内容菜单
● 组成和结构
● 碳化钨的特性
● 生产碳化钨的原材料
● 制造过程
● 碳化钨的施用
● 水泥碳化物
● 结论
● 常见问题（常见问题解答）
>> 1。碳化钨的化学配方是什么？
>> 2。用于生产碳化钨的主要原材料是什么？
>> 3。与其他材料相比，碳化钨的硬化有多难？
>> 4。碳化钨的常见应用是什么？
>> 5。制作碳化物的过程是什么？
● 引用：
碳化钨（WC）是一种化合物，包括钨和碳原子相等的部分[6] [7]。以其最基本的形式 碳化钨 是一种细灰粉，可以通过称为烧结的过程将其按下并形成形状，以用于工业设备，切割工具，磨料，装甲壳和珠宝[1] [6] [7]。它以其出色的硬度和耐磨性而闻名，在各种工业应用中都是至关重要的材料[1] [3]。
组成和结构
碳化钨碳化物具有化学配方WC，由钨（W）和碳（C）[3]的相等部分组成。它具有强大的三键在钨IV阳离子（W⁴⁺）和碳阴离子（C⁴⁻）之间，根据合成条件形成六边形或立方结构[3]。摩尔质量约为195.85 g/mol [3]。对于α-Tungsten碳化物，钨与碳的化学计量比几乎必须精确，通常在49.5-50.5 mol％C [3] [4]之内。这种精确的组成有助于其特殊的硬度和对高温和磨料条件的耐药性[3]。
碳化钨的特性
碳化钨因其出色的物理和化学特性而闻名，使其适用于广泛的应用。
- 硬度：碳化钨非常硬，在MOHS硬度尺度上排名9至9.5，使其成为可用的最难材料之一，仅次于钻石[3]。它的维克硬度约为2600，表明与大多数工业材料相比，它的硬度优越[3]。
- 密度：密度约为15.6 g/cm³ tungsten碳化物的密度明显比碳化物（例如碳化硅）的密度显着稠密，碳化硅的密度约为3.21 g/cm⊃3； [1]。
- 刚度：碳化钨大约是钢的三倍，年轻的模量在530–700 GPA之间[3]。
- 耐磨性：它具有出色的耐磨性，在磨料条件下持续更长的时间[3]。这些特性使其非常适合诸如切割工具和耐磨损零件之类的高压力应用，在这种应用中保持锋利的边缘至关重要[3]。
- 熔点：碳化钨具有高熔点，范围从2780到2830℃[1]。
- 化学稳定性：碳化钨在400°C以下时不会与氯相互作用。它在室温下与氟反应剧烈反应，并在空气中加热时氧化成氧化钨[5]。
生产碳化钨的原材料
碳化钨的生产涉及几种原材料，每种原材料在最终产品中起着至关重要的作用[1]。
1。Tungsten矿石：黑矿是钨的主要来源[1]。
2。帕拉通斯特铵（APT）：源自钨矿的纯化化学化合物，该化合物是钨金属和碳化钨的中间体[1]。
3。氧化钨：通过在高温下钙化的APT产生，然后在氢气大气中还原为钨金属粉[1]。
4。碳源：使用高温化油过程[1]，使用烟灰或石墨将钨金属粉转换为碳化钨。
制造过程
碳化钨的制造涉及几种方法，每种方法都旨在生产具有特定特性和应用的材料[4] [6]。
1。直接化精：钨金属在1400至2000摄氏度的温度下与碳反应[6]。
W + C→WC
2。流体床过程：较低的温度流体床工艺与CO/CO2混合物和900至1200°C之间的钨金属或蓝色WO3反应[6]。
3。氧化钨的还原：WO3直接在900摄氏度或在670摄氏度的氢气中加热，然后在670摄氏度中加热，然后在1000摄氏度的氩中加热[6]。
WO3 + 4C→WC + 3CO
4。化学蒸气沉积（CVD）：在670°C时，钨六氯化物与氢和甲烷反应[6]。
WCL6 + H2 + CH4→WC + 6HCl
5。钨氧化物和盐的渗碳：钨氧化物，钨酸，帕拉通斯特铵和scheelite也可以直接化化[4]。
WO3 + 4 C→WC + 3 CO
H2WO4 + 4 C→WC + 3 CO + H2O
（NH4）10W12O41 x 5 H2O + 48 C→12 WC + 10 NH3 + 10 H2O + 36 CO
CAWO4 + 4 C→WC + CAO + 3 CO
碳化钨的施用
碳化通碳化物的独特特性使其在许多行业中必不可少[2] [5] [8]。由于其硬度，耐磨性和热稳定性，其应用跨越各个领域[2] [3]。
1.切割工具：碳化钨碳化合物以其极端的硬度和耐用性而闻名，用于制造耐磨损的磨料和切割工具，例如刀具，钻头，圆形锯子和铣削工具[2] [3] [8]。这些工具在金属加工，木工，采矿，石油和建筑等领域至关重要[2] [8]。
2。耐磨零件：碳化钨用于需要高磨损性的组件，例如喷嘴，轴承和阀座[3] [5]。
3.珠宝：碳化钨在珠宝行业中找到应用，产生耐用且耐磨的环[2] [6]。碳化钨戒指比黄金和银戒指更耐用[6]。钨环在硬度量表上的8到9之间的额定值[6]。
4。军事应用：钨合金，通常与镍，铁或钴相结合，用于动能穿透器和其他军事弹丸中[2]。这些合金比枯萎的铀更喜欢避免放射性危害[2]。钨也用于致密的惰性金属爆炸物中，旨在最大程度地减少侧支损害，同时增加粘性半径内的致死性[2]。
5。电子和电气行业：钨的高熔点和出色的电导率使其适合各种高温应用[2]。它通常用于白炽灯灯泡细丝，较旧的电视管（阴极射线管），真空管和火箭发动机喷嘴[2]。钨在TIG（钨惰性气体）焊接过程中也至关重要[2]。在电子领域，钨用于集成电路，半导体，X射线管和其他电子仪器的生产[2]。
6。增强钢性能：通过将能钨与钢合金合金，产生的材料提高了强度，硬度和耐磨性[2]。例如，高速钢，钨钢和钨钴磁性钢[2]。这些合金用于制造工具，例如钻头，铣刀和电线绘图模具，其中耐用性和精度是最重要的[2]。
7。化学应用：钨化合物由于其独特的特性而在几种化学应用中使用[2]。钨（IV）硫化物用作高温润滑剂，用于氢化硫化催化剂[2]。钨氧化物，例如三氧化钨（WO₃），用于陶瓷釉料，荧光照明以及燃煤发电厂中催化剂的成分，以减少氮氧化物[2]。
8。医疗领域：由于其高密度和出色的辐射吸收能力，钨用于辐射屏蔽[2]。它用于X射线目标和伽马成像设备中，可确保患者和操作员在医学成像程序中的安全性[2]。碳化钨通常用于创建手术仪器，因为它可以提高其性能，并且也具有耐腐蚀性[8]。
9.航空航天和汽车：在航空航天中，钨被用作平衡飞机和航天器的压载材料[2]。它的高密度还使其适用于汽车应用，在该应用中，它用于设计用于振动和平衡的组件中[2]。
水泥碳化物
水泥碳化物是“ cormenting ”钨碳酸钨晶粒在钴金属的粘合剂基质中通过液相烧结而制成的[4]。通常称为“水泥碳化物，”，它是通过粉末冶金过程形成的复合材料[3]。此过程涉及将碳化钨与粘合金属（例如钴或镍）混合，然后在高温下压实和烧结混合物，以实现强，粘性的材料[3] [9]。烧结通常在熔化温度以下进行，因此通常不存在液相[9]。烧结通常被选择为具有极高熔点的材料的塑形过程，例如钨，钼或二氧化铀陶瓷[9]。
结论
碳化钨是一种非凡的材料，具有独特的化学成分和出色的特性，使其在各个行业中必不可少。它的高硬度，耐磨性和热稳定性有助于其广泛的应用，从切割工具和耐磨性零件到珠宝和军事弹丸。碳化钨制造工艺中正在进行的研究与开发继续扩大其潜力，确保其在现代技术和工程中的重要性。
常见问题（常见问题解答）
1。碳化钨的化学配方是什么？
碳化钨的化学公式为WC，表明它由钨和碳原子相等的部分组成[1] [3] [7]。
2。用于生产碳化钨的主要原材料是什么？
主要原材料包括钨矿，帕拉通斯特铵（APT），氧化钨和碳源，例如烟灰或石墨[1]。
3。与其他材料相比，碳化钨的硬化有多难？
在MOHS硬度尺度上，碳化钨在9.5之间排名9.5，使其成为最难的材料之一，仅次于钻石[3]。
4。碳化钨的常见应用是什么？
常见应用包括切割工具，耐磨零件，珠宝，军事弹丸以及电子和医疗领域的组件[2] [5] [6] [8]。
5。制作碳化物的过程是什么？
通过液体相烧结，通过“ cormenting ”碳化碳纤维晶粒在钴金属的粘合剂基质中制成碳化物，涉及将碳化碳纤维粉与粘合剂金属混合，并在高温下将混合物烧结[3] [4] [4] [4] [9]。
引用：
[1] https://heegermaterials.com/blog/90_how-is-tungsten-carbide-made-made-.html
[2] https://shop.machinemfg.com/understanding-tungsten-properties-applications-applications-and-stobility/
[3] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-an-overview/
[4] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id= eed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862
[5] https://www.refractorymetal.org/tungsten-carbide-uss-properties.html
[6] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[7] https://www.insaco.com/material/tungsten-carbide/
[8] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[9] https://material-properties.org/tungsten-carbide-properties-application-price/
