İçerik Menüsü
● Kompozisyon ve özellikler
● Tungsten karbür üretmek için hammaddeler
● Tungsten karbürün sentezi
● Tahıl Boyutu Kontrolü
● Çimento Tungsten Karbür
● Tungsten karbür uygulamaları
● Tungsten karbürün avantajları
● Çözüm
● SSS
>> 1. Tungsten karbür nedir?
>> 2. Tungsten karbür nasıl sentezlenir?
>> 3. Tungsten karbür üretmek için birincil hammaddeler nelerdir?
>> 4. Tungsten karbürünün temel özellikleri nelerdir?
>> 5. Tungsten karbürün ortak uygulamaları nelerdir?
● Alıntılar:
Tungsten karbür (WC), tungsten ve karbon atomlarını içeren kimyasal bir bileşiktir. Temel formunda ince gri bir toz olarak bulunur, ancak endüstriyel makinelerde kullanım için sinterleme yoluyla basılabilir ve şekillere oluşturulabilir. Olağanüstü sertliği, aşınma direnci ve termal özellikleri ile bilinir, Tungsten karbür, endüstriyel dayanıklılık için gereklidir ve kesme aletleri, aşınmaya dayanıklı parçalar ve kaplamalar dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kompozisyon ve özellikler
Tungsten karbür (WC), altıgen bir kristal yapıda düzenlenmiş tungsten ve karbon atomlarından oluşur. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan en yaygın form yaklaşık% 94 tungsten ve ağırlıkça% 6 karbon içerir. Kimyasal formülü 195.85 moleküler ağırlığı olan WC'dir. Bu atomların spesifik düzenlemesi benzersiz ve arzu edilen özelliklerine yol açar.
Anahtar Özellikler:
- Sertlik: Tungsten karbür, elmasla karşılaştırılabilir, genellikle Vickers ölçeğinde 2000 HV'yi aşan değerler ile ölçülen bir sertliğe sahiptir. Bu aşırı sertlik, aşınma ve penetrasyona karşı direncin çok önemli olduğu uygulamalar için idealdir.
- Yoğunluk: Yaklaşık 15.6 g/cm3 yoğunluk ile, silikon karbür (yaklaşık 3.2 g/cm3) ve hatta birçok çelikten (yaklaşık 7.8 g/cm3) daha yoğun olan diğer karbürlerden önemli ölçüde daha yoğundur. Bu yüksek yoğunluk, zorlu ortamlardaki istikrarına ve sağlamlığına katkıda bulunur.
- Güç: Sert ve sert bir malzeme için çok yüksek mukavemete sahiptir. Sıkıştırma mukavemeti, neredeyse tüm erimiş, dökme veya dövme metal ve alaşımlarından daha yüksektir, bu da önemli basınç ve deformasyona dayanmasına izin verir.
- Sertlik: Tungsten karbür çelikten iki ila üç kat daha sert ve dökme demir ve pirinçten dört ila altı kat daha serttir. Bu sertlik, hassas işleme gibi boyutsal stabilitenin ve minimal sapmanın gerekli olduğu uygulamalarda önemli bir faktördür.
- Termal Özellikler: Yapısal bütünlüğünü ve performansını oda sıcaklığından aşırı ısıya, mühendislik malzemeleri (2780-2830 ℃) arasındaki en yüksek erime noktalarından biri ile korur. Bu yüksek erime noktası ve termal deformasyona karşı direnç, yüksek sıcaklık uygulamalarında paha biçilmez hale getirir.
- Aşınma Direnci: Tungsten karbür, olağanüstü aşınma direnciyle ünlüdür, bu da malzemenin sürekli olarak sürtünme ve aşınmaya maruz kaldığı kesme aletleri gibi endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir.
- Kimyasal inertlik: Su, hidroklorik asit ve sülfürik asitte çözünmez, ancak nitrik asit ve hidroflorik asit karışımında çözünür. Bu kimyasal inertlik, diğer malzemelerin bozulacağı aşındırıcı ortamlarda kullanım için uygun hale getirir.
Tungsten karbür üretmek için hammaddeler
Tungsten karbür üretimi, her biri nihai ürünün özelliklerine katkıda bulunan birkaç anahtar hammadde içerir:
- Tungsten cevheri: Wolframite ((Fe, Mn) WO4) ve scheelite (CAWO4) gibi siyah cevher, tungsten'in birincil kaynağıdır. Bu cevherler çıkarılır ve tungsten içeren bileşikleri çıkarmak için işlenir.
- Amonyum Paratungstate (APT): Tungsten cevherinden türetilen saflaştırılmış bir kimyasal bileşik, tungsten metal ve tungsten karbür üretiminde bir ara olarak hizmet eder. APT, sızıntı, çözücü ekstraksiyonu ve kristalleşmeyi içeren bir dizi kimyasal işlemle üretilir.
- Tungsten oksit: Yüksek sıcaklıklarda apt kalsine edilerek üretilir, bu daha sonra bir hidrojen atmosferde tungsten metal tozuna indirgenir. Kalsinasyon işlemi, tungsten oksitini geride bırakarak amonyak ve suyu giderir.
- Karbon kaynakları: Kurum veya grafit, yüksek sıcaklıklı bir karbürizasyon işlemi ile tungsten metal tozunu tungsten karbürüne dönüştürmek için kullanılır. Bu karbon kaynakları, nihai ürüne safsızlıkların getirilmesini önlemek için yüksek saflıkta olmalıdır.
Tungsten karbürün sentezi
Tungsten karbür, her biri avantajları ve sınırlamaları olan çeşitli yöntemlerle sentezlenebilir. Bu yöntemler, nihai ürünün kalitesini ve özelliklerini kontrol etmek için çok önemlidir.
1. Tungsten ve karbonun doğrudan reaksiyonu: Tungsten metal (veya toz) ve karbon, tipik olarak 1400 ° C ile 2000 ° C arasında yüksek sıcaklıklarda reaksiyona sokulur
2. Fluid Yatak İşlemi: Daha düşük sıcaklıklı bir sıvı yatak işlemi, Tungsten metal (veya toz) veya Mavi WO3'ü CO/CO2 gaz karışımı ve H2 gazı 900 ° C ile 1200 ° C arasında reaksiyona sokar
3. Tungsten oksidin grafit ile reaksiyonu: tungsten trioksit (WO3), grafit ile doğrudan 900 ° C'de veya 670 ° C'de hidrojenle ısıtılır, ardından argonda 1000 ° C'de karbürizasyon izlenir
4.Kokanik Buhar Birikimi (CVD): Tungsten hekzaklorür, 670 ° C'de (943 K) hidrojen (indirgeyici bir ajan olarak) ve metan (karbon kaynağı olarak) ile reaksiyona sokulur.
Tahıl Boyutu Kontrolü
Karbür tanelerinin boyutu, nihai ürünün mekanik özelliklerini önemli ölçüde belirler. Daha ince tane boyutları genellikle daha yüksek sertliğe ve mukavemete yol açarken, daha kaba tane boyutları iyileştirilmiş tokluk sunabilir. Tahıl boyutu, tungsten oksit parçacıklarının boyutuna ve oksit/karbon karışımı işlemenin süresine ve sıcaklığına bağlıdır. Çekirdeklenme oranının kontrol edilmesi ve sinterleme katkı maddelerinin kullanılması gibi teknikler, tahıl büyümesini etkilemek için de kullanılabilir.
Çimento Tungsten Karbür
Sertliğini ve kullanılabilirliğini artırmak için, tungsten karbür genellikle 'çimentolu ' formunda kullanılır. Bu, tungsten karbür tanelerinin metalik bir bağlayıcı, tipik olarak kobalt ile bağlanmasını içerir. Metalik bağlayıcı, tungsten karbürün doğal kırılganlığını telafi eden süneklik ve tokluk sağlar.
İşlem:
1. Karıştırma: Toz tungsten karbür, toz metal bir bağlayıcı ile karıştırılır (genellikle kobalt, ancak alternatifler nikel, demir ve parafin balmumu içerir). Karıştırma işlemi, bağlayıcının tungsten karbür matrisi boyunca homojen bir dağılımını sağlamak için kritiktir.
2. Presleme: Karışım istenen şekle bastırılır. Presleme, istenen şekle ve yoğunluğa bağlı olarak tek eksenli presleme, izostatik presleme ve ekstrüzyon dahil olmak üzere çeşitli teknikler kullanılarak yapılabilir.
3. Sinterleme: Preslenmiş kompakt daha sonra 1400 ° C (2550 ° F) ve 1600 ° C (2910 ° F) arasındaki sıcaklıklara ısıtılarak sindirilir. Sinterleme sırasında, bağlayıcı tungsten karbür tanelerini eritir, ıslatır ve kısmen çözer, bunları birbirine bağlar. Sinterleme işlemi, oksidasyonu önlemek ve istenen mikro yapıyı korumak için kontrollü bir atmosferde gerçekleştirilir.
4. Sonuç: Çimentolu karbür olarak bilinen ortaya çıkan kompozit malzeme, tungsten karbürün sertliğini metalik bağlayıcının tokluğu ile birleştirir. Çimentolu karbürün özellikleri, bileşim, tane boyutu ve sinterleme parametreleri ayarlanarak uyarlanabilir.
Tungsten karbür uygulamaları
Tungsten Carbide'ın olağanüstü özellikleri, çeşitli endüstrilerdeki çok çeşitli uygulamalar için uygun hale getirir. Sertliği, aşınma direnci ve termal stabilitesi özellikle zorlu ortamlarda değerlenir.
- Kesme aletleri: Yüksek hızlı kesme dönüm aletleri, öğütme kesicileri, matkap bitleri ve ekler için kullanılır. Tungsten karbürün yüksek sertlik ve aşınma direnci, bu aletlerin uzun süreler boyunca keskin kesme kenarlarını korumasına izin verir, bu da işleme verimliliğinin ve hassasiyetinin iyileştirilmesine yol açar.
- Aşınmaya dayanıklı parçalar: Contalar, nozullar, rulmanlar ve kalıplar gibi yüksek aşınma direnci gerektiren bileşenlerde kullanılır. Bu parçalar sürekli sürtünme ve aşınmaya maruz kalır ve tungsten karbürün üstün aşınma direnci uzun bir hizmet ömrü sağlar.
- Fırın Fırını Yapısal Malzemeler: Termal stabilitesi ve deformasyona karşı direnci nedeniyle yüksek sıcaklık ortamlarında kullanılır. Tungsten karbür bileşenleri, endüstriyel fırınlarda bulunan aşırı sıcaklıklara ve aşındırıcı atmosferlere dayanabilir.
- Jet motoru bileşenleri: Termal stabilitesi ve yüksek sıcaklık mukavemeti nedeniyle havacılık uygulamalarında kullanılır. Tungsten karbür bileşenleri, jet motorlarında karşılaşılan aşırı sıcaklıklara ve streslere dayanabilir, bu da gelişmiş performans ve dayanıklılığa katkıda bulunabilir.
- CerMet Malzemeleri: Seramik ve metalik özellikleri birleştiren kompozit malzemelerde kullanılır. Cersets, yüksek sertlik, aşınma direnci ve tokluğun eşsiz bir kombinasyonunu sunar, bu da onları çeşitli zorlu uygulamalar için uygun hale getirir.
- Direnç Isıtma Elemanları: Elektriksel iletkenliği ve termal direnci nedeniyle ısıtma elemanlarına uygulanır. Tungsten karbür ısıtma elemanları yüksek sıcaklıklar verimli ve güvenilir bir şekilde üretebilir, bu da onları endüstriyel ısıtma uygulamalarına uygun hale getirebilir.
- Eritme hükmeleri: Bakır, kobalt ve bizmut gibi metaller için kullanılır. Tungsten karbür holdetleri, metal eritme ile ilgili yüksek sıcaklıklara ve aşındırıcı ortamlara dayanabilir ve erimiş metalin minimum kontaminasyonunu sağlar.
- Giyime dayanıklı yarı iletken filmler: hassas bileşenleri aşınma ve korozyondan korumak için yarı iletken üretiminde uygulanır. Tungsten karbür filmleri, CVD teknikleri kullanılarak birikebilir ve mükemmel aşınma direnci ile ince, tek tip bir kaplama sağlar.
-Havacılık ve uzay malzemeleri: NBC-C ve TAC-C üçlü sistem karbürlerinin modifiye edilmiş bir katkı maddesi olarak. Tungsten karbür, bu kompozit malzemelerin yüksek sıcaklık mukavemetini ve oksidasyon direncini artırabilir, bu da onları aşırı havacılık uygulamaları için uygun hale getirir.
Tungsten karbürün avantajları
Tungsten Carbide, birçok endüstride tercih edilen bir malzeme haline getiren çeşitli avantajlar sunar. Bu avantajlar, benzersiz özellik kombinasyonundan kaynaklanır, bu da diğer malzemelerin başarısız olacağı zorlu uygulamalar için uygun hale getirir.
- Yüksek Sertlik: Bileşenlerin hizmet ömrünü uzatarak ve bakım maliyetlerini azaltarak aşınma ve aşınmaya karşı mükemmel bir direnç sağlar.
- Yüksek Güç: Yüksek stres koşullarında üstün performans sunar, yapısal bütünlüğü sağlar ve başarısızlığı önler.
- Yüksek sertlik: Zorlu uygulamalarda minimal deformasyon ve sapma sağlar, boyutsal doğruluğu ve hassasiyeti korur.
- Termal stabilite: Yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüğü korur ve bozulmadan aşırı ortamlarda kullanılmaya izin verir.
- Kimyasal direnç: Birçok aşındırıcı maddeye dirençli, dayanıklılığı sağlayan ve korozyonla ilişkili arızaları önler.
- Mükemmel işlenebilirlik: Sert olmasına rağmen, çimentolu tungsten karbür, elektrik deşarj işleme (EDM) ve öğütme gibi özel teknikler kullanılarak işlenebilir, bu da karmaşık şekillerin ve hassas boyutların oluşturulmasına izin verir.
Çözüm
Tungsten karbür, olağanüstü sertliği, aşınma direnci ve termal stabilitesi nedeniyle modern endüstride çok yönlü ve temel bir malzemedir. Her biri kontrol ve ölçeklenebilirlik açısından benzersiz avantajlar sunan, doğrudan reaksiyon, sıvı yatak işlemleri ve kimyasal buhar birikimi dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle sentezlenir. Tungsten karbürü metalik bağlayıcılarla birleştiren çimentolu tungsten karbür, tokluğunu ve uygulanabilirliğini arttırır, bu da çok çeşitli zorlu uygulamalar için uygun hale getirir. Kesme aletlerinde, aşınmaya dayanıklı parçalarda ve havacılık bileşenlerinde yaygın kullanımı, talepkar endüstriyel ortamlardaki önemini vurgulamaktadır. Tungsten karbür malzemelerinde devam eden araştırma ve geliştirme, uygulamalarını genişletmeye ve performansını artırmaya devam ederek gelecekte devam eden alaka düzeyini sağlıyor.
SSS
1. Tungsten karbür nedir?
Tungsten karbür (WC), tungsten ve karbon atomlarından oluşan kimyasal bir bileşiktir. Olağanüstü sertliği, aşınma direnci ve termal stabilitesi ile bilinir, bu da onu çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir. Genellikle tungsten karbür tanelerinin metalik bir bağlayıcı, tipik olarak kobalt tarafından birbirine bağlandığı çimentolu karbür şeklinde kullanılır.
2. Tungsten karbür nasıl sentezlenir?
Tungsten karbür, yüksek sıcaklıklarda tungsten ve karbonun doğrudan reaksiyonu, tungsten oksit kullanılarak akışkan yatak işlemleri ve tungsten halitleri içeren kimyasal buhar biriktirme teknikleri dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle sentezlenebilir. Her yöntem, tane büyüklüğü, saflık ve ölçeklenebilirlik üzerinde kontrol açısından farklı avantajlar sunar.
3. Tungsten karbür üretmek için birincil hammaddeler nelerdir?
Birincil hammaddeler, tungsten içeren bileşikleri çıkarmak için işlenen wolframit ve scheelit gibi tungsten cevheri içerir. Bu bileşikler daha sonra amonyum paratungstat (APT), tungsten okside ve son olarak tungsten metal tozuna dönüştürülür. Kurum veya grafit gibi karbon kaynakları, tungsten karbür oluşturmak için tungsten metal tozu ile reaksiyona girmek için kullanılır.
4. Tungsten karbürünün temel özellikleri nelerdir?
Anahtar özellikler, genellikle elmasla karşılaştırılabilir yüksek sertlik; yüksek yoğunlukta, çoğu metalden daha yoğun hale getirir; yüksek mukavemet, önemli baskıya dayanmasına izin verir; Minimum deformasyon sağlayan yüksek sertlik; Termal stabilite, özelliklerinin yüksek sıcaklıklarda korunması; ve aşındırıcı ortamlar için uygun hale getirerek direnç takın.
5. Tungsten karbürün ortak uygulamaları nelerdir?
Tungsten karbür, metallerin ve diğer malzemelerin işlenmesi için kesme aletlerinde yaygın olarak kullanılır, contalar ve yataklar gibi aşınmaya dirençli parçalar, yüksek sıcaklıklı ortamlar için fırın fırın yapısal malzemeleri, havacılık ve metalik özellikleri birleştiren cermets malzemeleri, seramik ve metalik özellikleri birleştiren, sanayi ısıtma için, endüstriyel ısıtma için, endüstriyel ısıtma, eritme semini, eritme semini, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme için, eritme, eritme için, eritme, eritme için süzme, eritme, eritme için süzme, eritme, eritme için süzme, eritme, eritme, eritme için, eritme, eritme, eritme, eritme, eritme, eritme için süzme, eritme, eritme için süzme, eritme, eritme, eritme için. Yüksek performanslı uygulamalar için cihazlar ve havacılık malzemeleri.
Alıntılar:
[1] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-t-wors-making-tungsten-carbide-cutting-tools/
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://scienceinfo.com/tungsten-carbide-properties-pplications/
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[5] https://www.reefractorymetal.org/tungsten-carbide-uses-properties.html
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://repository.up.ac.za/bitstream/handle/2263/24896/03chapter3.pdf?requence=4
[8] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[9] https://hegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-.html
