Menu ng nilalaman
● Panimula
● Ang kimika ng Tungsten Carbide
>> Mga bloke ng gusali ng elemental
>>> Pamamahagi ng timbang
>> Hexagonal α-WC
>>> Mga pangunahing sukatan ng istruktura
>> Cubic β-wc
>> Laki ng butil at pagganap
● Ang papel ng mga nagbubuklod: semento na karbida
>> Bakit mahalaga ang mga nagbubuklod
>>> Paghahambing ng binder
>> Graded na istruktura
● Proseso ng Paggawa
>> Hakbang 1: Produksyon ng pulbos
>> Hakbang 2: Paghahalo at paggiling
>> Hakbang 3: Pagpindot
>> Hakbang 4: Sintering
>> Pag-post-pagproseso
● Pisikal at mekanikal na mga katangian
>> Katigasan kumpara sa katigasan trade-off
>> Katatagan ng thermal
>> Electrical conductivity
● Mga aplikasyon sa buong industriya
>> Mga tool sa pagputol ng industriya
>> Pagmimina at Konstruksyon
>> Aerospace
>> Medikal
>> Mga kalakal ng consumer
● Hinaharap na mga uso at makabagong ideya
>> Additive Manufacturing
>> Napapanatiling kasanayan
>> Nano-nakabalangkas na karbida
● Konklusyon
● Madalas na Itinanong (FAQ)
>> 1. Bakit mas mahirap ang tungsten carbide kaysa sa bakal?
>> 2. Maaari bang kalawang ang Tungsten Carbide?
>> 3. Paano na -recycle ang Tungsten Carbide?
>> 4. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng WC at Diamond?
>> 5. Nakakalason ba ang Tungsten Carbide?
● Mga pagsipi:
Panimula
Ang Tungsten Carbide ay isang binary compound ng tungsten (W) at carbon (C), ngunit ang real-world utility nito ay namamalagi sa composite form nito: cemented carbide. Ang materyal na ito ay namumuno sa mga industriya na nangangailangan ng matinding tibay, mula sa aerospace hanggang alahas. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng komposisyon nito, natuklasan namin kung bakit ito ay outperform ng bakal, keramika, at kahit na mga diamante sa mga tiyak na aplikasyon.
Ang kimika ng Tungsten Carbide
Mga bloke ng gusali ng elemental
Ang formula ng Tungsten Carbide, WC, ay sumasalamin sa isang 1: 1 na ratio ng atomic. Gayunpaman, ang mga pamamahagi ng bigat ng bigat sa tungsten dahil sa mataas na atomic mass (183.84 g/mol kumpara sa 12.01 g/mol para sa carbon).
Pamamahagi ng timbang
- Tungsten (W): 93–94%
- Carbon (C): 6–6.1%
- Mga elemento ng bakas: bakal
Hexagonal α-WC
Ang matatag na form sa temperatura ng silid ay nagtatampok ng isang hexagonal lattice kung saan ang bawat tungsten atom ay napapalibutan ng anim na carbon atoms sa isang trigonal prism.
Mga pangunahing sukatan ng istruktura
- W -C haba ng bono: 220 pm
- Layer spacing: 284 pm sa pagitan ng mga layer ng tungsten.
Cubic β-wc
Ang isang metastable cubic phase ay bumubuo sa itaas ng 2530 ° C ngunit mabilis na paglilipat pabalik sa hexagonal sa paglamig.
Laki ng butil at pagganap
- Mga pinong butil (0.5–1 µm): mas mataas na tigas, na angkop para sa mga tool ng katumpakan.
- Magaspang na butil (5-10 µm): mas mahusay na katigasan ng bali, mainam para sa mga tool sa pagmimina.
Ang papel ng mga nagbubuklod: semento na karbida
Bakit mahalaga ang mga nagbubuklod
Ang purong WC ay malutong. Ang pagdaragdag ng 5-25% na mga metal na binder (halimbawa, kobalt, nikel) ay lumilikha ng isang ductile matrix na magkasama ang mga butil ng WC, na nagpapagana ng machining at paglaban sa epekto.
Ang paghahambing ng binder
| binder |
ay |
mga limitasyon |
| Co |
Mataas na kakayahang umangkop, mabisa |
Mahina ang paglaban sa kaagnasan |
| Ni |
Lumalaban sa kaagnasan |
Mas mababang katigasan kaysa sa co |
| Ni-cr |
Pinahusay na paglaban sa oksihenasyon |
Mas mataas na gastos |
Graded na istruktura
Ang mga advanced na semento na karbida ay gumagamit ng mga disenyo ng functionally graded:
- Surface Layer: Mataas na WC (94%) para sa paglaban sa pagsusuot.
- Core: Mas mataas na binder (15-20%) para sa pagsipsip ng shock.
Proseso ng Paggawa
Hakbang 1: Produksyon ng pulbos
- Raw Materials: Tungsten Oxide (WO₃) o Ammonium Paratungstate (APT).
- Pagbawas: Binabawasan ng Hydrogen ang WO₃ sa tungsten powder sa 700-1000 ° C.
- Carburization: Carbon Black Reacts na may Tungsten sa 1400-1600 ° C.
Hakbang 2: Paghahalo at paggiling
Ang WC Powder ay bola na may bola na may mga metal na binder at mga organikong additives (paraffin, PEG) upang matiyak ang homogeneity.
Hakbang 3: Pagpindot
- Uniaxial Pressing: Para sa mga simpleng hugis (halimbawa, pagsingit).
- Cold Isostatic Pressing (CIP): Para sa mga kumplikadong geometry.
Hakbang 4: Sintering
- Vacuum sintering: pinipigilan ang oksihenasyon sa 1400-1600 ° C.
- Mainit na Isostatic Pressing (HIP): Pinahusay ang density at tinanggal ang porosity.
Pag-post-pagproseso
- Paggiling: Ang mga gulong ng brilyante ay nakamit ang katumpakan ng antas ng micron.
- Coating: Ang pisikal na pag -aalis ng singaw (PVD) ay nagdaragdag ng mga layer ng lata o al₂o₃ para sa pinahusay na pagganap.
Pisikal at mekanikal na mga katangian
Katigasan kumpara sa katigasan trade-off
- katigasan: saklaw mula sa 1300 HV (mataas na binder) hanggang 2600 HV (mababang binder).
- Fracture Toughness: 8-15 MPa · m⊃1;/⊃2 ;, depende sa nilalaman ng binder.
Katatagan ng thermal
- Paglaban sa oksihenasyon: matatag hanggang sa 500 ° C sa hangin; Mga Degrade sa Wo₃ sa itaas ng 600 ° C.
- Thermal conductivity: 110 w/m · k (higit sa bakal), na nagpapagana ng pagwawaldas ng init sa mga tool sa pagputol.
Electrical conductivity
Ang WC ay electrically conductive (resistivity ~ 0.2 µω · m), na nagpapahintulot sa machining ng electro-discharge (EDM).
Mga aplikasyon sa buong industriya
Mga tool sa pagputol ng industriya
- Mga pagsingit: Ang pinahiran na mga marka ng WC-CO ay namumuno sa pag-on, paggiling, at pagbabarena.
- Circular saws: wc-tipped na ngipin pinutol ang mga composite at metal.
Pagmimina at Konstruksyon
- Drill Bits: Coarse-grained wc withstands rock abrasion.
- Tunnel boring machine: WC ngipin sa mga ulo ng pamutol.
Aerospace
- Turbine Blades: Ang mga coatings ng WC ay nagpoprotekta laban sa pagguho.
- Rocket Nozzles: katatagan ng mataas na temperatura.
Medikal
- Mga tool sa kirurhiko: Ang mga coatings ng WC-CR₃C₂ ay nagbabawas ng pagdirikit ng bakterya.
- Dental Burs: Paggiling ng katumpakan ng enamel.
Mga kalakal ng consumer
-Alahas: Hypoallergenic WC Rings (Ni-Binder-free).
- Mga kagamitan sa palakasan: pagsingit ng golf club para sa tibay.
Hinaharap na mga uso at makabagong ideya
Additive Manufacturing
- Binder jetting: 3D-print na mga bahagi ng WC na may kumplikadong geometry.
-Laser Powder Bed Fusion: High-Density WC-Ni Mga Bahagi para sa Aerospace.
Napapanatiling kasanayan
- Pag -recycle: Paggaling sa kobalt at tungsten mula sa scrap carbide.
- Mga alternatibong nagbubuklod: Mga haluang metal na Iron-Nickel upang mabawasan ang dependency ng kobalt.
Nano-nakabalangkas na karbida
- Nano-WC (50-100 nm): 20% na mas mataas na tigas kaysa sa maginoo na mga marka.
- Graphene-Reinforced WC: Pinahusay na katigasan ng bali.
Konklusyon
Ang komposisyon ng Tungsten Carbide - 94% tungsten at 6% carbon - ay sumasalamin sa pagiging kumplikado nito. Sa pamamagitan ng madiskarteng alloying na may mga binders tulad ng kobalt, nakamit nito ang isang balanse ng katigasan at katigasan na hindi magkatugma ng karamihan sa mga materyales. Ang mga Innovations sa Additive Manufacturing at Nano-Engineering ay nangangako na palawakin pa ang mga aplikasyon nito, na pinapatibay ang papel nito bilang isang linchpin ng modernong industriya.
Madalas na Itinanong (FAQ)
1. Bakit mas mahirap ang tungsten carbide kaysa sa bakal?
Ang mga bono ng WC ng W -C ay mas malakas kaysa sa mga metal na bono sa bakal. Ang hexagonal lattice nito ay lumalaban din sa paggalaw ng dislokasyon.
2. Maaari bang kalawang ang Tungsten Carbide?
Ang purong WC ay lumalaban sa kaagnasan, ngunit ang mga marka na naka-bonding na kobalt ay maaaring mag-oxidize sa mga acidic na kapaligiran. Ang mga binder ng nikel ay nagpapabuti sa paglaban ng kaagnasan.
3. Paano na -recycle ang Tungsten Carbide?
Ang scrap carbide ay durog, na -oxidized sa wo₃, at nabawasan pabalik sa tungsten. Ang Cobalt ay nakuhang muli sa pamamagitan ng hydrometallurgy.
4. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng WC at Diamond?
Ang Diamond (10 MOH) ay mas mahirap kaysa sa WC (9-9.5 MOH), ngunit ang WC outperform diamante sa mga aplikasyon ng high-temperatura (> 600 ° C).
5. Nakakalason ba ang Tungsten Carbide?
Ang WC dust ay mapanganib kung inhaled, ngunit ang mga sintered na bahagi ay biologically inert. Ang mga marka ng nickel-bonded ay maiwasan ang mga alalahanin sa pagkalason na may kaugnayan sa cobalt.
Mga pagsipi:
[1] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[2] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[3] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[4] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-applications/
[5] https://www.totalmateria.com/en-us/articles/tungsten-carbide-metals-1/
[6] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
.
[8] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[9] https://collegedunia.com/exams/tungsten-carbide-synthesis-properties-and-toxicity-chemistry-articleid-5537
[10] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[11] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[12] https://www.chemicalbook.com/article/crystal-structure-and-uses-of-tungsten-carbide.htm
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[14] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
[15] https://www.retopz.com/57-frequently-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[16] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[17] https://www.star-su.com/wp-content/uploads/HB-Carbide-Grade-Chart-and-Data-Sheets.pdf
[18] http://hardmetal-engineering.blogspot.com/2011/
[19] http://www.carbidetechnologies.com/faq/what-is-tungsten-carbide/
[20] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/
[21] https://www.hitechseals.com/includes/pdf/tungsten_carbide.pdf
[22] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide
[23] https://www.harcourt.co/overview_documents/tungsten%20carbide%20data%20sheet.pdf
[24] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf
[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[26] https://www.refractorymetal.org/physical-chemical-properties-of-tungsten.html
[27] https://next-gen.materialsproject.org/materials/mp-1894
[28] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[29] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[30] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-_w2c
[31] https://rrcarbide.com/understanding-tungsten-carbide-composition-uses-and-expertise/
[32] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[33] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart
[34] http://www.machiningtech.com/tungsten-carbide-rade-chart.html
[35] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/
[36] https://www
[37] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/GeneralCarbide-Designers_Guide_TungstenCarbide.pdf
[38] https://commons.wikimedia.org/wiki/file:-alpha_tungsten_carbide_crystal_structure.jpg
[39] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0263436823002019
[40] https://cen.acs.org/materials/chemistry-pictures-tungsten-carbide-slice/103/web/2025/02
[41] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s026343681830533x
[42] https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/bh.html
[43] https://www.tungco.com/insights/blog/frequently-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/
[44] https://www.tungstenworld.com/pages/tungsten-news-common-questions-about-tungsten
[45] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[46] https://tuncomfg.com/about/faq/
[47] https://www
[48] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[49] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx?nid=298
[50] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[51] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[52] https://www.linkedin.com/pulse/questions-composite-materials-tungsten-carbide-fhijin-lei
[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[54] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
