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● 碳化鎢簡介
● 碳化鎢的特性
>> 1。硬度和密度
>> 2。熱穩定性
>> 3。耐化學性
>> 4。電導率
● 碳化鎢的施用
>> 1。工業切割工具
>> 2。採礦和建築
>> 3。珠寶
>> 4。軍事和防禦
>> 5。醫療工具
>> 6。運動器材
● 水泥碳化物：工程材料
● 製造挑戰和創新
>> 1。原材料採購
>> 2。添加劑製造
>> 3。納米結構碳化物
● 環境和經濟影響
● 前景
● 結論
● 常問問題
>> 1。為什麼不將碳化物歸類為元素？
>> 2。碳化碳酸鹽生鏽還是tarnish？
>> 3。碳化鎢與碳化鈦相比如何？
>> 4。碳化鎢有毒嗎？
>> 5。碳化碳酸鹽工具的壽命是多少？
● 引用：
碳化鎢（通常僅稱為碳化物）是一種由於其出色的硬度和耐用性而引起了極大關注的材料。它廣泛用於各種工業應用中，包括切割工具，磨料甚至珠寶。但是，對於是否是否有困惑 碳化鎢 是化合物或元素。在本文中，我們將深入研究碳化鎢，其性質及其應用的性質，同時還解決了共同的誤解。
碳化鎢簡介
碳化鎢是一種通過將鎢（W）和碳（C）原子組合形成的化合物。它的化學公式為WC，表明它由鎢和碳相等的部分組成。該化合物不是一個元素，而是碳化物，而是一種具有金屬或金屬固體碳鍵的化合物。碳化鎢的合成通常涉及在氫氣中在高溫下（1,400-2,000°C）在高溫下與碳反應，以防止氧化。
該材料的發現可以追溯到19世紀後期，但其工業用途始於1920年代，當時德國科學家通過將碳化鎢與鈷結合在一起而形成了碳化物。如今，由於其無與倫比的機械性能，它是現代製造的基石。
碳化鎢的特性
1。硬度和密度
碳化鎢因其出色的硬度而聞名，它與剛果（α-Al₂o₃）相當，接近鑽石硬度的80-90％。它的硬度硬度為9，而Vickers硬度約為2,600 hv，使其適合需要高磨損性的應用。此外，其密度為15.6 g/cm⊃3； - 幾乎是鋼的兩倍 - 歸因於其對變形和影響的抗性。
2。熱穩定性
即使在超過600°C的溫度下，碳化鎢也保持其強度，熔點約為2,870°C。其低熱膨脹係數（5.5×10⁻⁶/k）可確保在極高的熱量下尺寸穩定性，使其非常適合高速加工工具。
3。耐化學性
該化合物在室溫下對大多數酸，包括鹽酸和硫酸。然而，它在環境條件下與氟氣體反應，氯在400°C以上反應。這種對腐蝕的抵抗使其在化學加工設備中具有價值。
4。電導率
與純屬金屬不同，碳化鎢是一個不良的電導體。該特性在電氣加工（EDM）中利用，其非導電性質允許精確塑造。
碳化鎢的施用
1。工業切割工具
碳化鎢是切割工具（例如鑽頭，末端磨坊和車床插入物）的骨幹。它的硬度可以有效地加工硬化的鋼，鈦合金和其他堅硬的材料。例如，在航空航天行業中，用碳化物釘的工具用於塑造渦輪葉片和發動機組件。
2。採礦和建築
在採礦時，碳化物尖頭的撥片和鑽頭對於岩石鑽孔和隧道至關重要。材料的耐磨性減少了設備維護的停機時間。
3。珠寶
碳化碳酸鹽環以其耐刮擦的表面和有光澤的飾面而聞名。與傳統金屬不同，即使經過多年的日常服裝，它們也會保留拋光劑。
4。軍事和防禦
該化合物的密度和硬度使其非常適合裝甲彈丸。與傳統鋼相比，碳化碳纖維芯可以更有效地穿透裝甲車。
5。醫療工具
用碳化鎢製成的手術工具，例如手術刀和牙科鑽，提供精度和壽命。它的生物相容性可確保醫療應用的安全性。
6。運動器材
高端循環組件（例如鍊條和撥鏈器）利用碳化物塗層來降低壓力下的磨損並增強性能。
水泥碳化物：工程材料
雖然純碳酸碳化氫碳酸鹽很脆，但將其與金屬粘合劑（如鈷（6-12％））結合起來，會產生碳化物碳化物，這是一種複合材料。生產過程涉及：
1。粉末冶金：將碳化鎢和鈷粉磨成均勻的混合物。
2。按下：使用液壓壓力機將粉末壓實到模具中。
3。燒結：在真空爐中將緊湊型加熱至1,400°C，從而導致鈷融化並結合碳化物晶粒。
固定碳化物平衡硬度與韌性，使其在油鑽頭和耐磨損的噴嘴等應用中使用。最近的進步探索用鎳或鐵代替鈷以提高可持續性。
製造挑戰和創新
1。原材料採購
鎢是一種衝突礦物，有80％的全球儲備金位於中國。道德採購和鎢廢品的回收對於降低環境和地緣政治風險至關重要。
2。添加劑製造
碳化通碳化鎢的3D打印正在作為一種為定制工具創建複雜幾何形狀的方法。但是，高燒結溫度和孔隙率控制仍然是技術障礙。
3。納米結構碳化物
基於納米顆粒的碳化鎢粉增強了硬度和骨折的耐藥性。這些材料正在測試中用於微鑽和電子組件。
環境和經濟影響
碳化鎢的生產是能源密集型的，每公斤大約需要50 kWh。回收計劃從廢碳化物中恢復了多達95％的鎢，從而減少了對採礦的依賴。此外，對鈷使用情況的更嚴格的法規（由於毒性問題）正在推動對替代粘合劑的研究。
從經濟上講，全球水泥碳化物市場的價值為230億美元（2025年），其增長是由汽車和可再生能源部門的需求驅動的。
前景
1。生物醫學植入物：研究探索碳化物塗層，因為它們的耐磨性，用於替換關節。
2。空間探索：正在測試碳化鎢組件，以針對微型度量的航天器屏蔽。
3。儲能：碳化物催化劑在氫燃料電池和電池技術中表現出希望。
結論
碳化鎢在明確的化合物上是由鎢和碳原子組成的。硬度，熱穩定性和耐化學性的獨特組合鞏固了其在製造業到醫療保健等行業中的作用。隨著技術的進步，回收，添加劑製造和納米技術的創新將進一步擴大其應用。
常問問題
1。為什麼不將碳化物歸類為元素？
元素是由單一類型的原子組成的純物質。碳化鎢（WC）包含兩個元素 - 鎢和碳 - 化學結合，使其成為化合物。
2。碳化碳酸鹽生鏽還是tarnish？
不，碳化鎢對氧化和腐蝕具有高度耐藥性，這就是為什麼它在珠寶和海洋應用中很受歡迎的原因。
3。碳化鎢與碳化鈦相比如何？
碳化鈦（TIC）比碳化鎢更難，但要堅硬。 TIC通常用於塗料中，而WC則首選用於散裝組件。
4。碳化鎢有毒嗎？
以固體形式，它是惰性和安全的。但是，在製造過程中吸入細碳化物灰塵會導致肺部損傷，需要適當的安全措施。
5。碳化碳酸鹽工具的壽命是多少？
根據使用情況，碳化物工具的持續時間比高速鋼工具長10-20倍，從而大大降低了替代成本。
引用：
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[5] https://www.carbide-usa.com/top-5-ifes-for-tungsten-carbide/
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[24] https://www.hyperionmt.com/en/products/carbide-rolls/grade-data/
[25] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explence/
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