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● 什麼是碳化鎢？
>> 組成和製造
>> 碳化鎢的特性
● 了解耐腐蝕性
>> 腐蝕機制
>> 影響耐腐蝕性的因素
● 碳化鎢耐腐蝕性
>> 在不同環境中的行為
>> 粘合劑階段的作用
● 增強耐腐蝕性
>> 合金
>> 塗料
>> 表面處理
● 鎢碳化物與其他材料
>> 不銹鋼
● 耐腐蝕的碳化鎢碳化物的施用
>> 油氣行業
>> 化學處理
>> 海洋產業
>> 其他行業
● 結論
● 常問問題
>> 1。是什麼使碳化碳化碳耐腐蝕？
>> 2。粘合劑材料如何影響碳化鎢的耐腐蝕性？
>> 3。改善碳化鎢耐腐蝕性的最佳方法是什麼？
>> 4。在哪些環境中，碳化鎢表現出耐腐蝕性不佳？
>> 5。耐腐蝕的碳化鎢的典型應用是什麼？
● 引用：
碳化鎢因其出色的硬度，耐耐藥性和在惡劣環境中的穩定性而聞名[2] [7] [4]。它的耐腐蝕性是一種關鍵特性，它決定了其對各種工業應用的適用性，包括化學，石油和海洋領域的適用性[7]。本文探討了 碳化通碳酸鹽，其基本機制，影響其腐蝕行為的因素，以及與腐蝕性環境中其他材料的比較[2] [4]。
什麼是碳化鎢？
碳化鎢（WC）是由鎢和碳原子組成的化合物[7]。這是一種堅硬的脆性材料，通常是通過粉末冶金產生的，其中碳化鎢與粘合劑金屬混合，通常是鈷（CO），然後在高溫下燒結[7] [1]。所得的材料通常稱為水泥碳化物，將碳化鎢的高硬度和耐磨性與粘合金屬的韌性和強度相結合[1]。
組成和製造
- 通過在高溫下結合鎢和碳來合成碳化鎢[7]。
- 所得粉末與粘合金屬（通常是鈷）混合[1]。
- 將混合物壓實到所需的形狀，然後燒結，這一過程在高溫下鞏固了材料[1]。
碳化鎢的特性
- 高硬度：碳化鎢極為硬，硬度硬度約為9，僅次於鑽石[9]。
- 耐磨性：它具有極好的耐磨性和侵蝕性耐磨性，使其適合切割工具和佩戴零件[3]。
- 高熔點：碳化鎢具有高熔點（約2,747°C），可在高溫下提供穩定性[9]。
- 耐腐蝕性：它具有對許多腐蝕性介質的抗性，可確保在惡劣環境中的性能穩定[7]。
- 化學穩定性：碳化鎢在化學上是穩定的，在室溫下不容易與其他物質反應[7] [9]。
了解耐腐蝕性
耐腐蝕性是材料承受由化學或電化學反應與環境引起的降解的能力[2]。在碳化鎢的背景下，耐腐蝕對於在腐蝕條件下保持其結構完整性和性能至關重要[1]。
腐蝕機制
腐蝕是一個過程，其中材料被環境中的物質氧化，從而導致其失去電子[2]。影響碳化鎢的主要機制包括：
- 化學腐蝕：酸，鹼或其他腐蝕劑的直接化學攻擊[1]。
- 電化學腐蝕：由於材料表面上的電化學細胞形成引起的腐蝕[6]。
- 電腐蝕：在存在電解質的情況下接觸兩種不同的金屬時發生[6]。
- 縫隙腐蝕：在停滯溶液中可以積聚的間隙或縫隙中的局部腐蝕[1]。
影響耐腐蝕性的因素
有幾個因素影響碳化鎢的耐腐蝕性：
- 化學成分：碳化鎢的組成，包括粘合金屬的類型和量，顯著影響其耐腐蝕性[7]。
- pH值：環境的酸度或鹼度起著至關重要的作用。帶有鈷粘合劑的碳化碳通常在9以上的pH值下表現良好，但低於pH 6 [2]。
- 溫度：較高的溫度可以加速腐蝕速率[1]。
- 腐蝕性培養基：環境中存在的特定腐蝕劑（例如鹽酸，硝酸）可能對碳化鎢產生不同的影響[7]。
- 微觀結構：碳化物和粘合劑相的晶粒尺寸，孔隙度和分佈會影響耐腐蝕性[1]。
碳化鎢耐腐蝕性
碳化鎢表現出對多種培養基的良好耐腐蝕性，包括汽油，丙酮，乙醇，有機溶劑，氨，鹼和弱酸[1]。但是，它的性能可能會根據材料的特定條件和組成而顯著變化[1]。
在不同環境中的行為
- 酸：在鹽酸和氫氟酸等強酸中，碳化鎢可能會迅速惡化[1]。
-Alkalis：它通常顯示出對鹼性環境的良好耐藥性，尤其是在較高的pH值下[2]。
- 鹽：對鹽溶液的抗性取決於特定的鹽和濃度。鹽噴霧測試通常用於評估海洋環境中的耐腐蝕性[3]。
- 水：碳化鎢通常在自來水中表現良好，但其耐藥性可能受雜質和pH值的影響[1]。
粘合劑階段的作用
鈷是碳化鎢中廣泛使用的粘合劑，因為它在液相燒結過程中能夠濕碳化碳化碳化碳化味[1]。但是，鈷容易受到腐蝕的影響，這可能導致整個材料的降解[1]。
- 鈷浸：在腐蝕性環境中，可以選擇性地溶解鈷，留下多孔的碳化碳纖維骨架[1]。這個被稱為鈷浸的過程可降低材料的結構完整性，並導致碳化物顆粒的剝落[1]。
- 改善耐腐蝕性：與鉻，鉬或鎳等元素合金鈷可以增強其耐腐蝕性[1]。在某些情況下，完全將鎳代替鈷已被證明在高度腐蝕性的環境中有效[1]。
增強耐腐蝕性
可以採用幾種策略來增強碳化鎢的耐腐蝕性：
合金
- 鉻：在鈷粘合劑中添加鉻可以提高對氧化和腐蝕的耐藥性[1]。
- 鎳：鎳可以替代鈷以在強酸環境中提供優質的耐腐蝕性[1]。
- 鉬：鉬增強了特定化學介質的耐腐蝕性[1]。
塗料
施加防護塗層可以在碳化鎢底物和腐蝕性環境之間產生障礙[3]。
- CVD碳化氫碳酸鹽塗層：化學蒸氣沉積（CVD）可以產生納米結構的碳化鎢含碳化碳液，具有增強的硬度，耐磨性和耐腐蝕性[3]。這些塗層在防止侵略性培養基和高達400°C的溫度下特別有效[3]。
- 硬鍍鉻鍍層：雖然硬鉻鍍板是一種常見的腐蝕方法，但CVD碳化碳塗層在鹽噴霧測試中表現出了出色的性能[3]。
- HVOF塗料：高速氧氣燃料（HVOF）塗層可以提供密集的固定層，但它們可能需要密封以防止基礎基板的腐蝕[3]。
表面處理
修飾碳化鎢表面可以改善其耐腐蝕性[7]。
- 拋光：光滑的表面飾面減少了潛在的腐蝕起始位點的數量[7]。
- 鈍化：化學處理可以產生一個被動層，可保護材料免受腐蝕[2]。
鎢碳化物與其他材料
可以將碳化鎢的耐腐蝕性與腐蝕性環境中其他常用材料的耐藥性進行比較[4]：
不銹鋼
- 耐腐蝕性：不銹鋼因形成被動氧化鉻層而以其耐腐蝕性而聞名[7]。
- 機械性能：與不銹鋼相比，碳化鎢通常具有更高的硬度和耐磨性[9]。
- 應用：在需要高磨損性和耐腐蝕性（例如噴嘴和閥成分）的應用中，優選碳化鎢，而由於其延展性和成本效益，使用不銹鋼在更廣泛的應用中使用[7]。
- 耐腐蝕性：氧化鋁和氧化鋯等陶瓷在許多環境中具有出色的腐蝕性[6]。
- 機械性能：與許多陶瓷相比，碳化鎢具有優越的韌性和耐磨性[9]。
- 應用：陶瓷在機械應力低的高腐蝕性環境中使用，而選擇碳化鎢用於需要高腐蝕和耐磨性的應用[6]。
- 耐腐蝕性：聚合物可以對特定化學物質提供極好的耐藥性，但它們的機械性能和溫度耐藥性通常低於碳化鎢[3]。
- 應用：聚合物適用於低壓力，腐蝕性環境，而在需要高強度，耐耐磨性和耐腐蝕性時，使用碳化鎢[3]。
耐腐蝕的碳化鎢碳化物的施用
耐腐蝕的碳化鎢用於不同行業的各種應用[2]：
油氣行業
- 鑽井工具：在刺激性的腐蝕環境中運行的組件，例如酸井，受益於碳化碳酸鹽塗料[3]。
- 閥成分：隔離閥和流體控制組件需要可以承受腐蝕性流體和高壓的材料[2]。
化學處理
- 噴嘴：用於噴灑腐蝕性化學物質，需要抵抗化學攻擊和磨損[2]。
- 密封：泵和反應堆中的機械密封需要承受腐蝕性介質並保持密封性能[2]。
海洋產業
- 穿零件：暴露於海水的組件，例如泵葉輪和閥門，需要耐腐蝕的材料[3]。
- 切割工具：碳化鎢是用於切割工具的最佳原料，用於高溫，高速環境，由於其強度和低熱膨脹係數[9]。
其他行業
- 精密沖壓模具：耐腐蝕的碳化鎢塊塊在精密沖壓模具工業中使用，在該行業中，電化學腐蝕是一個問題[6]。
- 醫療植入物：碳化鎢可用於需要生物相容性和耐腐蝕性的醫療植入物中[7]。
結論
碳化通碳化物的耐腐蝕性是一種關鍵特性，它適合於各個行業的苛刻應用[7]。雖然碳化鎢對許多腐蝕性培養基表現出良好的抵抗力，但其性能受到化學成分，pH值，溫度和特定腐蝕劑的存在等因素的影響[1]。粘合劑階段（通常是鈷）通常是耐腐蝕性方面最弱的聯繫，但是合金和塗料策略可以顯著提高其性能[1]。與其他材料（如不銹鋼，陶瓷和聚合物）相比，碳化鎢提供了高硬度，耐磨性和耐腐蝕性的獨特組合，使其成為需要在惡劣環境中使用耐用性的應用的理想選擇[9]。隨著技術的進步，持續的過程優化將進一步增強碳化鎢的耐腐蝕性，從而為更多領域的應用提供了強有力的支持[7]。
常問問題
1。是什麼使碳化碳化碳耐腐蝕？
碳化通碳化物的耐腐蝕性源於其化學成分和穩定的氧化物層的形成[7] [4]。碳化通碳（WC）由於其高硬度和化學穩定性提供了自然耐腐蝕的屏障[7]。此外，它具有抗酸性，鹼性和其他腐蝕性培養基的反應，可確保在惡劣環境中的性能穩定[7]。
2。粘合劑材料如何影響碳化鎢的耐腐蝕性？
粘合劑材料（通常是鈷（CO））可以顯著影響碳化鎢的耐腐蝕性[1]。鈷易受腐蝕，這可能導致鈷浸出並隨後降解材料[1]。用鉻，鉬或鎳等元素將鈷粘合劑合金合成可以改善耐腐蝕性，或者可以完全代替鈷[1]。
3。改善碳化鎢耐腐蝕性的最佳方法是什麼？
幾種方法可以增強碳化鎢的耐腐蝕性：
- 合金：將鉻，鎳或鉬等元素添加到粘合劑階段[1]。
- 塗料：應用保護性塗層，例如CVD碳化氫碳酸鹽[3]。
- 表面處理：拋光和鈍化技術[7]。
4。在哪些環境中，碳化鎢表現出耐腐蝕性不佳？
碳化鎢通常在鹽酸和氫氟酸等強酸中表現出耐腐蝕性不良[1]。當使用鈷作為粘合劑時，它在pH值低於6的環境中的性能也很差[2]。
5。耐腐蝕的碳化鎢的典型應用是什麼？
耐腐蝕的碳化鎢碳化物用於各種應用，包括：
- 石油和天然氣行業中的鑽井工具和閥成分[3]。
- 化學加工中的噴嘴和密封[2]。
- 在海洋工業中穿零件[3]。
- 精密沖壓模具[6]。
引用：
[1] https://www.jlsmoldparts.com/talking-corsosion-corsistance-tungsten-carbide-grades/
[2] https://www.linkedin.com/pulse/corrosion-resistance-tungsten-carbide-shijin-lei
[3] https://hardide.com/wp-content/uploads/2020/05/corrosion_20101.pdf
[4] https://www.boyiprototyping.com/materials-guide/does-tungsten-rust/
[5] https://htscoatings.com/blogs/our-craft-our-culture/three-tungsten-carbide-thermal-spray-spray-coatings-and-their-uses
[6] https://www.yatechmaterials.com/en/technology/what-is-corrosion-corsion-corsistant-tungsten-carbide/
[7] https://www.carbide-part.com/blog/an-in-depth-analysis-of-tungsten-carbides-corrosion-resistance/
[8] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-edm-blocks.html
[9] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[10] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materials/corceed-carbide/corrosion-resistance/
