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          碳化鎢的性能和應用特點是什么?


          -碳二元系能形成兩種晶型的碳化物,即WCW2C。其中WC是制造硬質合金的主要原料,也是熱噴涂領域制備高耐磨涂層的重要原料粉末。WC硬度高,特別是其高溫硬度高。WC能很好地被C0、Ni、Fe等金屬熔體潤濕,尤 以鈷溶體對現的潤濕性最好。升高溫度至金屬熔點以上時,界口能溶解在這些金屬熔體中,而當溫度降低時,又能析出WC0這些優異的性能,使它能用鉆或鎳等金屬做粘結相材料,經高溫燒結或包覆處理,形成耐磨性很好的耐磨涂層。
          WC的主要缺點是抗高溫氧化能力差,在500 ~800℃七空氣中遭受嚴重氧化,在試化性氣氛中受強熱易分解為W2C和碳,即所謂“失碳”。這可通過用耐熱抗氧化的金屬做包裹層或粘結相,WC顆粒進行預保護;也可以與TaC、TiC等固溶形成復合碳化物,改善WC的耐熱抗氧化性能。WCAr氣氛中加熱至2850℃仍然穩定,在高溫氮氣中亦不受影響。
          W2C的熔點和硬度都比WC高,它能與WC形成W2CWC共晶混合物, 熔點降低,易于鑄造,就是所謂的“鑄造碳化鎢”或“易熔碳化鎢”,其平均含碳量為3.8% ~20% (質量〉,其中含W2C78% ~ 80%〈質量〉,含WC20% ~ 22% (質量)。這種鑄造碳化鎢是成本較低的最硬最耐磨的一種材料。
          WC粉末還可與鈷基、鎳基和鐵基自熔性合金粉末、鎳鋁自粘結復合粉末進 鍵合,廣泛用于制備高耐磨涂層特別是耐磨粒磨損、硬面磨損和泥砂沖蝕磨損等領域。碳化鎢粉末主要用作熱噴涂耐磨涂層的原料粉末。
          可采用真空等離子噴涂、保護氣氛等離子噴涂耐磨涂層,但碳化鎢粉(WC)是生產硬質合金的主要原料,化學式WC。全稱為 Wolfram Carbide, 也譯作tungsten carbide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。熔點2870℃, 沸點6000℃,相對密度 15.63(18℃)。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸,易溶于硝酸-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。提煉方法: 用金屬鎢粉和炭黑為原料,按一定比例配成混合料,將混合料裝入石墨舟皿中,置于炭管爐內或高中頻感電爐中,在一定溫度下進行炭化,再經球磨、篩分即得碳化鎢粉。粗晶碳化鎢分子式為WC,具有一些中、細晶WC粉不同的特殊性能和用途,尤其是高溫WC具有結構缺陷少、顯微硬度高、微觀應變小等優點,廣泛應用在地礦開采、石油鉆探、車床加工等方面。硬度僅次于金剛石,價值極高。目前粗晶WC的生產方法主要有:1.鎢粉高溫碳化  高溫長時碳化,可以使WC的晶格缺陷降至最低、微觀應變最小,WC的塑性得到改善。這是目前國內的主要生產方式。碳化的溫度不宜超過1800-1900℃,在超過1800℃,WC晶粒間易發生晶界融合長大,致使WC粒度分布不均。一些研究表明,降低原料鎢的粒度,提高碳化溫度,降低碳化時間,可以提高獲得的WC品質。2.氧化鎢摻鋰鹽的中溫還原和高溫碳化  該法原理為:通過加入添加劑,加速WO3還原過程中的揮發沉積速率,致使鎢粉粒度在較低的溫度下得以長大,用于鎢粉長大的添加劑為鋰鹽,該法主要用于制取礦用合金和冷微模合金。3.添加鈷、鎳高溫碳化  在鎢粉配碳時加入少量鈷、鎳或它們的氧化物,可以改變碳化機理,提高碳化的速度,此種方法生產的粗晶WC的晶粒度受配鈷量的影響極大,配鈷量越大所得WC越粗。4.添加鈉鹽法  在APT中添加鈉鹽,然后在較高的溫度下還原,可得粒度大于10μm的粗鎢粉,再經高溫碳化可得粗顆粒WC粉。該法還處于研究中,一些技術還不成熟。5 .APT快速鍛燒快速還原法  此法的實質是將APT在850-1000℃下于氧化氣氛中快速加熱鍛燒,然后在氫氣爐中快速加熱到1100-1300℃的溫度下還原,用此種方法可制備粒度為25-36μm的鎢粉。6. 鹵化物沸騰層氫還原法  將鎢的氯化物或氟化物在沸騰層中用H2還原。首先將H2和原始鎢粉送入反應器底部,制成鎢沸騰層,而鹵化物蒸氣由反應器上部通入反應器內,在給定的最佳溫度下被H2還原成鎢粉,并沉積在原始鎢粉上,使原始鎢粉逐漸粗化,定期有反應器內部卸出鎢粉。用此種方法制備的鎢粉粒度大于40μm。7.粗晶鋁熱工藝  通過高吸熱反應使WC直接從鎢精礦中生產出來,該法能生產高純度、粗顆粒、大塊、單相WC晶粒。8.鎢精礦熔鹽碳化法(氣體噴射法) 首先在1050-1100℃的高溫下,用Na2SiO3-NaCl熔鹽將鎢精礦分解,將所生成的Na2WO4-NaCl熔鹽相同含有Fe、Mn、Ca的硅酸鹽相分離,然后用甲烷噴入熔鹽相中,生成粗晶WC。該法優點成本低,約為通常60%,缺點是雜質(Mo、Cr、Fe、Ni、Si)含量偏高,需要長時間的化學處理。




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