Просмотры: 222 Автор: Хейзел Публикация Время: 2025-02-17 Происхождение: Сайт
Контент меню
● Понимание коррозионной сопротивления
>> Факторы, влияющие на коррозионную стойкость
● Коррозионная стойкость карбида вольфрама
● Усиление коррозионной стойкости
>> Легирование
>> Покрытия
● Карбид вольфрама против других материалов
● Применение коррозионного карбида вольфрамового карбида
>> 1. Что делает коррозионную карбинскую коррозию вольфрама?
>> 2. Как материал связующего влияет на коррозионную стойкость карбида вольфрама?
>> 3. Каковы лучше всего улучшить коррозионную стойкость карбида вольфрама?
>> 4. В какой среде карбид вольфрама демонстрирует плохую коррозионную устойчивость?
>> 5. Каковы некоторые типичные применения коррозионного карбида вольфрама?
● Цитаты:
Карбид вольфрама известен своей исключительной твердостью, износостойкостью и стабильностью в суровых условиях [2] [7] [4]. Его коррозионная стойкость является критическим свойством, которое определяет его пригодность для различных промышленных применений, в том числе в химических, нефтяных и морских секторах [7]. В этой статье исследует коррозионное сопротивление карбид вольфрама , его основные механизмы, факторы, влияющие на его коррозионное поведение, и то, как он сравнивается с другими материалами в коррозийных средах [2] [4].
Карбид вольфрама (WC) представляет собой соединение, состоящее из атомов вольфрама и углерода [7]. Это жесткий, хрупкий материал, обычно производимый с помощью металлургии порошка, где порошок карбида вольфрама смешивается с металлом связующего, обычно кобальт (CO), а затем спечен при высоких температурах [7] [1]. Полученный материал, который часто называют цементированным карбидом, сочетает в себе высокую твердость и износостойкость вольфрамового карбида с вязкостью и прочностью связующего металла [1].
- Карбид вольфрама синтезируется путем объединения вольфрамового и углерода при высоких температурах [7].
- Полученный порошок смешивается с металлом связующего (обычно кобальт) [1].
- Смесь уплотняется в желаемую форму, а затем спечен, процесс, который объединяет материал при высоких температурах [1].
- Высокая твердость: карбид вольфрама исключительно жесткий, с твердостью MOHS около 9, второго только для Diamond [9].
- Устойчивость к износу: он обладает превосходной сопротивлением абразивному и эрозивному износу, что делает его подходящим для режущих инструментов и износа деталей [3].
- Высокая температура плавления: карбид вольфрама имеет высокую температуру плавления (приблизительно 2747 ° C), обеспечивая стабильность при повышенных температурах [9].
- Коррозионное сопротивление: он устойчив ко многим коррозийным носителям, обеспечивая стабильность производительности в суровых условиях [7].
- Химическая стабильность: карбид вольфрама является химически стабильным и не легко реагирует с другими веществами при комнатной температуре [7] [9].
Коррозионная устойчивость - это способность материала выдерживать деградацию, вызванную химическими или электрохимическими реакциями с его средой [2]. В контексте карбида вольфрама коррозионная стойкость имеет решающее значение для поддержания его структурной целостности и производительности в коррозионных условиях [1].
Коррозия - это процесс, в котором материал окисляется веществами в окружающей среде, в результате чего он теряет электроны [2]. Основные механизмы, влияющие на карбид вольфрама, включают:
- Химическая коррозия: прямая химическая атака кислотами, основаниями или другими коррозионными агентами [1].
- Электрохимическая коррозия: коррозия из -за образования электрохимических клеток на поверхности материала [6].
- Гальваническая коррозия: происходит, когда две разнородные металлы находятся в контакте в присутствии электролита [6].
- Коррозия трещины: локализованная коррозия в промежутках или расщелинах, где застойные растворы могут накапливаться [1].
Несколько факторов влияют на коррозионную стойкость карбида вольфрама:
- Химический состав: состав карбида вольфрама, включая тип и количество металла связующего, значительно влияет на его коррозионную стойкость [7].
- Значение pH: кислотность или щелочность окружающей среды играют решающую роль. Карбид вольфрама с кобальтовыми связями обычно хорошо работает на уровнях pH выше 9, но плохо ниже рН 6 [2].
- Температура: Более высокие температуры могут ускорить скорости коррозии [1].
- Коррозийная среда: специфические коррозионные агенты, присутствующие в окружающей среде (например, соляная кислота, азотная кислота), могут оказывать различное влияние на карбид вольфрама [7].
- Микроструктура: размер зерна, пористость и распределение карбидов и фаз связующего влияют на коррозионную стойкость [1].
Карбид вольфрама демонстрирует хорошую коррозионную устойчивость к различным средам, включая бензин, ацетон, этанол, органические растворители, аммиак, основания и слабые кислоты [1]. Однако его производительность может значительно различаться в зависимости от конкретных условий и состава материала [1].
- Кислоты: карбид вольфрама может быстро ухудшаться в сильных кислотах, таких как соляная и гидрохлорическая кислота [1].
- щелочи: обычно показывает хорошую устойчивость к щелочной среде, особенно при более высоких уровнях рН [2].
- Соли: устойчивость к солевым растворам зависит от удельной соли и концентрации. Испытания на солевые распылители обычно используются для оценки коррозионной устойчивости в морских средах [3].
- Вода: карбид вольфрама обычно хорошо работает в водопроводной воде, но на ее сопротивление может повлиять примеси и уровни pH [1].
Кобальт является широко используемым связующим в карбиде вольфрама из -за его способности влажно влажным карбидным зернами во время спекания жидкой фазы [1]. Однако кобальт подвержен коррозии, что может привести к деградации всего материала [1].
- Выщелачивание кобальта: в коррозионных средах кобальт можно избирательно растворить, оставляя пористый скелет карбида вольфрама [1]. Этот процесс, известный как выщелачивание кобальта, снижает структурную целостность материала и может вызвать вспышки карбидных зерен [1].
- Улучшение коррозионной устойчивости: легирование кобальта, таких как хром, молибден или никель, может повысить его коррозионную устойчивость [1]. В некоторых случаях полностью заменить никель на кобальт оказался эффективным в высоко коррозийных средах [1].
Несколько стратегий могут быть использованы для повышения коррозионной стойкости карбида вольфрама:
- Хром: добавление хрома в кобальтовое связующее может улучшить устойчивость к окислению и коррозии [1].
- Никель: никель может заменить кобальт, чтобы обеспечить превосходную коррозионную устойчивость в сильной кислотной среде [1].
- Молибден: молибден повышает коррозионную устойчивость в специфических химических средах [1].
Применение защитных покрытий может создать барьер между карбид -субстратом вольфрама и коррозийной средой [3].
- CVD вольфрамовых карбидных покрытий: химическое осаждение паров (CVD) может производить наноструктурированные карбидные покрытия вольфрама с повышенной твердостью, устойчивостью к истиранию и коррозионной стойкостью [3]. Эти покрытия особенно эффективны в предотвращении коррозии в агрессивной среде и при температуре до 400 ° C [3].
- Твердое хромирование: в то время как жесткое хромирование является общим методом защиты от коррозии, карбидные покрытия ССЗ -вольфрама демонстрируют превосходные характеристики в тестах на солевые брызги [3].
-Покрытия HVOF: высокоскоростные покрытия для окси-топлива (HVOF) могут обеспечить плотный, хорошо связанный слой, но они могут потребовать герметизации для предотвращения коррозии базового субстрата [3].
Модификация поверхности карбида вольфрама может улучшить его коррозионную стойкость [7].
- Полировка: гладкая поверхностная отделка уменьшает количество потенциальных сайтов инициации коррозии [7].
- Пассивация: химические обработки могут создать пассивный слой, который защищает материал от коррозии [2].
Коррозионная устойчивость карбида вольфрамового карбида можно сравнить с другими часто используемыми материалами в коррозийных средах [4]:
- Коррозионная устойчивость: нержавеющая сталь хорошо известна своей коррозионной устойчивостью из-за образования пассивного слоя оксида хрома [7].
- Механические свойства: карбид вольфрама обычно обладает более высокой твердостью и износостойкой по сравнению с нержавеющей стали [9].
- Приложения: карбид вольфрама является предпочтительным в приложениях, требующих высокой устойчивости к износу и коррозионной стойкости, таких как сопла и компоненты клапана, в то время как нержавеющая сталь используется в более широком диапазоне применений из-за ее пластичности и затрат [7].
- Коррозионная стойкость: керамика, такая как глинозем и циркония, обеспечивает превосходную коррозионную стойкость во многих средах [6].
- Механические свойства: карбид вольфрама обладает превосходной прочности и устойчивостью к износу по сравнению со многими керамикой [9].
- Приложения: керамика используется в высоко коррозийных средах, где механическое напряжение низкое, в то время как карбид вольфрама выбирается для применений, требующих как высокой коррозии, так и износа [6].
- Коррозионная устойчивость: полимеры могут обеспечить превосходную устойчивость к специфическим химическим веществам, но их механические свойства и температурная устойчивость, как правило, ниже, чем у карбида вольфрама [3].
- Приложения: Полимеры подходят для низкой стрессной, коррозийной среды, в то время как карбид вольфрама используется, когда требуется высокая прочность, износостойкость и коррозионная стойкость [3].
Устойчивый к коррозии карбид вольфрама используется в различных приложениях в разных отраслях [2]:
- Инструменты бурения: компоненты, которые работают в суровых коррозионных средах, таких как кислые скважины, получают выгоду от карбидных покрытий вольфрама [3].
- Компоненты клапана: дроссельные клапаны и компоненты управления жидкостью требуют материалов, которые могут выдерживать коррозионные жидкости и высокие давления [2].
- Сопла: используются для распыления коррозийных химических веществ, требующих устойчивости химической атаки и износа [2].
- Уплотнения: механические уплотнения в насосах и реакторах должны противостоять коррозийной среде и поддерживать производительность герметизации [2].
- Износ деталей: компоненты, подвергшиеся воздействию морской воды, такие как буйство насоса и детали клапана, требуют коррозионных материалов [3].
-Режущие инструменты: карбид вольфрама-это оптимальное сырье для режущих инструментов, используемых в высокотемпературной, высокоскоростной среде, из-за его прочности и низкого коэффициента теплового расширения [9].
- Точная штамповка Убийство: Устойчивые к коррозии блоки карбида вольфрама используются в отрасли точной штамповки, где электрохимическая коррозия является проблемой [6].
- Медицинские имплантаты: карбид вольфрама может использоваться в медицинских имплантатах, требующих биосовместимости и коррозионной устойчивости [7].
Коррозионное сопротивление вольфрамового карбида является критически важной собственностью, которая делает его подходящим для требовательных применений в различных отраслях [7]. В то время как карбид вольфрама демонстрирует хорошую устойчивость ко многим коррозийным средствам, на его характеристики влияют такие факторы, как химический состав, значение pH, температура и наличие специфических коррозионных агентов [1]. Фаза связующего, как правило, кобальт, часто является самым слабым звеном с точки зрения коррозионной устойчивости, но стратегии легирования и покрытия могут значительно повысить ее производительность [1]. По сравнению с другими материалами, такими как нержавеющая сталь, керамика и полимеры, карбид вольфрама предлагает уникальную комбинацию высокой твердости, износостойкости и коррозионной стойкости, что делает его идеальным выбором для применений, требующих долговечности в суровых условиях [9]. По мере продвижения технологии непрерывная оптимизация процессов еще больше повышает коррозионную стойкость карбида вольфрама, обеспечивая сильную поддержку для применений в большем количестве областей [7].
Коррозионная стойкость карбида вольфрамового карбида проистекает из его химического состава и образования стабильного оксидного слоя [7] [4]. Карбид вольфрама (WC) обеспечивает естественный устойчивый к коррозии барьер из-за его высокой твердости и химической стабильности [7]. Кроме того, он устойчив к реакциям с кислыми, щелочными и другими коррозионными средами, обеспечивая стабильность производительности в суровых условиях [7].
Материал связующего, обычно кобальт (CO), может значительно влиять на коррозионную стойкость карбида вольфрама [1]. Кобальт подвержен коррозии, которая может привести к выщелачиванию кобальта и последующей деградации материала [1]. Легирование кобальтового связующего с помощью таких элементов, как хром, молибден или никель, может улучшить коррозионную устойчивость, или никель может быть полностью заменен на кобальт [1].
Несколько методов могут повысить коррозионную стойкость карбида вольфрама:
- Легирование: добавление таких элементов, как хром, никель или молибден, к фазе связующего [1].
- Покрытия: нанесение защитных покрытий, таких как карбид вольфрама CVD [3].
- Обработка поверхности: методы полировки и пассивации [7].
Карбид вольфрама обычно демонстрирует плохую коррозионную устойчивость в сильных кислотах, таких как соляная и гидрофторическая кислота [1]. Он также плохо работает в средах со значением pH ниже 6 при использовании кобальта в качестве связующего [2].
Устойчивый к коррозии карбид вольфрама используется в различных приложениях, в том числе:
- Бурные инструменты и компоненты клапана в нефтегазовой отрасли [3].
- Сопла и уплотнения в химической обработке [2].
- Носить детали в морской промышленности [3].
- Точная штамповка умирает [6].
[1] https://www.jlsmoldparts.com/talking-corrosion-restance-tungsten-carbide-crades/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/corrosion-reesistance-tungsten-carbide-shijin-lei
[3] https://hardide.com/wp-content/uploads/2020/05/corrosion_20101.pdf
[4] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/does-tungsten-rust/
[5] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-our-culture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-coatings-and
[6] https://www.yatechmaterials.com/en/technology/what-is-corrosion-restistant-tungsten-carbide/
[7] https://www.carbide-part.com/blog/an-in-depth-analysis-of-tungsten-carbides-corrosion-retistance/
[8] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-edm blocks.html
[9] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/mented-carbide/corrosion-resistance/