Направо към съдържанието

Волфрамов карбид

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Волфрамов карбид
Свойства
ФормулаWC
Моларна маса195,951 u[1]
Идентификатори
CAS номер12070-12-1, 11130-73-7
PubChem2724274
ChemSpider2006424
RTECSYO7350000
SMILES[C-]#[W+]
InChIInChI=1S/C.W/q-1;+1
InChI ключUONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N
Данните са при стандартно състояние на материалите (25 °C, 100 kPa), освен ако не е указано друго.
Волфрамов карбид в Общомедия

Волфрамов карбид (WC) е химично съединение, съдържащо равни части волфрамови и въглеродни атоми. Представлява фин сив прах, като може да бъде пресован и оформен във форми чрез синтероване за използване в индустриални машини, режещи инструменти, длета, абразиви, бронебойни снаряди и бижута. Волфрамовият карбид е приблизително два пъти по-твърд от стоманата, с модул на еластичност приблизително 530 – 700 GPa,[2]:с. 3[3][4] и е два пъти по-плътен от стоманата. Сравним е с корунда (α- Al
2O
3) по твърдост и може да се полира и завърши само чрез абразиви с превъзхождаща го твърдост като кубичен борен нитрид и диамантени изделия.

Получаване

[редактиране | редактиране на кода]

Волфрамовият карбид се получава чрез реакция на волфрам и въглерод при 1400 – 2000 °C.[5] Друг начин за получаване е чрез реакция на волфрам (или волфрамов триоксид) със смес от CO и CO и H
2 при 900 – 1200 °C.[6]

WC може също да бъде получен или чрез директно нагряване на WO 3 и графит при 900 °C, или посредством реакция с водород при 670 °C, последвана от цементация в аргонова атмосфера при 1000 °C.[7]

Физични свойства

[редактиране | редактиране на кода]

Волфрамовият карбид е с точка на топене от 2870 °C. Точката му на кипене е 6000 °C,[8] топлопроводимостта е 110 W·m−1·K−1, а коефициентът на топлинно разширение е 5,5 µm·m−1·K−1.[2]:с. 3

Волфрамовият карбид е изключително твърд, с твърдост от около 9 – 9,5 по скалата на Моос и 2600 по скалата на Викерс.[3] Модулът му на еластичност е 530 – 700 GPa,[2]:с. 3[3][4] модулът на свиваемост е 379 – 381 GPa,[9] а модулът на срязване – 274 GPa.[2]:с. 135 Има максимална якост на опън от 344 MPa,[4] максимална якост на натиск от около 2,7 GPa и коефициент на Поасон от 0,31.[2]:с. 135

Скоростта на надлъжната вълна (скорост на звука) през тънък прът от волфрамов карбид е 6220 m/s.[10]

Електрическото съпротивление на волфрамовия карбид сравнително ниско (около 0,2 µΩ·m) и е сравнимо с това на някои метали (напр. ванадий).[5][11]

WC лесно се омокря от разтопен никел и кобалт.[12] Изследването на фазовата диаграма на системата WC-Co показва, че WC и Co образуват псевдобинарна евтектика. Фазовата диаграма показва, че има така наречените η-карбиди със състав (W, Co)
6C, които могат да се образуват, и чиято крехкост определя контрола на въглеродното съдържание в WC-Co циментираните карбиди.[12]

Химични свойства

[редактиране | редактиране на кода]

Има две добре характеризирани съединения на волфрама и въглерода – волфрамов карбид и волфрамов полукарбид, (W
2C). И двете съединения могат да присъстват в наслоявания, като пропорциите варират от метода на наслояване.[13]

Друго метастабилно съединение на волфрама и въглерода може да бъде създадено чрез нагряване на волфрамов карбид до високи температури с помощта на плазма, след което следва охлаждане в инертен газ (плазмена сфероидизация).[14] Този процес кара макрокристалните WC частици да се сфероидизират и води до нестехиометрична високотемпературна фаза WC
1-x, съществуваща в метастабилна форма при стайна температура. Фината микроструктура на тази фаза осигурява висока твърдост (2800 – 3500 HV), комбинирана с добра якост в сравнение с други смеси на волфрамовия карбид. Стабилността на съединението намалява при покачване на температурата.

При много високи температури WC се разлага до волфрам и въглерод.[15]

Окисляването на волфрамовия карбид започва при 500 – 600 °C.[5] Устойчив е на повечето киселини. Реагира със смес на флуороводородна киселина и азотна киселина (HF/HNO
3) над стайна температура.[5] Реагира с флуор при стайна температура и с хлор над 400 °C. Взаимодейства с водород, само когато достигне температурата си на топене.[5] Фин прахообразен WC се окислява лесно в разредени разтвори на водороден пероксид.[16] При високи температури и налягания той реагира с разтвор на натриев карбонат, образувайки натриев волфрамат. Тази процедура се ползва за възстановяване на скрап от циментиран карбид заради неговата специфична избирателност.

Източници

[редактиране | редактиране на кода]
  1. ↑ Tungsten(IV) carbide // PubChem. Посетен на 19 септември 2016 г. (на английски)
  2. ↑ а б в г д Kurlov, Alexey S., Gusev, Aleksandr I. Tungsten Carbides: Structure, Properties and Application in Hardmetals. Springer Science & Business Media, 2013. ISBN 978-3-319-00524-9. DOI:10.1007/978-3-319-00524-9.
  3. ↑ а б в Groover, Mikell P. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. John Wiley & Sons, 2010. ISBN 978-0-470-46700-8. с. 135.
  4. ↑ а б в Cardarelli, François. Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. Springer Science & Business Media, 2008. ISBN 978-1-84628-669-8. с. 640.
  5. ↑ а б в г д Pierson, Hugh O. Handbook of Chemical Vapor Deposition (CVD): Principles, Technology, and Applications. William Andrew Inc., 1992. ISBN 0-8155-1300-3.
  6. ↑ Lackner, A. and Filzwieser A. "Gas carburizing of tungsten carbide (WC) powder" Щатски патент 6 447 742 (2002)
  7. ↑ Zhong, Y. и др. A study on the synthesis of nanostructured WC–10 wt% Co particles from WO
    3    , Co
    3    O
    4    , and graphite // Journal of Materials Science 46 (19). 2011. DOI:10.1007/s10853-010-4937-y. с. 6323–6331.
  8. ↑ Pohanish, Richard P. Sittig's Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and Carcinogens. 6th. Elsevier, Inc., 2012. ISBN 978-1-4377-7869-4. с. 2670.
  9. ↑ mp-1894: WC (Hexagonal, P-6m2, 187) // Materials Project. Посетен на 2023-11-26.
  10. ↑ Cafe, Kirt Blattenberger RF. Velocity of Sound in Various Media // RF Cafe. Посетен на 4 April 2013.
  11. ↑ Kittel, Charles. Introduction to Solid State Physics. 7th. Wiley-India, 1995. ISBN 81-265-1045-5.
  12. ↑ а б Ettmayer, Peter, Walter Lengauer. Carbides: transition metal solid state chemistry encyclopedia of inorganic chemistry. John Wiley & Sons, 1994. ISBN 0-471-93620-0.
  13. ↑ Jacobs, L. и др. Comparative study of WC-cermet coatings sprayed via the HVOF and the HVAF Process // Journal of Thermal Spray Technology 7 (2). 1998. DOI:10.1361/105996398770350954. с. 213–8.
  14. ↑ Károly, Z. и др. Plasma Spheroidization of Ceramic Particles // Chemical Engineering and Processing 44 (2). 2005-02-01. DOI:10.1016/j.cep.2004.02.015. с. 221–224.
  15. ↑ Nerz, J. и др. Microstructural evaluation of tungsten carbide-cobalt coatings // Journal of Thermal Spray Technology 1 (2). 1992. DOI:10.1007/BF02659015. с. 147–152.
  16. ↑ Nakajima, H. и др. Reaction of Metal, Carbide, and Nitride of Tungsten with Hydrogen Peroxide Characterized by 183W Nuclear Magnetic Resonance and Raman Spectroscopy // Chemistry of Materials 11 (3). 1999. DOI:10.1021/cm980544o. с. 691–697.
  Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Tungsten carbide в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите. ​

ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.​

Взето от „https://bg.wikipedia.org/w/index.php?title=Волфрамов_карбид&oldid=12153155“.