90 ° C), и химические реакции вызывают осаждение никеля на субстрат [8].
4. после лечения:
- После покрытия компонент тщательно промывается для удаления любого остаточного раствора электролита [4].
-Процесс облегчения охлаждения после покрытия может быть применен для обеспечения достаточной долговечной адгезии покрытия [4].
- Покрытие может быть подвергнуто термообработке, чтобы улучшить его твердость и адгезию [2].
Преимущества гальванизации карбида вольфрама
Colleplating Wungsten Carbide предлагает несколько преимуществ [8]:
- Улучшенная коррозионная стойкость: покрытый слой защищает карбид вольфрама от коррозийных сред [8].
- Улучшенная износостойкость: покрытие может обеспечить дополнительную износостойкость, в зависимости от используемого металла [2].
- Повышенная поверхностная твердость: определенные покрытия, такие как никель, могут увеличить твердость поверхности вольфрамового карбида [2].
- Лучшая электрическая проводимость: такие покрытия, как никель, улучшают электрическую проводимость, что полезно в электронных применениях [8].
- Облегченная сварка и паялка: никелевые покрытия облегчают выполнение сварки, пайки и пайки на поверхности [8].
Применение гальванического карбида вольфрама
Гальбопластический карбид вольфрама используется в различных приложениях из -за его улучшенных свойств [5]:
- Режущие инструменты: карбид вольфрама обычно используется в производстве инструментов резания, поворота и фрезерования для нефтяной, горнодобывающей промышленности, металлообработки и деревообрабатывающей промышленности [8]. Гальбопляция усиливает износ и коррозионную стойкость инструмента [5].
- Электронные компоненты: из -за электрической проводимости вольфрамового вольфрама и термостойкости он используется в электрических контактах, полупроводниках и радиаторах. Никелевые покрытия улучшают коррозионную стойкость и позволяют больше ровного покрытия [8].
- Промышленное оборудование: В таких компонентах, как нагревающие элементы и радиационные щиты, гальванизация повышает сопротивление материала к суровой среде [5].
- Автомобильные и аэрокосмические компоненты: используются в деталях, которые требуют устойчивости к тепло, износу и коррозии, например, которые обнаружены в автомобильных и аэрокосмических приложениях [8].
- Гидравлические поршни: усиливает износ и коррозийную сопротивление в гидравлических системах [2].
- Бурные биты: расширяет жизнь и производительность бурового оборудования в различных отраслях [2].
- Аэрокосмические двигатели: защищает компоненты двигателя от факторов износа и окружающей среды [2].
- Ворота и шариковые клапаны: повышает долговечность и надежность компонентов клапана [2].
- Инструменты вниз по отверстиям: обеспечивает долговечность инструментов, используемых при извлечении нефти и газа [2].
- Переходы самолета: обеспечивает защиту от износа и коррозии для критических компонентов шасси [2].
- Применение насоса: повышает производительность и срок службы компонентов насоса [2].
Альтернативы гальванизации
В то время как гальванизация является распространенным методом для улучшения свойств карбида вольфрама, другие методы покрытия дают четкие преимущества [2]:
- Высокоскоростное покрытие кислородного топлива (HVOF): этот процесс теплового распыления сочетает в себе вольфрам и кобальт, что приводит к покрытию с высокой прочностью связей, низкой пористостью и превосходной стойкостью к износу [6]. Покрытия HVOF более плотные и лучше связаны, чем от процессов с аэрозольным для сгорания в плазме или сгорания, и часто используются в качестве замены для твердого хромирования [2].
- Плазменное распылительное покрытие: включает в себя распыление расплавленных или тепловых материалов на поверхность, чтобы обеспечить покрытие. Этот метод может использоваться с различными материалами и подходит для больших площадей поверхности [6].
- Химическое осаждение паров (ССЗ): процесс, в котором тонкая пленка осаждается на субстрат посредством химической реакции испаренных предшественников. Покрытия ССЗ известны своей однородности и сильной адгезией [2].
- Физическое осаждение паров (PVD): метод вакуумного покрытия, используемая для производства тонких пленок и покрытий. Процессы PVD включают распыление, испарение и осаждение пары дуги [2].
Сравнение методов покрытия
| Метод покрытия |
процесса |
Преимущества |
. |
. |
| Гальванизация |
Использует электрический ток для уменьшения растворенных ионов металлов и сформировать покрытие на электроде [4]. |
Улучшенная коррозионная стойкость, улучшенная износостойкость, повышенная поверхностная твердость, лучшая электрическая проводимость, облегченная сварка и пайки [8]. |
Может быть сложным с чистым вольфрамовым, требующим определенной химии ванны, может потребоваться после лечения для оптимальной адгезии [4]. |
Режущие инструменты, электронные компоненты, промышленное оборудование, автомобильные и аэрокосмические компоненты [8]. |
| HVOF покрытие |
Распыляет комбинацию вольфрамового и кобальта на подложку с использованием высокоскоростного кислородного топлива [6]. |
Высокая прочность связи, низкая пористость, превосходная устойчивость к износу, превосходная твердость и коррозийная устойчивость по сравнению с твердым хромированным покрытием [2]. |
Более высокие температуры обслуживания могут привести к хрупким фазам, которые снижают устойчивость к износу и целостность покрытия, не рекомендуются для сильных кислот [2]. |
Гидравлические поршни, буровые кусочки, аэрокосмические двигатели, ворота и шариковые клапаны, инструменты вниз по отверстиям, самолеты посадки, различные насосные применения [2]. |
| Плазменное распылительное покрытие |
Распылители расплавленных или расторженных нагреваемых материалов на поверхность [6]. |
Универсальный, может использоваться с различными материалами, подходящими для больших площадей поверхности [6]. |
Может иметь более высокую пористость по сравнению с HVOF, может потребовать после лечения [6]. |
Износостойкие покрытия, тепловые барьерные покрытия, устойчивые к коррозии покрытия [6]. |
| Химическое осаждение паров (сердечно -сосудистые заболевания) |
Откладывает тонкую пленку на подложку посредством химической реакции испаренных предшественников [2]. |
Равномерное покрытие, сильная адгезия, хорошо для высокотемпературных применений [2]. |
Может быть дорогостоящим, требует высоких температур, может вызывать опасные побочные продукты [2]. |
Полупроводниковое производство, устойчивые к износостойкости, покрытия, устойчивые к коррозии [2]. |
| Физическое осаждение пара (PVD) |
Техника вакуумного покрытия используется для производства тонких пленок и покрытий [2]. |
Высокая твердость, износостойкость, коррозионная стойкость, можно использовать с различными материалами [2]. |
Может быть дорогой, ограниченная толщина покрытия, может потребовать после лечения [2]. |
Режущие инструменты, декоративные покрытия, устойчивые к износу покрытия [2]. |
Последние достижения в области технологии карбида вольфрамового карбида
Недавние исследования были сосредоточены на повышении производительности и применения карбида вольфрама [5]:
- Наноструктурированные карбиды вольфрамовых карбидов: эти покрытия предлагают улучшенную твердость, устойчивость к износу и прочность на переломах из -за их утонченной микроструктуры.
- Гибридные покрытия: комбинирование карбида вольфрама с другими материалами, такими как графен или полимеры, может создавать покрытия с индивидуальными свойствами, такими как повышенная коррозионная стойкость или уменьшенное трение.
- Усовершенствованные методы осаждения: такие методы, как импульсное лазерное осаждение (PLD) и мощный импульсный магнетронный распыление (хипимы), позволяют создавать более плотные и более однородные покрытия с улучшенной адгезией.
- Модификация поверхности: модификации поверхности до и после лечения, такие как обработка плазмы или текстурирование лазерной поверхности, могут дополнительно повысить производительность карбидных покрытий вольфрама.
Соображения о здоровье и безопасности
При работе с процессами карбида вольфрама и гальванизации важно рассмотреть потенциальные риски для здоровья и безопасности [2]:
- Гексавалентный хром: традиционное жесткое хромирование, теперь сильно ограниченное в Директиве о досягах, использует гексавалентный хром, известный канцероген человека [2]. Применяемые HVOF Carbide Coatings считаются более безопасной альтернативой [2].
- Воздействие химических веществ: гальванизация включает в себя использование различных химических веществ, некоторые из которых могут быть опасными. Должно носить правильное защитное оборудование (СИЗ), такое как перчатки, маски и защита глаз [2].
- Вентиляция: адекватная вентиляция необходима для минимизации воздействия воздушных частиц и химических паров [2].
- Утилизация отходов: необходимо соблюдать надлежащие методы утилизации отходов и растворов отработавших электролитов, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду [2].
Заключение
В заключение, в то время как чистый вольфрам трудно гальванировать, карбид вольфрама может быть эффективно гальванирован, чтобы улучшить его свойства и расширить его применение. Процесс гальванизации, будь то электролитическое или электролесос, предлагает такие преимущества, как улучшение коррозионной стойкости, устойчивость к износу и твердость поверхности. Альтернативные методы покрытия, такие как HVOF и распыление плазмы, предоставляют дополнительные варианты для достижения определенных характеристик производительности. По мере продвижения технологий, продолжающиеся исследования продолжают улучшать производительность и применение карбид вольфрама, обеспечивая их дальнейшее значение в многочисленных отраслях. Понимая свойства, процессы и преимущества гальванизации карбида вольфрама, инженеры и производители могут принимать обоснованные решения для оптимизации своих материалов и процессов.
Часто задаваемые вопросы
1. Можно ли карбид вольфрамового карбида быть гальванией с чистым вольфрамовым вольфрамом?
Несмотря на то, что он сложно, чтобы гальванизировать карбид вольфрама с чистым вольфрамами из -за высокой реакционной способности вольфрама, можно гальванировать его с другими металлами, такими как никель, чтобы повысить его свойства, такие как коррозионная стойкость и устойчивость к износу [4].
2. Каковы основные преимущества гальванизации карбида вольфрама?
Основные преимущества включают повышенную коррозионную стойкость, улучшенную износную стойкость, повышенную поверхностную твердость, лучшую электропроводность, а также облегченную сварку и пайку [8].
3. Что такое электроасиночное покрытие и почему он используется на карбиде вольфрама?
Электролетное покрытие никелирования - это процесс, который не требует электрического тока. Он используется на карбиде вольфрама, чтобы обеспечить равномерное покрытие, повысить коррозионную стойкость и облегчить выполнение сварки и пайки на поверхности [8].
4. Что больше всего пользуются отраслями из использования карбида гальванизации вольфрама?
Промышленности, которые приносят пользу больше всего, включают аэрокосмическую, нефть и газ, производство, производство электроэнергии, автомобильную и электронику, благодаря повышенной износостойкой стойкости, коррозионной стойкости и тепловой стабильности материала с покрытием [5] [8].
5. Каковы альтернативы гальванирующему карбиду вольфрама?
Альтернативы включают высокоскоростное покрытие кислородного топлива (HVOF), плазменное распылительное покрытие, химическое осаждение паров (CVD) и физическое осаждение пара (PVD) [2]. Каждый метод предлагает различные преимущества и подходит для различных приложений [6].
Цитаты:
[1] https://www.freepatentsonline.com/2145745.html
[2] https://www.bandbprecision.co.uk/tungsten-carbide-coating/
[3] https://www.sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=77083
[4] https://www.sharrettsplating.com/base-materials/tungsten
[5] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[6] https://www.industrialplating.com/materials/tungsten-carbide-coatings
[7] https://rselectro.in/blog-description/5-nungsten-carbide-applications/9135
[8] https://www.sharrettsplating.com/blog/electroless-nickel-trating-tungsten/
