Prášek z karbidu wolframu: Neopěvovaný hrdina tvrdosti

Prášek z karbidu wolframu ( $WC$ ) je pravděpodobně nejznámější a komerčně nejdůležitější formou karbidový prášek . Je to jemný šedý prášek, který slouží jako primární surovina pro výrobu „slinutého karbidu“, kompozitního materiálu, který způsobil revoluci v průmyslovém obrábění a ochraně proti opotřebení. Tento materiál vděčí za svůj rozdíl jedinečné kombinaci extrémní tvrdosti, vysoké pevnosti a odolnosti proti opotřebení, což jsou vlastnosti odvozené přímo od pečlivého zpracování základního prášku.

Složení a vlastnosti

Karbid wolframu je sloučenina wolframu a uhlíku, obvykle s chemickým vzorcem $WC$ . Jeho krystalová struktura je vysoce stabilní a tuhá, což se promítá do jeho výjimečných fyzikálních vlastností:

• Mohsova tvrdost: Přibližně 9 až 9,5, díky čemuž je srovnatelný s korundem (safírem) a jen o málo měkčí než diamant.

• Bod tání: Extrémně vysoko, kolem $2,870^{\circ }C$ ( $5,200^{\circ }F$ ).

• Hustota: Je pozoruhodně hustý, téměř dvakrát větší než ocel, což přispívá k tuhosti materiálu a odolnosti proti deformaci.

• Odolnost proti opotřebení: Vykazuje vynikající odolnost proti oděru, erozi a tepelnému šoku, což je nezbytné pro aplikace vysokorychlostního řezání.

Kvalita konečného cementovaného dílu je přímo úměrná čistotě, velikosti částic a rozložení výchozího dílu prášek karbidu wolframu . Výrobci pečlivě kontrolují velikost zrna, v rozmezí od sub-mikronové (nanozrno) na několik mikronů, aby se přizpůsobily vlastnosti – jemnější zrna obvykle poskytují vyšší tvrdost, ale nižší lomovou houževnatost.

Cesta ke slinutému karbidu

Prášek z karbidu wolframu zřídka se používá samostatně; jeho plný potenciál se odemkne, když je cementované (nebo vázané) s tažným kovem, nejčastěji kobalt ( $Co$ ), i když někdy nikl ( $Ni$ ) nebo železo ( $Fe$ ). Tento proces je kritický:

1. Míchání: The $WC$ prášek je důkladně promíchán s kobaltovým pojivovým práškem, což často zahrnuje mokré mletí, aby se zajistilo homogenní smíchání.

2. lisování: Směs se lisuje do požadovaného tvaru součásti (např. řezná vložka nebo polotovar vrtáku).

3. Slinování: Lisovaný díl se zahřeje ve vakuu nebo inertní atmosféře na teploty nad bodem tání kobaltu, ale pod $WC$ 's. Roztavený kobalt proniká a „scementuje“ pevná zrna karbidu wolframu dohromady, čímž vytváří hustou kompozitní tvrdokovovou strukturu.

Tento finální cementovaný materiál si zachovává neuvěřitelnou tvrdost prášek karbidu wolframu při získání potřebné houževnatosti a odolnosti proti nárazu z kobaltové matrice.

Nepostradatelné průmyslové role

Výsledný slinutý karbid z prášek karbidu wolframu je nepostradatelný v několika náročných odvětvích:

• Obrábění: Většina moderních kovoobráběcích, frézovacích a soustružnických operací se spoléhá na karbid wolframu břitové destičky díky své schopnosti zachovat ostrou hranu a tvrdost i při vysokých teplotách vznikajících při vysokorychlostním řezání.

• Ropa a plyn/těžba: Využití vrtáků, vrtacích nástrojů a komponentů pro hydraulické štěpení prášek karbidu wolframu kompozity, aby vydržely extrémní abrazi a nárazové síly, se kterými se setkáváme při vrtání horniny.

• Nástroje: Díly podléhající opotřebení, jako jsou tvářecí nástroje, razníky a formy, které jsou vystaveny opakovanému vysokému namáhání a cyklům opotřebení, jsou typicky vyrobeny ze slinutého karbidu wolframu pro dlouhou životnost a přesnost.

• Vylepšení povrchu: Dobře $WC$ prášek se také používá v žárových nástřikech pro přidání vrstvy odolnosti proti opotřebení na klíčové součásti motoru a strojů.

Výkon prakticky každého moderního výrobního procesu, který vyžaduje přesnost, rychlost a vytrvalost, v podstatě spoléhá na vynikající vlastnosti, které prášek karbidu wolframu .