Co to jest karbid wolframowy?

Karbid wolframu (metal twardy)

Cementowane węglików, lub metali twardych, jak są one często nazywane,są materiałami wytwarzanymi poprzez "cementyzowanie" bardzo twardych ziaren monokarbidu wolframu (WC) w matrycy wiążącej twardego stopu kobaltu lub niklu poprzez sinterując w fazie ciekłej. Karbidy cementowane łączą w sobie wysoką twardość i wytrzymałość karbydów metalicznych (WC, TiC, TaC) lub węglinitridów (np. TiCN) z wytrzymałością i plastycznością wiązacza stopu metalicznego (Co, Ni, Fe),w której twarde cząstki są równomiernie rozmieszczone, tworząc kompozyt metalowyKarbid wolframowy jest najbardziej metalowym z karbidów i zdecydowanie najważniejszą fazą twardą.Im twardsze jest, tym mniej twardo zachowuje się podczas załadunku.; i odwrotnie, znaczące zwiększenie wytrzymałości osiąga się dzięki większej ilości wiązania metalowego kosztem twardości.

W dziedzinie materiałów inżynierskich węglowodany cementowane odgrywają kluczową rolę, ponieważ łączą wysoką twardość i wytrzymałość z dobrą wytrzymałością w szerokim zakresie właściwości,i tym samym stanowią najbardziej wszechstronną grupę twardych materiałów do zastosowań inżynierskich i narzędziowych.

Zazwyczaj twardy metal węglowodorkowy może mieć wartość twardości 1600 HV, podczas gdy miękka stal byłaby w regionie 160 HV o czynnik 10 niższa.

Chociaż nazywany twardym metalem, węglik wolframowy jest w rzeczywistości materiałem złożonym z twardymi cząstkami węglika wolframowego osadzonymi w miększej matrycy metalowego kobaltu.

Formuła chemiczna węglanu wolframowego to WC.

Karbid wolframowy wytwarzany jest w wyniku reakcji metalu wolframowego i węgla w temperaturze 1400~2000 °C.Inne metody obejmują opatentowany proces płynnego łóżka o niższej temperaturze, który reaguje z wolframem lub niebieskim WO3 z mieszaniną CO/CO2 i H2 w temperaturze od 900 do 1200 °C.

Jakie właściwości posiada twardy metal?

Właściwości mechaniczne:

Właściwości mechaniczne odzwierciedlają zdolność materiału do wytrzymania siły pewnego rodzaju, która jednak, gdy jest stosowana, wymaga dokładniejszej definicji.Dla jasności, istnieją różne rodzaje sił, którym opiera się opór., w zależności od warunków obciążenia; dla metali twardych najważniejszymi rezystancjami w zakresie właściwości mechanicznych są: odporność na kompresję, przyczepność, ścieranie, zmęczenie i pęknięcie poprzeczne.

  Właściwości fizyczne:

Karbid wolframu ma wysoki punkt topnienia w temperaturze 2,870 °C (5,200 °F), punkt wrzenia w temperaturze 6,000 °C (10,830 °F) pod ciśnieniem równoważnym 1 atmosferze standardowej (100 kPa),o przewodności cieplnej 110 W·m−1·K−1, a współczynnik rozszerzenia termicznego 5,5 μm·m−1·K−1.

Karbid wolframowy jest niezwykle twardy, o klasie około 9 w skali Mohsa i liczbie Vickera około 2600.o pojemności nieprzekraczającej 50 W,Ma maksymalną wytrzymałość na rozciąganie 344 MPa, maksymalną wytrzymałość na kompresję około 2,7 GPa i współczynnik Poissona 0.31.

Szybkość fali wzdłużnej (szybkość dźwięku) przez cienką prętkę węglanu wolframu wynosi 6220 m/s.

Niska rezystywność elektryczna węglika wolframowego wynosząca około 0,2 μΩ·m jest porównywalna z rezystywnością niektórych metali (np. wanadu 0,2 μΩ·m).

Badanie schematu fazowego układu W-C-Co pokazuje, że WC i Co tworzą pseudo-binarną euektykę.Diagram fazowy pokazuje również, że istnieją tzw. η-karbydy o składzie (WCo) 6C i kruchość tych faz sprawiają, że kontrola zawartości węgla w metalach twardych WC-Co jest ważna.

Właściwości chemiczne:

Istnieją dwa dobrze charakteryzujące się związki wolframu i węgla, WC i półkarbidu wolframu, W 2C. Oba związki mogą być obecne w powłokach, a proporcje mogą zależeć od metody powłoki.

  Przy wysokich temperaturach WC rozkłada się na wolfram i węgiel, co może nastąpić podczas wysokotemperaturowego oprysku termicznego, np. w metodach wysokiej prędkości paliwa tlenowego (HVOF) i plazmy o wysokiej energii (HEP).

Utlenianie WC rozpoczyna się w temperaturze 500-600 °C. Jest odporny na kwasy i jest atakowany tylko przez mieszaniny kwasu fluorowodoru/kwasu azotowego (HF/HNO3) powyżej temperatury pokojowej.Reaguje z gazem fluoru w temperaturze pokojowej i chlorem powyżej 400 °C i nie reaguje w celu wysuszenia H2 do jego punktu topnienia. Drobny proszek WC łatwo utlenia się w wodorowym roztworze nadtlenku wodoru. Przy wysokich temperaturach i ciśnieniach reaguje z wodnym węglanem sodu tworząc natrium tungstatu,procedura stosowana do odzyskiwania złomu węglanu cementującego.