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● 碳化钨简介
● 化学配方和结构
>> 原子结构
>> 其他钨碳化物
● 物理和化学特性
>> 关键物理属性
>> 化学特性
>> 机械性能
>> 热和电性能
● 碳化钨是如何制成的？
>> 1。原材料
>> 2。还原和化石
>> 3。冶金和烧结
>> 4。塑形和完成
>> 5。质量控制
● 碳化钨的施用
>> 工业应用
>> 专业用途
>> 日常生活
● 优点和局限性
>> 优势
>> 限制
● 历史和发展
● 环境影响和回收
>> 环境问题
>> 回收
● 未来的碳化钨趋势
● 结论
● 常见问题解答：碳化钨
>> 1。碳化钨的化学配方是什么？
>> 2。碳化钨与硬度相比如何与钢相比？
>> 3。碳化钨的主要工业用途是什么？
>> 4。如何产生碳化钨？
>> 5。可回收碳化碳酸盐吗？
● 引用：
碳化钨是一种以其出色的硬度，耐用性和广泛的工业应用而闻名的材料。但是，碳化钨是什么，其化学配方是什么？在这篇全面的文章中，我们将探讨化学性质，综合，属性，应用，历史，环境影响以及经常询问的有关问题 碳化钨。一路上，您会发现许多插图和图表，以增强您对这种迷人化合物的理解。
碳化钨简介
碳化钨是一种由钨和碳原子组成的化合物。它最常见的是一种细灰色粉末，但可以按下并将其烧结成各种固体形状以供工业用途。它出色的硬度和耐穿的能力使其在制造，采矿，建筑甚至珠宝方面必不可少。
化学配方和结构
碳化钨的化学配方是WC。该公式表明每个分子包含一个钨（W）原子和一个碳（C）原子。
原子结构
-Tungsten（W）：原子数74，一种以高熔点而闻名的过渡金属。
- 碳（C）：原子数6，一种非金属形成多种化合物的非金属。
在碳化钨中，这些原子在室温（α-WC）的六角形晶体结构中排列，尽管在高温下可以存在立方形式（β-WC）。
其他钨碳化物
虽然WC是最常见且具有商业意义的形式，但另一种化合物，钨半粘质（W₂C）也存在，但使用量较少。 W₂C具有不同的化学计量学和略有不同的特性，但不像WC那样硬或广泛应用。
物理和化学特性
碳化通碳化物的特性使其成为现代行业中最有价值的材料之一。
关键物理属性
| 属性 |
值 |
| 化学公式 |
厕所 |
| 摩尔质量 |
195.85 g/mol |
| 晶体结构 |
六角形 |
| 密度 |
15.6 g/cm³ |
| 熔点 |
2,870°C（5,198°F） |
| 沸点 |
6,000°C（10,832°F） |
| 莫斯硬度 |
9–9.5 |
| 杨的模量 |
530–700 GPA |
| 导热率 |
110 w/（m·k） |
| 电阻率 |
0.2μm·m |
化学特性
- 不溶于水，盐酸和硫酸。
- 溶解在硝酸和氢氟酸的混合物中。
- 在约500–600°C的空气中开始氧化。
- 在室温下甚至在400°C高于400°C的氯和氟反应。
机械性能
碳化钨的重视是高压强度，刚度和对变形的耐药性的组合。它可以承受巨大的力而不会弯曲或破裂，这是涉及高压或影响的应用。
热和电性能
碳化钨具有良好的热导率，使其在切割或钻孔操作过程中可以有效地耗散热量。它还具有低电阻率，这在某些电子和电气应用中很有用。
碳化钨是如何制成的？
碳化钨的合成涉及多个步骤，主要依赖于粉状冶金。
1。原材料
-Tungsten矿石：加工到paratungstate铵（APT），然后是氧化钨。
- 碳源：石墨或碳黑色。
2。还原和化石
- 在氢气中，氧化钨被还原为金属钨粉。
- 钨粉与碳混合并加热至1,400-2,000°C，通过化石形成WC。
W+C→WC
3。冶金和烧结
- WC粉末与粘合剂（通常是钴）混合，以增强韧性。
- 将混合物压成形状，并在高温（1,400–1,600°C）下烧结，其中粘合剂将颗粒融合在一起。
4。塑形和完成
烧结后，碳化钨零件可能会经过磨削，打包或抛光，以达到精确的尺寸和表面饰面。由于它的硬度，只有钻石或立方硼氮化物工具才能有效地加工碳化钨。
5。质量控制
对成品的密度，硬度，微结构和维度准确性进行了严格检查，以确保它们符合严格的行业标准。
碳化钨的施用
碳化钨的独特结合硬度，强度和化学稳定性使其在许多领域中无价。
工业应用
- 切割工具：钻头，铣刀，锯片和车床工具。
- 采矿和建筑：岩石钻头，发掘工具和耐磨性零件。
- 航空航天：发动机组件和涡轮刀片。
- 石油和天然气：钻井设备和阀门。
- 电子：精确组件和触点。
- 珠宝：戒指和手表因其抗刮擦性和光泽而受到重视。
专业用途
- 装甲弹药弹药：由于其密度和硬度，碳化钨用于军事弹丸。
- 手术仪器：一些手术工具是用碳化钨制成的，以精确和耐用性。
- 核技术：碳化钨用于控制杆和屏蔽材料，因为其辐射下的稳定性。
日常生活
在捕捞重量，运动器材甚至某些高端笔等日常物品中也发现了碳化钨。
优点和局限性
优势
- 极端硬度：仅在MOHS量表上仅次于钻石。
- 耐磨性：保持清晰度并抵抗磨损。
- 高熔点：适用于高温应用。
- 耐腐蚀性：在大多数环境中稳定。
- 尺寸稳定性：在重载和高温下保持形状。
限制
- 脆性：可能在极端撞击或压力下骨折。
- 难以机械加工：需要钻石或立方硼的氮化物工具来塑造。
- 成本：比钢或其他常见工具材料更昂贵。
- 重量：其高密度使其比许多替代材料都重。
历史和发展
碳化钨的历史可以追溯到20世纪初。 1923年，德国公司Krupp开发了第一种实用方法，用于生产碳化物（WC带有钴粘合剂），彻底改变了工具制造行业。这项创新使高速切割工具的大规模生产能够大大提高制造效率和精度。
在过去的几十年中，粉末冶金，粘合剂化学和烧结技术的进步进一步提高了碳化钨的性能和多功能性。如今，它是从采矿到航空航天的行业中的关键材料。
环境影响和回收
环境问题
钨矿的提取和加工可以产生重大的环境影响，包括栖息地破坏，水污染和能源消耗。使用钴作为粘合剂也提出了道德和环境问题，因为钴采矿与某些地区的人权和生态问题有关。
回收
幸运的是，碳化钨是高度可回收的。可以收集，粉碎和化学加工的废料工具和组件，以恢复钨和钴以重复使用。回收不仅可以节省宝贵的资源，而且还减少了碳化碳化碳化碳化物的环境足迹。
回收过程：
1。收集废碳化物材料。
2。粉碎并磨成细粉。
3。化学处理以分离钨和钴。
4。新产品的纯化和重复使用。
未来的碳化钨趋势
随着技术的发展，对具有较高性能特征的材料的需求不断增长。研究人员正在探索新的粘合剂材料，纳米结构的碳化物和复合系统，以进一步增强碳化钨碳化钨的韧性，耐磨性和多功能性。
新兴申请包括：
- 碳化钨组件的添加剂制造（3D打印）。
- 切割工具的涂料以延长服务寿命。
- 高级电子和微机械系统（MEMS）。
可持续采矿和回收实践的持续发展也将在碳化通碳化物的未来中发挥至关重要的作用。
结论
带有化学配方WC的钨碳化物是现代工业中的基石材料，因为它无与伦比的硬度，耐用性和耐磨性和热量的耐药性。它通过高级粉末冶金技术的合成及其使用钴等粘合剂量身定制的能力使其对于切割工具，采矿设备，航空航天，电子设备甚至珠宝必不可少。尽管它确实有一些局限性，尤其是其脆弱性和成本，但对于许多苛刻的应用程序而言，收益远远超过了缺点。随着技术的进步，碳化通碳化物无疑将继续在塑造推动整个行业进步的工具和组件中发挥至关重要的作用。
常见问题解答：碳化钨
1。碳化钨的化学配方是什么？
碳化钨的化学公式为WC，表明钨和碳原子的比例为1：1。
2。碳化钨与硬度相比如何与钢相比？
碳化钨的含量明显比钢铁较难，在MOHS尺度上排名9-9.5，而大多数钢均约为4-5。这使得碳化钨更具耐磨性，适合切割和钻孔应用。
3。碳化钨的主要工业用途是什么？
碳化钨被广泛用于切割工具，采矿和钻孔设备，耐磨机零件，航空航天组件以及珠宝，其由于其出色的硬度和耐用性。
4。如何产生碳化钨？
碳化钨是通过在高温下（1,400-2,000°C）与碳反应的钨金属粉，然后进行粉末冶金过程，例如与粘合剂混合和烧结以形成固体形状。
5。可回收碳化碳酸盐吗？
是的，碳化钨是可回收的。可以处理废料和破旧的工具，以恢复有价值的钨和碳，从而减少浪费和保存资源。
引用：
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