Menu nội dung
● Giới thiệu
● Hóa học của vonfram cacbua
>> Khối xây dựng nguyên tố
>>> Phân phối trọng lượng
>> Hình lục giác α-WC
>>> Các số liệu cấu trúc chính
>> Khối β-WC
>> Kích thước hạt và hiệu suất
● Vai trò của chất kết dính: cacbua xi măng
>> Tại sao các chất kết dính lại quan trọng
>>> So sánh chất kết dính
>> Cấu trúc được phân loại
● Quá trình sản xuất
>> Bước 1: Sản xuất bột
>> Bước 2: Trộn và phay
>> Bước 3: Nhấn
>> Bước 4: thiêu kết
>> Xử lý hậu kỳ
● Tính chất vật lý và cơ học
>> Độ cứng so với sự đánh đổi độ bền
>> Ổn định nhiệt
>> Độ dẫn điện
● Ứng dụng giữa các ngành công nghiệp
>> Công cụ cắt công nghiệp
>> Khai thác và xây dựng
>> Không gian vũ trụ
>> Thuộc về y học
>> Hàng tiêu dùng
● Xu hướng và đổi mới trong tương lai
>> Sản xuất phụ gia
>> Thực hành bền vững
>> Các cacbua có cấu trúc nano
● Phần kết luận
● Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)
>> 1. Tại sao cacbua vonfram khó hơn thép?
>> 2. Có thể gỉ cacbua vonfram không?
>> 3. Làm thế nào mà vonfram carbide tái chế?
>> 4. Sự khác biệt giữa WC và Diamond là gì?
>> 5. Có độc hại vonfram không?
● Trích dẫn:
Giới thiệu
Vonfram cacbua là một hợp chất nhị phân của vonfram (W) và carbon (C), nhưng tiện ích trong thế giới thực của nó nằm ở dạng tổng hợp của nó: cacbua xi măng. Vật liệu này thống trị các ngành công nghiệp đòi hỏi độ bền cực độ, từ hàng không vũ trụ đến trang sức. Bằng cách phân tích thành phần của nó, chúng tôi khám phá lý do tại sao nó vượt trội so với thép, gốm sứ và thậm chí cả kim cương trong các ứng dụng cụ thể.
Hóa học của vonfram cacbua
Khối xây dựng nguyên tố
Công thức của vonfram cacbide, WC, phản ánh tỷ lệ nguyên tử 1: 1. Tuy nhiên, sự phân bố trọng lượng nghiêng rất nhiều về phía vonfram do khối lượng nguyên tử cao của nó (183,84 g/mol so với 12,01 g/mol đối với carbon).
Phân phối trọng lượng
- Vonfram (W): 93 Mạnh94%
- carbon (c): 6 trận6,1%
- Dấu vết yếu tố: sắt
Hình lục giác α-WC
Hình thức ổn định ở nhiệt độ phòng có mạng lưới hình lục giác trong đó mỗi nguyên tử vonfram được bao quanh bởi sáu nguyên tử carbon trong một lăng kính sinh lượng.
Các số liệu cấu trúc chính
- W W C chiều dài trái phiếu: 220 PM
- Khoảng cách lớp: 284 PM giữa các lớp vonfram.
Khối β-WC
Một pha khối có thể di động hình thành trên 2530 ° C nhưng nhanh chóng chuyển trở lại hình lục giác khi làm mát.
Kích thước hạt và hiệu suất
- Các loại hạt mịn (0,5 Hàng11): Độ cứng cao hơn, phù hợp cho các công cụ chính xác.
- Các hạt thô (5 trận1010): Độ bền gãy tốt hơn, lý tưởng cho các công cụ khai thác.
Vai trò của chất kết dính: cacbua xi măng
Tại sao các chất kết dính lại quan trọng
WC thuần túy là giòn. Thêm 5 kim loại chất kết dính 25% (ví dụ: coban, niken) tạo ra một ma trận dễ uốn chứa các hạt WC lại với nhau, cho phép gia công và khả năng chống va đập.
Binder so sánh
| chất kết dính |
lợi thế của |
các giới hạn |
| Đồng |
Độ ẩm cao, hiệu quả về chi phí |
Kháng ăn mòn kém |
| Ni |
Chống ăn mòn |
Độ bền thấp hơn CO |
| Ni-cr |
Tăng cường kháng oxy hóa |
Chi phí cao hơn |
Cấu trúc được phân loại
Các cacbua xi măng nâng cao Sử dụng các thiết kế được phân loại chức năng:
- Lớp bề mặt: WC cao (94%) cho khả năng chống mài mòn.
- Core: Binder cao hơn (15 Hàng20%) để hấp thụ sốc.
Quá trình sản xuất
Bước 1: Sản xuất bột
- Nguyên liệu thô: oxit vonfram (WO₃) hoặc ammonium paratungstate (APT).
- Giảm: hydro làm giảm WO₃ thành bột vonfram ở 700 nhiệt1000 ° C.
- Hạ khí: Carbon đen phản ứng với vonfram ở 1400 nhiệt1600 ° C.
Bước 2: Trộn và phay
Bột WC được nghiền bóng với kim loại chất kết dính và phụ gia hữu cơ (parafin, PEG) để đảm bảo tính đồng nhất.
Bước 3: Nhấn
- Nhấn đơn vị: Đối với các hình dạng đơn giản (ví dụ: chèn).
- Nhấn lạnh (CIP): Đối với hình học phức tạp.
Bước 4: thiêu kết
- thiêu kết chân không: Ngăn chặn quá trình oxy hóa ở 1400 Hàng1600 ° C.
- Nhấn nóng (HIP): Tăng cường mật độ và loại bỏ độ xốp.
Xử lý hậu kỳ
- Nghiền: Bánh xe kim cương đạt được độ chính xác ở cấp độ micron.
- Lớp phủ: lắng đọng hơi vật lý (PVD) thêm các lớp thiếc hoặc al₂o₃ cho hiệu suất nâng cao.
Tính chất vật lý và cơ học
Độ cứng so với sự đánh đổi độ bền
- Độ cứng: Phạm vi từ 1300 HV (chất kết dính cao) đến 2600 HV (chất kết dính thấp).
- Độ bền gãy: 8 Mạnh15 MPa · m⊃1;/⊃2 ;, tùy thuộc vào hàm lượng chất kết dính.
Ổn định nhiệt
- Điện trở oxy hóa: ổn định lên đến 500 ° C trong không khí; suy giảm xuống trên 600 ° C.
- Độ dẫn nhiệt: 110 W/m · K (vượt trội so với thép), cho phép tản nhiệt trong các công cụ cắt.
Độ dẫn điện
WC là dẫn điện (điện trở suất ~ 0,2 Pha · m), cho phép gia công xả điện (EDM).
Ứng dụng giữa các ngành công nghiệp
Công cụ cắt công nghiệp
- Chèn: Các lớp WC-CO tráng thống trị, phay và khoan.
- SAW hình tròn: Răng WC cắt vật liệu tổng hợp và kim loại.
Khai thác và xây dựng
- Khoảng bit: WC hạt thô chịu được mài mòn đá.
- Máy nhàm chán đường hầm: Răng WC trên đầu cắt.
Không gian vũ trụ
- Lưỡi dao: Lớp phủ WC bảo vệ chống xói mòn.
- Vòi phun tên lửa: Độ ổn định nhiệt độ cao.
Thuộc về y học
- Công cụ phẫu thuật: Lớp phủ WC-CR₃C₂ làm giảm độ bám dính của vi khuẩn.
- Dental Burs: Nghiền chính xác men.
Hàng tiêu dùng
-Trang sức: Nhẫn WC không gây dị ứng (NI-Binder-Free).
- Thiết bị thể thao: Chèn câu lạc bộ golf cho độ bền.
Xu hướng và đổi mới trong tương lai
Sản xuất phụ gia
- Binder phun: Các bộ phận WC in 3D với hình học phức tạp.
-Laser Powder Bed Fusion: Các thành phần WC-NI mật độ cao cho hàng không vũ trụ.
Thực hành bền vững
- Tái chế: Phục hồi coban và vonfram từ cacbua phế liệu.
- Các chất kết dính thay thế: Hợp kim sắt-niken để giảm sự phụ thuộc coban.
Các cacbua có cấu trúc nano
- Nano-WC (50 Ném100nm): Độ cứng cao hơn 20% so với các lớp thông thường.
- WC được gia cố graphene: Tăng cường độ bền gãy.
Phần kết luận
Thành phần của vonfram cacbide, 94% vonfram và 6% carbon, vượt qua sự phức tạp của nó. Thông qua hợp kim chiến lược với các chất kết dính như Cobalt, nó đạt được sự cân bằng của độ cứng và độ cứng không thể so sánh với hầu hết các vật liệu. Những đổi mới trong sản xuất phụ gia và lời hứa kỹ thuật nano sẽ mở rộng các ứng dụng của mình hơn nữa, củng cố vai trò của nó như là một linchpin của ngành công nghiệp hiện đại.
Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)
1. Tại sao cacbua vonfram khó hơn thép?
Các liên kết W Cv của WC của WC mạnh hơn liên kết kim loại trong thép. Mạng hình lục giác của nó cũng chống lại phong trào trật khớp.
2. Có thể gỉ cacbua vonfram không?
WC thuần túy có khả năng chống ăn mòn, nhưng các loại liên kết coban có thể oxy hóa trong môi trường axit. Niken Binder cải thiện khả năng chống ăn mòn.
3. Làm thế nào mà vonfram carbide tái chế?
Crap cacbua bị nghiền nát, oxy hóa thành WO₃ và giảm trở lại vonfram. Cobalt được phục hồi thông qua Hydrometallurgy.
4. Sự khác biệt giữa WC và Diamond là gì?
Kim cương (10 MOHS) khó hơn WC (9 trận9,5 Mohs), nhưng WC vượt trội so với kim cương trong các ứng dụng nhiệt độ cao (> 600 ° C).
5. Có độc hại vonfram không?
Bụi WC là nguy hiểm nếu hít vào, nhưng các bộ phận thiêu kết bị trơ về mặt sinh học. Các lớp liên kết niken tránh các mối quan tâm độc tính liên quan đến coban.
Trích dẫn:
[1] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[2] https://www.insaco.com/m vật liệu
[3] https://www.vedantu.com/chemology/tungsten-carbide
.
[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
.
[16] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id
[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:
[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
[2
[24] https://www.woksal.com/dokumenta/woksal-hard-metal.pdf
[25] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-pungsten-carbide
[26] https://www.refractorymetal.org/physical-chemical-properties-of-tungsten.html
[27] https://next-gen.mater vật chất
[28] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten_carbide
[29]
[30] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/tungsten-carbide-_w2c
[31]
[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-grade-Chart.html
.
[36] https://www.istockphoto.com/photo/crystaline-structure-of-tungsten-carbide-gm166044155-17867637
[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
.
[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.zzbetter.com/new/Understanding-the-Composition-and-Properties-of-Tungsten-Carbide-and-Titanium-Carbide.html
[48] http://www.carbidetechnology.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/chemology/tungsten-carbide
[52] https://www.linkedin.com/pulse/questions-composite-materials-tungsten-carbide-shijin-lei
[53] https://www.aemmetal.com/news/tungsten-vs-tungsten-carbide-guide.html
[54] https://www.insaco.com/m vật liệu
