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碳化鎢

碳化鎢發展簡史

從1893年以來,德國科學家就利用三氧化鎢和糖在電爐中一起加熱到高溫的方法制取出碳化鎢,並試圖利用其高熔點、高硬度等特性來制取拉絲模等,以便取代金剛石材料。但由於碳化鎢脆性大,易開裂和韌性低等原因,一直未能得到工業應用。進入二十世紀二十年代,德國科學家Karl Schroter研究發現純碳化鎢不能適應拉拔過程中所形成的激烈的應力變化,只有把低熔點金屬加入WC中才能在不降低硬度的條件下,使毛坯具有一定的韌性。Schroter於1923年首先提出了用粉末冶金的方法,即將碳化鎢與少量的鐵族金屬(鐵、鎳、鈷)混合,然後壓制成型並在高於1300℃溫度下於氫氣中燒結來生產硬度合金的專利。

什麼是碳化鎢

碳化鎢是一種由鎢和碳組成的化合物。為黑色六方晶體,有金屬光澤,硬度與金剛石相近,為電、熱的良好導體。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸,易溶於硝酸-氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎,若摻入少量鈦、鈷等金屬,就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢,常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物,以提高抗爆能力。碳化鎢的化學性質穩定。

碳化鎢性能

物理性質
碳化鎢溶於硝酸與氫氟酸的混酸和王水中,不溶於冷水。
灰色帶有金屬光澤的粉末。屬於六方晶系。很硬、彈性率也大(72700kg/mm2)。

顯微硬度 17800MPa
彈性模量 71.0GPa
抗壓強度 56MP
熱膨脹係數 3.84×10-6/℃

化學性質
空氣中500℃ 以上即開始活性氧化,抗氧化能力弱。
耐酸性強。
化學反應式:W+C=WC 注:在1150℃中反應。

碳化鎢應用領域

大量用作高速切削車刀、窯爐結構材料、噴氣發動機部件、金屬陶瓷材料、電阻發熱元件等制得。
用於製造切削工具、耐磨部件,銅、鈷、鉍等金屬的熔煉坩堝,耐磨半導體薄膜。用作超硬刀具材料、耐磨材料。它能與許多碳化物形成固溶體。WC-TiC-Co 硬質合金刀具已獲得廣泛應用。它還能作為 NbC-C 及 TaC-C 三元體系碳化物的改性添加物,既可降低燒結溫度,又能保持優良性能,可用作宇航材料。
採用鎢酐(WO3)與石墨在還原氣氛中1400~1600℃ 高溫下合成碳化鎢(WC)粉末。再經熱壓燒結或熱等靜壓燒結可制得緻密陶瓷製品。


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