Menu i përmbajtjes
> Isfarë është karbidi i tungstenit?
>> Përbërja dhe prodhimi
>> Karakteristikat e karbidit të tungstenit
> Kuptimi i rezistencës ndaj korrozionit
>> Mekanizmat e gërryerjes
>> Faktorët që ndikojnë në rezistencën e korrozionit
> Rezistenca ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit
>> Sjellja në mjedise të ndryshme
>> Roli i fazës së lidhësit
> Përmirësimi i rezistencës ndaj korrozionit
>> Aliazh
>> Veshje
>> Trajtim sipërfaqësor
> Tungsten Carbide vs Materiale të tjera
>> Çelik inox
> Aplikimet e karbidit të tungstenit rezistent ndaj korrozionit
>> Industria e naftës dhe gazit
>> Përpunim kimik
>> Industri detare
>> Industri të tjera
> Përfundim
> Fshat
>> 1. Çfarë e bën rezistencën ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit?
>> 2. Si ndikon materiali i lidhësit në rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit?
>> 3 Cilat janë mënyrat më të mira për të përmirësuar rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit?
>> 4 Në cilat mjedise shfaqin karbidin e tungstenit rezistencë të dobët të korrozionit?
>> 5 Cilat janë disa aplikime tipike të karbidit të tungstenit rezistent ndaj korrozionit?
> Citimet:
Karbidi i tungstenit është i njohur për ngurtësinë e saj të jashtëzakonshme, rezistencën e veshjes dhe stabilitetin në mjedise të ashpra [2] [7] [4]. Rezistenca e saj për korrozionin është një pronë kritike që përcakton përshtatshmërinë e saj për aplikime të ndryshme industriale, përfshirë ato në sektorët kimikë, naftë dhe detarë [7]. Ky artikull eksploron rezistencën e korrozionit të Tungsten Carbide , mekanizmat e tij themelorë, faktorët që ndikojnë në sjelljen e tij të korrozionit dhe se si krahasohet me materialet e tjera në mjediset gërryese [2] [4].
Isfarë është karbidi i tungstenit?
Karbidi i tungstenit (WC) është një përbërës i përbërë nga tungsteni dhe atomet e karbonit [7]. Isshtë një material i fortë, i brishtë, i prodhuar zakonisht përmes metalurgjisë pluhur, ku pluhuri i karbidit të tungstenit përzihet me një metal lidhës, zakonisht kobalt (CO), dhe më pas sinohet në temperatura të larta [7] [1]. Materiali që rezulton, i referuar shpesh si karbid i çimentuar, kombinon ngurtësinë e lartë dhe rezistencën e veshjes së karbidit të tungstenit me ashpërsinë dhe forcën e metalit të lidhësit [1].
Përbërja dhe prodhimi
- Karbidi i tungstenit sintetizohet duke kombinuar tungstenin dhe karbonin në temperatura të larta [7].
- Pluhuri që rezulton përzihet me një metal lidhës (zakonisht kobalt) [1].
- Përzierja është e ngjeshur në formën e dëshiruar dhe më pas e sintetizuar, një proces që konsolidon materialin në temperatura të larta [1].
Karakteristikat e karbidit të tungstenit
- Ngurtësia e lartë: Karbidi i tungstenit është jashtëzakonisht i vështirë, me një ngurtësi Mohs prej rreth 9, e dyta vetëm për diamantin [9].
- Rezistenca e veshjes: Ajo shfaq rezistencë të shkëlqyeshme ndaj veshjes gërryese dhe erozive, duke e bërë atë të përshtatshme për prerjen e mjeteve dhe veshjes së pjesëve [3].
- Pika e lartë e shkrirjes: Karbidi i tungstenit ka një pikë të lartë shkrirjeje (afërsisht 2,747 ° C), duke siguruar stabilitet në temperatura të ngritura [9].
- Rezistenca ndaj korrozionit: isshtë rezistente ndaj shumë mediave gërryese, duke siguruar stabilitetin e performancës në mjedise të ashpra [7].
- Stabiliteti kimik: Karbidi i tungstenit është kimikisht i qëndrueshëm dhe nuk reagon lehtë me substanca të tjera në temperaturën e dhomës [7] [9].
Kuptimi i rezistencës ndaj korrozionit
Rezistenca ndaj korrozionit është aftësia e një materiali për t'i bërë ballë degradimit të shkaktuar nga reaksione kimike ose elektrokimike me mjedisin e tij [2]. Në kontekstin e karbidit të tungstenit, rezistenca ndaj korrozionit është thelbësore për ruajtjen e integritetit dhe performancës strukturore të tij në kushte gërryese [1].
Mekanizmat e gërryerjes
Korrozioni është një proces në të cilin një material oksidohet nga substancat në mjedis, duke bërë që ai të humbasë elektronet [2]. Mekanizmat kryesorë që prekin karbidin e tungstenit përfshijnë:
- Korrozioni kimik: Sulmi kimik i drejtpërdrejtë nga acidet, bazat ose agjentët e tjerë gërryes [1].
- Korrozioni elektrokimik: gërryerja për shkak të formimit të qelizave elektrokimike në sipërfaqen e materialit [6].
- Korrozioni galvanik: ndodh kur dy metale të ndryshme janë në kontakt në prani të një elektroliti [6].
- Korrozioni i çarjes: Korrozioni i lokalizuar në boshllëqe ose çarje ku zgjidhjet e ndenjura mund të grumbullohen [1].
Faktorët që ndikojnë në rezistencën e korrozionit
Disa faktorë ndikojnë në rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit:
- Përbërja kimike: Përbërja e karbidit të tungstenit, përfshirë llojin dhe sasinë e metaleve të lidhësit, ndikon ndjeshëm në rezistencën e tij të korrozionit [7].
- Vlera e pH: aciditeti ose alkaliniteti i mjedisit luan një rol vendimtar. Karbidi i tungstenit me lidhës të kobaltit zakonisht performon mirë në nivelet e pH mbi 9, por dobët nën pH 6 [2].
- Temperatura: Temperaturat më të larta mund të përshpejtojnë normat e korrozionit [1].
- Media gërryese: Agjentët specifikë gërryes të pranishëm në mjedis (p.sh., acidi klorhidrik, acidi nitrik) mund të kenë efekte të ndryshme në karbidin e tungstenit [7].
- Mikrostruktura: Madhësia e grurit, poroziteti dhe shpërndarja e fazave të karbidit dhe lidhës ndikojnë në rezistencën ndaj korrozionit [1].
Rezistenca ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit
Karbidi i tungstenit shfaq rezistencë të mirë të korrozionit ndaj një larmie mediash, duke përfshirë benzinë, aceton, etanol, tretës organikë, amoniak, baza dhe acide të dobëta [1]. Sidoqoftë, performanca e tij mund të ndryshojë në mënyrë të konsiderueshme bazuar në kushtet specifike dhe përbërjen e materialit [1].
Sjellja në mjedise të ndryshme
- Acidet: Karbidi i tungstenit mund të përkeqësohet me shpejtësi në acide të forta si acidi klorhidrik dhe hidrofluorik [1].
- Alkalis: Në përgjithësi tregon rezistencë të mirë ndaj mjediseve alkaline, veçanërisht në nivele më të larta të pH [2].
- Kripërat: Rezistenca ndaj zgjidhjeve të kripës varet nga kripa dhe përqendrimi specifik. Testet e llakit të kripës zakonisht përdoren për të vlerësuar rezistencën e korrozionit në mjediset detare [3].
- Uji: Karbidi i tungstenit zakonisht performon mirë në ujin e çezmës, por rezistenca e tij mund të ndikohet nga papastërtitë dhe nivelet e pH [1].
Roli i fazës së lidhësit
Kobalti është një lidhës i përdorur gjerësisht në karbidin e tungstenit për shkak të aftësisë së tij për të lagur kokrrat e karbidit të tungstenit gjatë shkrirjes së fazës së lëngshme [1]. Sidoqoftë, kobalti është i ndjeshëm ndaj korrozionit, i cili mund të çojë në degradimin e të gjithë materialit [1].
- Lëvizja e kobaltit: Në mjedise gërryese, kobalti mund të tretohet në mënyrë selektive, duke lënë një skelet poroz të karbidit të tungstenit [1]. Ky proces, i njohur si rrjedhja e kobaltit, zvogëlon integritetin strukturor të materialit dhe mund të shkaktojë spalling të kokrrave të karbidit [1].
- Përmirësimi i rezistencës ndaj korrozionit: Kobalti aliazh me elementë si kromi, molibden ose nikeli mund të përmirësojë rezistencën e tij të korrozionit [1]. Në disa raste, nikeli plotësisht i zëvendësuar për kobaltin është dëshmuar efektiv në mjedise shumë gërryese [1].
Përmirësimi i rezistencës ndaj korrozionit
Disa strategji mund të përdoren për të rritur rezistencën ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit:
Aliazh
- Kromi: Shtimi i kromit në lidhësin e kobaltit mund të përmirësojë rezistencën ndaj oksidimit dhe gërryerjes [1].
- Nikeli: Nikeli mund të zëvendësojë kobaltin për të siguruar rezistencë superiore të korrozionit në mjedise të forta të acidit [1].
- Molibden: molibden rrit rezistencën e korrozionit në media kimike specifike [1].
Veshje
Aplikimi i veshjeve mbrojtëse mund të krijojë një pengesë midis substratit të karbidit të tungstenit dhe mjedisit gërryes [3].
- Veshjet e karbidit të tungstenit CVD: Depozitimi kimik i avullit (CVD) mund të prodhojë veshje karbide tungsteni nano të strukturuara me ngurtësi të zgjeruar, rezistencë ndaj gërryerjes dhe rezistencë ndaj korrozionit [3]. Këto veshje janë veçanërisht të efektshme në parandalimin e gërryerjes në mediat agresive dhe në temperaturat deri në 400 ° C [3].
- Plating i fortë i kromit: Ndërsa plating i fortë i kromit është një metodë e zakonshme e mbrojtjes së korrozionit, veshjet e karbidit të tungstenit CVD kanë treguar performancë superiore në testet e llakit të kripës [3].
-Veshjet HVOF: Veshje me shpejtësi të lartë oksi-karburant (HVOF) mund të sigurojë një shtresë të dendur, të lidhur mirë, por ato mund të kërkojnë vulosje për të parandaluar gërryerjen e substratit themelor [3].
Trajtim sipërfaqësor
Modifikimi i sipërfaqes së karbidit të tungstenit mund të përmirësojë rezistencën e tij të korrozionit [7].
- Lustrimi: Një përfundim i sipërfaqes së lëmuar zvogëlon numrin e vendeve të mundshme të fillimit të korrozionit [7].
- Pastivim: Trajtimet kimike mund të krijojnë një shtresë pasive që mbron materialin nga gërryerja [2].
Tungsten Carbide vs Materiale të tjera
Rezistenca e korrozionit të tungstenit të karbidit mund të krahasohet me atë të materialeve të tjera të përdorura zakonisht në mjedise gërryese [4]:
Çelik inox
- Rezistenca ndaj korrozionit: Steeleliku inox është i njohur për rezistencën e tij për korrozionin për shkak të formimit të një shtrese të oksidit të kromit pasiv [7].
- Karakteristikat mekanike: Karbidi i tungstenit në përgjithësi ka ngurtësi më të lartë dhe rezistencë ndaj veshjes në krahasim me çelikun e pandryshkshëm [9].
- Aplikimet: Karbidi i tungstenit preferohet në aplikimet që kërkojnë rezistencë të lartë të veshit dhe rezistencë ndaj korrozionit, siç janë grykët dhe përbërësit e valvulave, ndërsa çeliku inox përdoret në një gamë më të gjerë të aplikacioneve për shkak të duktilitetit dhe efektivitetit të kostos [7].
- Rezistenca ndaj korrozionit: qeramika, siç janë alumina dhe zirkonia, ofrojnë rezistencë të shkëlqyeshme për korrozionin në shumë mjedise [6].
- Karakteristikat mekanike: Tungsten karbid ka ashpërsi superiore dhe rezistencë ndaj veshjes në krahasim me shumë qeramikë [9].
- Aplikimet: Qeramika përdoren në mjedise shumë gërryese ku stresi mekanik është i ulët, ndërsa karbidi i tungstenit është zgjedhur për aplikime që kërkojnë korrozion të lartë dhe rezistencë ndaj konsumit [6].
- Rezistenca ndaj korrozionit: Polimerët mund të sigurojnë rezistencë të shkëlqyeshme ndaj kimikateve specifike, por vetitë e tyre mekanike dhe rezistenca e temperaturës janë përgjithësisht më të ulëta se ato të karbidit të tungstenit [3].
- Aplikimet: Polimerët janë të përshtatshëm për mjedise me stres të ulët, gërryes, ndërsa karbidi i tungstenit përdoret kur nevojiten forca e lartë, rezistenca e veshjes dhe rezistenca ndaj korrozionit [3].
Aplikimet e karbidit të tungstenit rezistent ndaj korrozionit
Karbidi i tungstenit rezistent ndaj korrozionit përdoret në një larmi aplikimesh në industri të ndryshme [2]:
Industria e naftës dhe gazit
- Mjetet e shpimit: Përbërësit që veprojnë në mjedise të ashpra, gërryese, të tilla si puse të thartë, përfitojnë nga veshjet e karbideve tungsten [3].
- Komponentët e valvulave: Valvulat e mbytjes dhe përbërësit e kontrollit të lëngjeve kërkojnë materiale që mund t'i rezistojnë lëngjeve gërryese dhe presioneve të larta [2].
Përpunim kimik
- Gërvishtjet: Përdoren për spërkatjen e kimikateve gërryese, që kërkojnë rezistencë ndaj sulmit kimik dhe veshin [2].
- Vula: Vula mekanike në pompa dhe reaktorë duhet t'i rezistojnë mediave gërryese dhe të mbajnë performancën e vulosjes [2].
Industri detare
- Veshja e pjesëve: Përbërësit e ekspozuar ndaj ujit të detit, të tilla si shtytësit e pompës dhe pjesët e valvulave, kërkojnë materiale rezistente ndaj korrozionit [3].
-Mjetet e prerjes: Karbidi i tungstenit është lënda e parë optimale për mjetet e prerjes të përdorura në mjediset me temperaturë të lartë, me shpejtësi të lartë për shkak të forcës së tij dhe koeficientit të ulët të zgjerimit termik [9].
Industri të tjera
- Vullozimi i precizionit vdes: Blloqet e karbidit të tungstenit rezistent ndaj korrozionit përdoren në industrinë e presionit të presionit, ku korrozioni elektrokimik është një shqetësim [6].
- Implantet mjekësore: Karbidi i tungstenit mund të përdoret në implantet mjekësore që kërkojnë biokompatibilitet dhe rezistencë ndaj korrozionit [7].
Përfundim
Rezistenca e korrozionit të Tungsten Carbide është një pronë kritike që e bën atë të përshtatshme për të kërkuar aplikime në industri të ndryshme [7]. Ndërsa karbidi i tungstenit shfaq rezistencë të mirë ndaj shumë mediave gërryese, performanca e tij ndikohet nga faktorë të tillë si përbërja kimike, vlera e pH, temperatura dhe prania e agjentëve specifikë gërryes [1]. Faza e lidhësit, zakonisht kobalti, shpesh është lidhja më e dobët për sa i përket rezistencës së korrozionit, por strategjitë e lidhjes dhe veshjes mund të përmirësojnë ndjeshëm performancën e saj [1]. Krahasuar me materiale të tjera si çeliku inox, qeramika dhe polimeret, tungsten karbid ofron një kombinim unik të ngurtësisë së lartë, rezistencës së veshjes dhe rezistencës ndaj korrozionit, duke e bërë atë një zgjedhje ideale për aplikimet që kërkojnë qëndrueshmëri në mjedise të ashpra [9]. Ndërsa përparon teknologjia, optimizimi i vazhdueshëm i procesit do të përmirësojë më tej rezistencën ndaj korrozionit të tungstenit, duke siguruar mbështetje të fortë për aplikimet në më shumë fusha [7].
Fshat
1. Çfarë e bën rezistencën ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit?
Rezistenca ndaj korrozionit të tungstenit buron nga përbërja e saj kimike dhe formimi i një shtrese të qëndrueshme oksidi [7] [4]. Karbidi i tungstenit (WC) siguron një pengesë natyrale rezistente ndaj korrozionit për shkak të ngurtësisë së saj të lartë dhe stabilitetit kimik [7]. Për më tepër, është rezistent ndaj reaksioneve me media acidike, alkaline dhe media të tjera gërryese, duke siguruar stabilitetin e performancës në mjedise të ashpra [7].
2. Si ndikon materiali i lidhësit në rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit?
Materiali i lidhësit, zakonisht kobalti (CO), mund të ndikojë ndjeshëm në rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit [1]. Kobalti është i ndjeshëm ndaj gërryerjes, i cili mund të çojë në rrjedhjen e kobaltit dhe degradimin pasues të materialit [1]. Lidhja e lidhësit të kobaltit me elementë si kromi, molibden, ose nikeli mund të përmirësojë rezistencën ndaj korrozionit, ose nikeli mund të zëvendësohet plotësisht për kobaltin [1].
3 Cilat janë mënyrat më të mira për të përmirësuar rezistencën e korrozionit të karbidit të tungstenit?
Disa metoda mund të përmirësojnë rezistencën ndaj korrozionit të karbidit të tungstenit:
- aliazh: Shtimi i elementeve si kromi, nikeli ose molibden në fazën e lidhësit [1].
- Veshje: Aplikimi i veshjeve mbrojtëse siç është CVD Tungsten Carbide [3].
- Trajtimi në sipërfaqe: Teknikat e lustrimit dhe pasivizimit [7].
4 Në cilat mjedise shfaqin karbidin e tungstenit rezistencë të dobët të korrozionit?
Karbidi i tungstenit zakonisht shfaq rezistencë të dobët të korrozionit në acide të forta si acidi klorhidrik dhe hidrofluorik [1]. Ai gjithashtu performon dobët në mjedise me një vlerë pH nën 6 kur përdorni kobaltin si lidhës [2].
5 Cilat janë disa aplikime tipike të karbidit të tungstenit rezistent ndaj korrozionit?
Karbidi i tungstenit rezistent ndaj korrozionit përdoret në aplikacione të ndryshme, duke përfshirë:
- Mjetet e shpimit dhe përbërësit e valvulave në industrinë e naftës dhe gazit [3].
- Gryke dhe vula në përpunimin kimik [2].
- Vishni pjesë në industrinë detare [3].
- Vula precize vdes [6].
Citimet:
[1] https://www.jlsmoldparts.com/talking-corrosion-resance-tungsten-carbide-grades/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/corrosion-resance-tungsten-carbid
[3] https://hardide.com/wp-content/uploads/2020/05/corrosion_20101.pdf
[4] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/does-tungsten-pust/
[5] https:
[6] https://www.yatechmaterials.com/en/technology/what-is-corrosion-resistant-tungsten-carbide/
[7] https:
[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:
