Volframikarbidijauhe: Kovuuden laulamaton sankari

Volframikarbidijauhe ( $WC$ ) on luultavasti tunnetuin ja kaupallisesti tärkein muoto karbidijauhe . Se on hieno, harmaa jauhe, joka toimii ensisijaisena raaka-aineena "sementoidun karbidin" valmistuksessa. Se on komposiittimateriaali, joka on mullistanut teollisen koneistuksen ja kulumissuojauksen. Tämän materiaalin ero on äärimmäisen kovuuden, korkean lujuuden ja kulutuskestävyyden vertaansa vailla oleva yhdistelmä, jotka ovat peräisin suoraan perusjauheen huolellisesta käsittelystä.

Koostumus ja ominaisuudet

Volframikarbidi on volframin ja hiilen yhdiste, jolla on tyypillisesti kemiallinen kaava $WC$ . Sen kiderakenne on erittäin vakaa ja jäykkä, mikä tarkoittaa sen poikkeuksellisia fysikaalisia ominaisuuksia:

• Mohsin kovuus: Noin 9-9,5, joten se on verrattavissa korundiin (safiiriin) ja vain hieman pehmeämpi kuin timantti.

• Sulamispiste: Erittäin korkea, noin $2,870^{\circ }C$ ( $5,200^{\circ }F$ ).

• Tiheys: Se on huomattavan tiheä, lähes kaksi kertaa terästä suurempi, mikä lisää materiaalin jäykkyyttä ja muodonmuutoskestävyyttä.

• Kulutuskestävyys: Se kestää erinomaisesti hankausta, eroosiota ja lämpöshokkia, mikä on välttämätöntä nopeissa leikkaussovelluksissa.

Lopullisen sementoidun osan laatu on suoraan verrannollinen alkuperäisen puhtauteen, hiukkaskokoon ja jakautumiseen volframikarbidijauhe . Valmistajat valvovat huolellisesti raekokoa, joka vaihtelee alle mikronin (nanorae) useisiin mikroniin ominaisuuksien räätälöimiseksi – hienommat rakeet antavat tyypillisesti korkeamman kovuuden, mutta alhaisemman murtolujuuden.

Matka sementoituun karbidiin

Volframikarbidijauhe käytetään harvoin yksinään; sen täysi potentiaali vapautuu, kun se on sementoitu (tai sidottu) sitkeällä metallilla, yleisimmin koboltti ( $Co$ ), vaikka joskus nikkeliä ( $Ni$ ) tai rautaa ( $Fe$ ). Tämä prosessi on kriittinen:

1. Sekoitus: The $WC$ jauhe sekoitetaan perusteellisesti kobolttisideainejauheen kanssa, usein märkäjauhatuksella homogeenisen sekoittumisen varmistamiseksi.

2. Painaminen: Seos puristetaan haluttuun komponenttimuotoon (esim. leikkuuterä tai poranteräaihio).

3. Sintraus: Puristettu osa kuumennetaan tyhjiössä tai inertissä ilmakehässä koboltin sulamispisteen yläpuolelle, mutta lämpötilan alapuolelle. $WC$ 's. Sula koboltti tunkeutuu ja "sementoi" jäykät volframikarbidirakeet yhteen luoden tiheän, komposiittisen kovametallirakenteen.

Tämä lopullinen sementoitu materiaali säilyttää uskomattoman kovuuden volframikarbidijauhe samalla kun se saa tarvittavan sitkeyden ja iskunkestävyyden kobolttimatriisista.

Välttämättömät teolliset roolit

Tuloksena sementoitu karbidi volframikarbidijauhe on välttämätön useilla vaativilla aloilla:

• Koneistus: Suurin osa nykyaikaisista metallin leikkaus-, jyrsintä- ja sorvausoperaatioista perustuu volframikarbidi terät, koska ne pystyvät säilyttämään terävän reunan ja kovuuden jopa korkeissa lämpötiloissa, joita syntyy nopean leikkauksen aikana.

• Öljy ja kaasu/kaivostoiminta: Poranteriä, poraustyökaluja ja komponentteja käytetään hydrauliseen murtamiseen volframikarbidijauhe komposiitit kestämään äärimmäistä hankausta ja iskeviä voimia, joita kohdataan kiviä porattaessa.

• Työkalut: Kuluvat osat, kuten muottipuristimet, lävistimet ja muotit, joihin kohdistuu toistuvia suuria jännityksiä ja kulumisjaksoja, valmistetaan tyypillisesti sementoidusta volframikarbidista pitkäikäisyyden ja tarkkuuden takaamiseksi.

• Pinnan parannus: Hyvä $WC$ jauhetta käytetään myös lämpösuihkupinnoitteissa lisäämään kulutuskestävyyttä tärkeisiin moottorin ja koneen osiin.

Käytännössä jokaisen nykyaikaisen valmistusprosessin suorituskyky, joka vaatii tarkkuutta, nopeutta ja kestävyyttä, riippuu viime kädessä ylivoimaisista ominaisuuksista, jotka volframikarbidijauhe .