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● 碳化鎢簡介
>> 歷史背景
● 化學成分和結構
● 碳化鎢的特性
>> 物理和機械性能
>> 化學特性
● 什麼構成鹽？
>> 與鑽石進行比較
● 工業應用
>> 1。切割和加工工具
>> 2。耐磨組件
>> 3。航空航天和防禦
>> 4。消費品
● 高級和新興申請
>> 1。核反應堆
>> 2。醫療設備
>> 3。添加劑製造
>> 4。可再生能源
● 生產過程：從礦石到復合
● 挑戰和局限性
● 市場趨勢和未來前景
● 健康與安全考慮
● 結論
● 常見問題解答
>> 1。為什麼不將碳化物歸類為鹽？
>> 2。碳化碳酸鹽生鏽還是腐蝕？
>> 3。碳化鎢與鈦相比如何？
>> 4。可回收碳化鎢嗎？
>> 5。哪些行業最依賴於碳化鎢？
● 引用：
碳化鎢碳化合物具有化學配方WC，是由鎢和碳原子製成的化合物。它以其出色的硬度，耐磨性和高熔點而聞名，它在從製造業到航空航天的行業中都是必不可少的。但是，問題是否 碳化通碳化物 有資格作為鹽，需要深入研究其化學結構，形成過程和特性。
碳化鎢簡介
碳化鎢不是傳統的金屬合金，而是通過粉末冶金產生的複合材料。在此過程中，將碳化鎢的細粒與金屬粘合劑（通常是鈷或鎳）結合在一起，並在超過1,400°C的溫度下燒結，形成一種密集的，超硬的材料。它的Young模量（530–700 GPA）超過了三倍的模量，使其成為可用於工業用途的最僵硬的材料之一。
歷史背景
發現碳化鎢的發現可以追溯到19世紀後期，但其商業生存能力是在1920年代實現的，當時德國科學家開發了用碳化碳牙捲入鈷粘合劑的方法。這項創新徹底改變了切割工具，在需要極高耐用性的應用中取代了高速鋼。到1950年代，碳化鎢成為加工和採礦業的基石。
化學成分和結構
碳化鎢由相等的鎢和排列在六角形晶體晶格中的碳原子組成。工業等級通常包括94％的碳化鎢和6％的鈷，儘管配方取決於應用的不同。例如：
- 高銅混合物（10–20％）：改善對影響抗影響工具的韌性。
- 基於鎳的粘合劑：增強海洋或化學環境的耐腐蝕性。
與離子化合物的鹽不同，碳化鎢具有鎢和碳原子之間的共價鍵。這種共價粘結有助於其極端的硬度和熱穩定性。
碳化鎢的特性
物理和機械性能
1。硬度：
- Vickers硬度：1,500–2,200 HV，競爭性剛果（α-Al2O3）和接近鑽石（10,000 HV）。
- 即使在高達1,000°C的溫度下也保持硬度。
2。密度：
-15.6 g/cm³，可與黃金相當，從而增強其振動阻尼功能。
3。導熱率：
-110 W/m·K，在切割工具中有效散熱。
化學特性
- 耐腐蝕性：對酸，鹼性和有機溶劑的抗性，儘管它與氫氟酸和氟氣體反應。
- 氧化耐藥性：在高達600°C的空氣中穩定；在較高溫度下氧化為三氧化鎢（WO3）。
什麼構成鹽？
鹽是通過酸和鹼中和形成的離子化合物。關鍵特徵包括：
- 離子鍵合：帶正電陽離子（例如Na⁺）和帶負電荷的陰離子（例如，Cl⁻）之間的靜電吸引力。
- 溶解度：許多鹽溶於水，釋放離子。
- 電導率：鹽在熔融或溶解態中進行電力。
例子包括氯化鈉（NACL）和硫酸鈣（Caso4）。相比之下，碳化通碳化物缺乏離子粘合和無法在水中的不溶性，因此將其視為鹽的資格。
| 物業 |
鎢碳化物 |
氧化鋁陶瓷 |
| 硬度（HV） |
1,500–2,200 |
1,500–1,800 |
| 斷裂韌性 |
8–10mpa√m |
3–4mpa√m |
| 導熱率 |
110 w/m·k |
30 W/m·K。 |
與鑽石進行比較
儘管鑽石更難（10,000 hv），但碳化通碳化物為工業工具提供了更好的韌性和成本效益。
工業應用
1。切割和加工工具
- 鑽頭：碳化鎢尖在岩石鑽孔和金屬加工中延長工具壽命。
- 插入板：用於切割不銹鋼和鈦合金的CNC加工中。
2。耐磨組件
- 閥門密封件：應承受石油和天然氣管道中的磨料。
- 挖掘機牙齒：減少採礦作業的磨損。
3。航空航天和防禦
- 火箭噴嘴：容忍極端溫度和侵蝕性廢氣。
- 裝甲彈藥彈藥：利用濃密的碳化碳纖維芯。
4。消費品
- 珠寶：低過敏戒指和手錶備受推崇。
- 運動器材：高爾夫俱樂部插入和自行車踏板。
高級和新興申請
1。核反應堆
碳化鎢的高中子吸收橫截面使其適用於控制棒和屏蔽組件。
2。醫療設備
- 手術工具：手術刀葉片和骨骼鑽頭受益於清晰度和不育。
- 牙科植入物：生物相容性塗料可改善壽命。
3。添加劑製造
正在測試3D打印的碳化碳化碳零件，以定制工具和航空航天組件。
4。可再生能源
- 風力渦輪機軸承：減少惡劣環境中的維護。
- 氫燃料電池：塗料可保護雙極板免受腐蝕。
生產過程：從礦石到復合
1。礦石精煉：鎢是從Wolframite或Scheelite礦石中提取的。
2。化油器：鎢粉與1,400–2,000°C的碳反應形成WC。
3。銑削：WC顆粒是接地的亞微米尺寸。
4。與粘合劑混合：將鈷或鎳添加到WC粉末中。
5。壓縮和燒結：被壓縮成形狀並在真空爐中燒結。
挑戰和局限性
1。脆性：容易在突然撞擊下碎裂，限制在動態載荷中的使用。
2。成本：由於地緣政治因素，原始的鎢價格波動（例如，有80％的儲量在中國）。
3。環境影響：採礦釋放重金屬，需要嚴格的廢物管理。
市場趨勢和未來前景
從2024年到2030年，全球碳化氫碳酸鹽市場預計將以6.2％的複合年增長率增長：
- 汽車電氣化：加工電動汽車組件的需求。
- 可持續實踐：回收計劃從廢料中恢復了多達95％的鎢。
- 納米結構WC：納米顆粒增強硬度並減少粘合劑要求。
健康與安全考慮
- 灰塵暴露：吸入WC-CO粉末可能會導致肺纖維化；工作場所需要HEPA過濾。
- 加工預防措施：使用冷卻液在研磨過程中抑制灰塵。
結論
碳化通碳化物明確不是鹽，而是具有無與倫比的機械性能的共價陶瓷金屬複合材料。它的應用範圍從日常工具到尖端技術，並且正在進行的研究繼續釋放新的可能性。雖然諸如脆性和環境問題之類的挑戰持續存在，但回收和納米技術的進步有助於這種非凡的材料可持續的未來。
常見問題解答
1。為什麼不將碳化物歸類為鹽？
碳化通碳酸鹽缺乏離子粘結，並且不溶於水 - 鹽的特徵。它會形成共價鍵。
2。碳化碳酸鹽生鏽還是腐蝕？
它在大多數環境中抗拒腐蝕，但在高溫（> 600°C）下氧化，並與HF這樣的強酸反應。
3。碳化鎢與鈦相比如何？
碳化鎢更堅硬，更緻密，但延性較少。鈦對植入物更輕，更生物相容性。
4。可回收碳化鎢嗎？
是的，廢料WC被壓碎並重新處理成新粉末，從而減少了對Virgin Tungsten的依賴。
5。哪些行業最依賴於碳化鎢？
採礦（35％），製造業（30％）和航空航天（15％）是全球最大的消費者。
引用：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[3] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[4] https://www.istockphoto.com/photos/tungsten-carbide
[5] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[6] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/tungsten-carbide
[7] http://www.chinatungsten.com/tungsten-carbide/properties-of-tungsten-carbide.html
[8] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten
[9] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id= eed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-8d1b-70fed7f92862
[10] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[11] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide
[12] https://www.carbide-usa.com/top-5-ise-for-tungsten-carbide/
[13] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[14] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[15] http://picture.chinatungsten.com/list-18.html
