ทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้มีโคบอลต์หรือไม่?

เมนูเนื้อหา

องค์ประกอบของทังสเตนคาร์ไบด์

บทบาทของโคบอลต์ในทังสเตนคาร์ไบด์

กระบวนการผลิต

คุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์

การใช้งานของทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์

ทางเลือกสำหรับโคบอลต์

การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

การระบุทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้

บทสรุป

คำถามที่พบบ่อย

- 1. ทังสเตนคาร์ไบด์แม่เหล็กหรือไม่?

- 2. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?

- 3. ทังสเตนคาร์ไบด์ปลอดภัยที่จะสวมใส่เป็นเครื่องประดับหรือไม่?

- 4. ทังสเตนคาร์ไบด์เปรียบเทียบกับวัสดุแข็งอื่น ๆ เช่นเพชรได้อย่างไร?

- 5. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถปรับขนาดหรือซ่อมแซมได้หรือไม่?

การอ้างอิง:

ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่น่าทึ่งที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการสึกหรอและความทนทาน พบว่ามีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่เครื่องมือตัดไปจนถึงเครื่องประดับ อย่างไรก็ตามมักจะมีความสับสนเกี่ยวกับองค์ประกอบของมันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการปรากฏตัวของโคบอลต์ บทความนี้จะสำรวจธรรมชาติของแท้ ทังสเตนคาร์ไบด์แท้ องค์ประกอบและบทบาทของโคบอลต์ในการผลิตและคุณสมบัติ

องค์ประกอบของทังสเตนคาร์ไบด์

ทังสเตนคาร์ไบด์ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ที่สุดเป็นสารประกอบทางเคมีที่มีสูตร WC ประกอบด้วยส่วนที่เท่ากันทังสเตนและคาร์บอนอะตอม [1] [2] สารประกอบนี้เป็นผงสีเทาละเอียดที่สามารถกดและกลายเป็นรูปร่างต่าง ๆ ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเผา

อย่างไรก็ตามเมื่อเราพูดถึง 'ทังสเตนคาร์ไบด์ ' ในการใช้งานที่ใช้งานได้จริงที่สุดเรามักจะอ้างถึงวัสดุคอมโพสิตมากกว่า WC บริสุทธิ์ คอมโพสิตนี้มักจะมีโลหะสารยึดเกาะและสารยึดเกาะที่ใช้กันมากที่สุดคือโคบอลต์

บทบาทของโคบอลต์ในทังสเตนคาร์ไบด์

โคบอลต์มีบทบาทสำคัญในการผลิตและคุณสมบัติของคอมโพสิตทังสเตนคาร์ไบด์ซึ่งมักเรียกกันว่าคาร์ไบด์หรือฮาร์ดลี่ นี่คือเหตุผลที่ Cobalt รวมกันบ่อยครั้ง:

1. ตัวแทนที่มีผลผูกพัน: โคบอลต์ทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะถืออนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์เข้าด้วยกัน ในระหว่างกระบวนการเผาโคบอลต์จะละลายและไหลระหว่างธัญพืช WC สร้างพันธะที่แข็งแกร่ง [3]

2. ความเหนียวที่ดีขึ้น: ในขณะที่ทังสเตนคาร์ไบด์บริสุทธิ์นั้นยากมาก แต่ก็เปราะ การเพิ่มโคบอลต์ช่วยเพิ่มความทนทานของวัสดุทำให้ทนต่อการแตกและบิ่น [4]

3. คุณสมบัติการปรับสมดุล: ปริมาณโคบอลต์สามารถปรับได้เพื่อความสมดุลและความเหนียวสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ โดยทั่วไปแล้วเนื้อหาโคบอลต์จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 3% ถึง 30% โดยน้ำหนัก [3]

4. ความสามารถในการทำงานที่เพิ่มขึ้น: การปรากฏตัวของโคบอลต์ทำให้วัสดุใช้งานได้มากขึ้นทำให้สามารถสร้างและสร้างขึ้นได้ง่ายขึ้นในระหว่างการผลิต

กระบวนการผลิต

การผลิตทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:

1. การเตรียมผง: ผงทังสเตนคาร์ไบด์ผสมกับผงโคบอลต์ในสัดส่วนที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

2. การกด: ส่วนผสมของผงถูกบีบอัดเป็นรูปร่างที่ต้องการ

3. การเผา: รูปแบบกดจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิระหว่าง 1,400 ° C และ 1,600 ° C ที่อุณหภูมิเหล่านี้โคบอลต์จะละลายและละลายธัญพืชทังสเตนคาร์ไบด์บางส่วน [5]

4. การระบายความร้อน: เมื่อวัสดุเย็นลงโคบอลต์แข็งตัว, จับอนุภาคทังสเตนคาร์ไบด์เข้าด้วยกัน

คุณสมบัติของทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์

การรวมโคบอลต์ในทังสเตนคาร์ไบด์ส่งผลให้วัสดุที่มีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง:

1. ความแข็ง: ในขณะที่ยากน้อยกว่า WC บริสุทธิ์เล็กน้อยทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์ยังคงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ยากที่สุดที่มีอยู่ด้วยความแข็งใกล้กับเพชร [4]

2. ความต้านทานการสึกหรอ: วัสดุแสดงความต้านทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอเป็นพิเศษทำให้เหมาะสำหรับการตัดเครื่องมือและส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอ

3. ความเหนียว: สารยึดเกาะโคบอลต์ช่วยเพิ่มความสามารถของวัสดุอย่างมีนัยสำคัญในการทนต่อผลกระทบและต้านทานการแตกหัก

4. ความเสถียรทางความร้อน: ทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์ยังคงรักษาคุณสมบัติไว้ที่อุณหภูมิสูงทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานการตัดเฉือนความเร็วสูง [4]

5. ความหนาแน่น: ความหนาแน่นของทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์ 5.5% ถึง 6.5% อยู่ที่ประมาณ 14.5 g/cm³ [4]

การใช้งานของทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์

การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งความเหนียวและการต่อต้านการสึกหรอทำให้ทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีค่าโคบอลต์มีค่าในการใช้งานมากมาย:

1. เครื่องมือการตัด: ใช้ในบิตสว่านโรงงานปลายและเม็ดมีดสำหรับการตัดเฉือนโลหะและวัสดุแข็งอื่น ๆ

2. การขุดและขุดน้ำมัน: ส่วนประกอบสำหรับการขุดเจาะหินอุโมงค์น่าเบื่อและการขุดเจาะบ่อน้ำมัน

3. สวมชิ้นส่วน: ใช้ในการผลิตตายหัวฉีดและส่วนประกอบอื่น ๆ อาจมีการสึกหรอสูง

4. รอบการเจาะเกราะ: การใช้งานทางทหารสำหรับกระสุนเกราะเจาะ

5. เครื่องประดับ: ได้รับความนิยมมากขึ้นสำหรับวงดนตรีงานแต่งงานและเครื่องประดับอื่น ๆ เนื่องจากความทนทานและการต่อต้านรอยขีดข่วน

ทางเลือกสำหรับโคบอลต์

ในขณะที่โคบอลต์เป็นสารยึดเกาะที่พบมากที่สุดสำหรับทังสเตนคาร์ไบด์ แต่ก็มีสถานการณ์ที่ต้องการทางเลือก:

1. นิกเกิล: ใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น

2. เหล็ก: บางครั้งใช้เป็นทางเลือกที่ต่ำกว่าสำหรับโคบอลต์

3. โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม: ให้ความทนทานและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นในการใช้งานบางอย่าง

4. สูตรปลอดโคบอลต์: พัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานที่คุณสมบัติแม่เหล็กของโคบอลต์ไม่พึงประสงค์หรือมีข้อกังวลเกี่ยวกับความเป็นพิษของโคบอลต์

การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ

การใช้โคบอลต์ในทังสเตนคาร์ไบด์ทำให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ:

1. ผลกระทบการขุด: การขุดโคบอลต์อาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ

2. การเปิดรับอาชีพ: คนงานในการผลิตทังสเตนคาร์ไบด์อาจสัมผัสกับฝุ่นโคบอลต์ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาการหายใจ

3. ความท้าทายในการรีไซเคิล: การปรากฏตัวของโคบอลต์สามารถทำให้กระบวนการรีไซเคิลมีความซับซ้อนสำหรับผลิตภัณฑ์ทังสเตนคาร์ไบด์

4. ความเป็นพิษ: ในขณะที่คอมโพสิตทังสเตนคาร์ไบด์-ค็อมโดยทั่วไปมีความเสถียร แต่ก็มีความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพระยะยาวที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสโคบอลต์

การระบุทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้

ด้วยมูลค่าและคุณสมบัติที่พึงประสงค์ของทังสเตนคาร์ไบด์จึงมีตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์เลียนแบบ นี่คือวิธีบางอย่างในการแยกแยะทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้:

1. ความหนาแน่น: ทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้มีความหนาแน่นสูงมาก ชิ้นส่วนจะรู้สึกหนักกว่าที่เห็น

2. ความต้านทานรอยขีดข่วน: มันยากมากที่จะเกาทังสเตนคาร์ไบด์ โลหะทั่วไปจะไม่ทิ้งเครื่องหมายไว้ [7]

3. สี: ทังสเตนคาร์ไบด์ของแท้มีสีเทาเข้มที่แตกต่างกัน

4. แม่เหล็ก: เนื่องจากเนื้อหาโคบอลต์รายการทังสเตนคาร์ไบด์จำนวนมากมีแม่เหล็กเล็กน้อย

5. การทดสอบระดับมืออาชีพ: เพื่อความมั่นใจอย่างแน่นอนสามารถใช้วิธีการทดสอบระดับมืออาชีพเช่นการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ได้

บทสรุป

โดยสรุปในขณะที่ Tungsten Carbide (WC) บริสุทธิ์ไม่มีโคบอลต์คำว่า 'ทังสเตนคาร์ไบด์ ' ในการใช้งานที่ใช้งานได้จริงส่วนใหญ่หมายถึงวัสดุคอมโพสิตที่โดยทั่วไปจะรวมถึงโคบอลต์เป็นสารยึดเกาะ ทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์นี้เป็นของแท้และนำเสนอการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งความเหนียวและการต่อต้านการสึกหรอที่ทำให้มันมีค่าในการใช้งานอุตสาหกรรมและผู้บริโภคจำนวนมาก

การปรากฏตัวของโคบอลต์ไม่ได้เป็นสัญญาณของความด้อยกว่าหรือไม่น่าไว้วางใจ แต่เป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุและช่วยให้สามารถใช้งานได้ในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการ อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องทราบว่ายังมีสูตรที่ปราศจากโคบอลต์สำหรับความต้องการเฉพาะ

ในฐานะที่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเราอาจเห็นสารยึดเกาะและสูตรใหม่ที่พัฒนาขึ้นอาจนำเสนอประสิทธิภาพที่ดีขึ้นหรือจัดการกับปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับการใช้โคบอลต์ อย่างไรก็ตามทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีโคบอลต์ยังคงเป็นวัสดุที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม

คำถามที่พบบ่อย

1. ทังสเตนคาร์ไบด์แม่เหล็กหรือไม่?

ทังสเตนคาร์ไบด์นั้นไม่ใช่แม่เหล็ก อย่างไรก็ตามโคบอลต์ที่ใช้เป็นสารยึดเกาะในผลิตภัณฑ์ทังสเตนคาร์ไบด์จำนวนมากเป็นแม่เหล็ก เป็นผลให้รายการทังสเตนคาร์ไบด์จำนวนมากจะแสดงคุณสมบัติแม่เหล็กเล็กน้อยเนื่องจากเนื้อหาโคบอลต์ของพวกเขา

2. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถรีไซเคิลได้หรือไม่?

ใช่ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถรีไซเคิลได้ อย่างไรก็ตามกระบวนการอาจซับซ้อนเนื่องจากการปรากฏตัวของโคบอลต์และองค์ประกอบการผสมอื่น ๆ สิ่งอำนวยความสะดวกการรีไซเคิลแบบพิเศษใช้วิธีการต่าง ๆ ในการแยกและกู้คืนทังสเตนและส่วนประกอบอื่น ๆ

3. ทังสเตนคาร์ไบด์ปลอดภัยที่จะสวมใส่เป็นเครื่องประดับหรือไม่?

โดยทั่วไปเครื่องประดับทังสเตนคาร์ไบด์ปลอดภัยในการสวมใส่ มันเป็นอาการแพ้ง่ายสำหรับคนส่วนใหญ่และไม่ตอบสนองกับผิวหนัง อย่างไรก็ตามบุคคลที่มีความไวต่อโลหะอาจตอบสนองต่อนิกเกิลบางครั้งใช้ในกระบวนการผลิต

4. ทังสเตนคาร์ไบด์เปรียบเทียบกับวัสดุแข็งอื่น ๆ เช่นเพชรได้อย่างไร?

ในขณะที่ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในวัสดุที่ยากที่สุดที่มีอยู่เพชรยังคงยากขึ้นอย่างมาก ในระดับ Mohs ของความแข็งของแร่เพชรอัตรา 10 ในขณะที่ทังสเตนคาร์ไบด์มีอัตราประมาณ 9 ถึง 9.5 อย่างไรก็ตามทังสเตนคาร์ไบด์นั้นรุนแรงกว่าเพชรซึ่งหมายความว่ามันเปราะน้อยและทนต่อการแตก

5. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถปรับขนาดหรือซ่อมแซมได้หรือไม่?

ทังสเตนคาร์ไบด์นั้นยากและทนต่อการเสียรูปซึ่งทำให้ยากต่อการปรับขนาดหรือซ่อมแซมเมื่อเกิดขึ้น สิ่งนี้เกี่ยวข้องอย่างยิ่งสำหรับรายการเครื่องประดับเช่นแหวน หากจำเป็นต้องมีการปรับขนาดมันมักจะใช้งานได้จริงมากขึ้นในการแทนที่รายการทั้งหมด

การอ้างอิง:

[1] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862

[2] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html

[3] https://www.azonano.com/article.aspx?articleid=3358

[4] https://shop.machinemfg.com/c2-tungsten-carbide-physical-and-hemical-properties/

[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[6] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-cobalt

[7] https://www.thermalspray.com/how-to-distinguish-real-tungsten-carbide-from-fakes/

[8] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide