Pulbere de carbură de tungsten: eroul necunoscut al durității

Pulbere de carbură de tungsten ( $WC$ ) este, fără îndoială, cea mai recunoscută și mai importantă formă de pulbere de carbură . Este o pulbere fină, cenușie, care servește ca materie primă principală pentru fabricarea „carbură cimentată”, un material compozit care a revoluționat prelucrarea industrială și protecția împotriva uzurii. Acest material își datorează distincția unei combinații de neegalat de duritate extremă, rezistență ridicată și rezistență la uzură, proprietăți derivate direct din prelucrarea meticuloasă a pulberii de bază.

Compoziție și proprietăți

Carbura de tungsten este un compus de tungsten și carbon, de obicei cu formula chimică $WC$ . Structura sa de cristal este foarte stabilă și rigidă, ceea ce se traduce prin proprietățile sale fizice excepționale:

• Duritate Mohs: Aproximativ 9 până la 9,5, ceea ce îl face comparabil cu corindonul (safir) și doar puțin mai moale decât diamantul.

• Punct de topire: Extrem de sus, în jur $2,870^{\circ }C$ ( $5,200^{\circ }F$ ).

• Densitate: Este remarcabil de dens, aproape de două ori mai mare decât oțelul, ceea ce contribuie la rigiditatea materialului și rezistența la deformare.

• Rezistenta la uzura: Prezintă o rezistență remarcabilă la abraziune, eroziune și șoc termic, esențială pentru aplicațiile de tăiere de mare viteză.

Calitatea piesei finale cimentate este direct proporțională cu puritatea, dimensiunea particulelor și distribuția inițială pulbere de carbură de tungsten . Producătorii controlează cu atenție dimensiunea granulelor, variind de la sub-micron (nanogranule) la câțiva microni, pentru a adapta proprietățile - boabele mai fine produc de obicei duritate mai mare, dar duritate mai mică la rupere.

Călătoria către Carbura Cimentată

Pulbere de carbură de tungsten este rareori folosit singur; întregul său potențial este deblocat atunci când este cimentat (sau legat) cu un metal ductil, cel mai frecvent cobalt ( $Co$ ), deși uneori nichel ( $Ni$ ) sau fier ( $Fe$ ). Acest proces este critic:

1. Amestecare: The $WC$ pulberea este amestecată intim cu pulberea de liant de cobalt, implicând adesea măcinarea umedă pentru a asigura o amestecare omogenă.

2. Apăsare: Amestecul este presat în forma dorită a componentei (de exemplu, o inserție de tăiere sau un semifabricat de burghie).

3. Sinterizarea: Piesa presată este încălzită în vid sau atmosferă inertă la temperaturi peste punctul de topire al cobaltului, dar sub $WC$ lui. Cobaltul topit pătrunde și „cimentează” granulele rigide de carbură de tungsten împreună, creând o structură densă, compozită de metal dur.

Acest material final cimentat păstrează duritatea incredibilă a pulbere de carbură de tungsten dobândind în același timp duritatea și rezistența la impact necesare din matricea de cobalt.

Roluri industriale indispensabile

Carbura cimentată rezultată din pulbere de carbură de tungsten este indispensabil în mai multe industrii solicitante:

• Prelucrare: Pe majoritatea operațiunilor moderne de tăiere, frezare și strunjire a metalelor se bazează carbură de tungsten inserții datorită capacității lor de a menține muchia ascuțită și duritatea chiar și la temperaturile ridicate generate în timpul tăierii la viteză mare.

• Petrol și gaze/Minerițe: Se folosesc burghie, unelte de foraj și componente pentru fracturarea hidraulică pulbere de carbură de tungsten compozite pentru a rezista la abraziunea extremă și forțele de percuție întâlnite la forarea rocii.

• Scule: Piesele de uzură, cum ar fi matrițele de formare, poansonurile și matrițele, care sunt supuse la solicitări mari repetate și la cicluri de uzură, sunt fabricate de obicei din carbură de tungsten cimentată pentru longevitate și precizie.

• Îmbunătățirea suprafeței: Bine $WC$ pulberea este, de asemenea, utilizată în acoperirile prin pulverizare termică pentru a adăuga un strat de rezistență la uzură componentelor esențiale ale motorului și mașinilor.

În esență, performanța practic oricărui proces modern de producție care necesită precizie, viteză și rezistență se bazează în cele din urmă pe proprietățile superioare deblocate de pulbere de carbură de tungsten .