Carboneto de Tungstênio

A principal utiliza??o de tungsténio (sob a forma de carboneto de tungsténio), é na fabrica??o de Carboneto de Tungsténio. Após a descoberta de Scheele de "Tungsten", em 1781, levou um adicional de 150 anos antes de os esfor?os dos seus sucessores levou à aplica??o de carboneto de tungstênio na indústria.

Carboneto de tungstênio, ou metais duros como eles s?o freqüentemente chamados, s?o materiais feitos por "cimentar" monocarbide tungstênio muito duro (WC) gr?os em uma matriz aglutinante de difícil cobalto metálico por sinteriza??o fase líquida.

A combina??o de cobalto WC e metálico como aglutinante é um sistema bem ajustado , n?o só no que diz respeito às suas propriedades , mas também para o seu comportamento de sinteriza??o.

A alta solubilidade de WC em cobalto em altas temperaturas e uma boa molhagem da CC pelo resultado cobalto ligante líquido em uma excelente densifica??o durante a sinteriza??o da fase líquida e de uma estrutura , livre de poros . Como um resultado disso, é obtido um material que combina uma elevada resistência , tenacidade e dureza elevada .

O início da produ??o de carboneto de tungstênio pode ser rastreada até o início dos anos 1920 , quando a empresa lampada elétrica alem? Osram , procurou alternativas para o desenho de diamante caro morre usado na produ??o de fio de tungstênio .

Estas tentativas levou à inven??o de carboneto cementado , que logo foi produzido e comercializado por várias empresas para várias aplica??es em que a sua elevada resistência ao desgaste era particularmente importante . Os primeiros tungstênio graus carboneto - cobalto logo foram aplicados com sucesso no torneamento e fresamento de ferro fundido e , no início da década de 1930, o pioneiro cimentado empresas carboneto lan?ou as primeiras séries de a?o de moagem que , além de carboneto de tungstênio e cobalto, também continham carbonetos de titanio e tantalo .

Por meio da adi??o de carboneto de titanio e carboneto de tantalo , a resistência ao desgaste de alta temperatura , a dureza a quente e a estabilidade à oxida??o de hardmetals foram consideravelmente melhoradas , e os hardmetals WC- TiC - ( Ta , Nb ) C - Co s?o excelentes ferramentas de corte para a usinagem de a?o . Comparado com o a?o de alta velocidade, a velocidade de corte aumentou de 25 até 50 m / min a 250 m / min para torneamento e fresamento de a?o , que revolucionou a produtividade em muitas indústrias.

Pouco tempo depois, a revolu??o em ferramentas de minera??o come?ou. As primeiras ferramentas de minera??o com pontas de metal duro aumentou o tempo de vida de brocas de rocha por um fator de pelo menos dez em rela??o a uma ferramenta de perfura??o à base de a?o.

Em todas estas aplica??es, tem havido um crescimento contínuo no consumo de metal duro a partir de um total mundial anual de 10 toneladas em 1930; para 100 toneladas em 1935; 1.000 toneladas no início da década de 1940; através de 10 mil toneladas no início de 1960 e até cerca de 30.000 toneladas no presente.

O desenvolvimento de ferramentas de corte de metal tem sido muito rápido ao longo das últimas quatro décadas , tendo sido fortemente estimulada por muito melhores técnicas de design e manufatura , por exemplo, a introdu??o de pastilhas em 1950 e a inven??o de graus revestidos por volta de 1970 .

O primeiro revestimento foi com uma camada fina ( aproximadamente 5 mm de espessura ) de carboneto de titanio feita por um processo de deposi??o química de vapor ( CVD ) . Melhorou a vida útil de ferramentas de um factor de 2 a 5 .

Esta técnica tem sido desde melhorada por revestimentos de múltiplas camadas, em que as camadas de alumínio , nitreto de titanio, nitreto de alumínio e outros materiais foram adicionados que tenham melhorado ainda mais o tempo de vida entre 5 a 10 vezes .

No entanto , o revestimento e o aperfei?oamento da concep??o s?o apenas um lado da moeda . A melhoria contínua de produtos intermediários e técnicas de produ??o levaram a um melhor desempenho de hardmetals e abriu novas áreas de aplica??es. A introdu??o de extra??o por solvente em química tungstênio, novas técnicas de redu??o de hidrogênio e carbura??o melhorou a pureza e uniformidade de tungsténio e de carboneto de tungstênio em pó .

Em paralelo , as novas técnicas de moagem em pó, spray drying e sinteriza??o resultou em melhores propriedades de metal duro e performance. Notavelmente, a melhoria contínua da tecnologia de sinteriza??o a vácuo e , a partir do final dos anos 1980 , sinteriza??o press?o isostática a quente ( SinterHIP ) levou a novos padr?es em qualidade de metal duro .

A história da metalurgia do pó de tungstênio , e, especialmente, o da indústria metal duro , é caracterizada por uma gama cada vez maior de tamanhos de gr?os disponíveis para processamento na indústria ; enquanto que , ao mesmo tempo , a distribui??o do tamanho de gr?o para cada grau de WC em pó tornou-se cada vez mais estreita .

A raz?o mais importante para esta amplia??o do espectro de graus de CC disponíveis é que , além dessas varia??es alcan?ados pelo conteúdo de cobalto e alguns aditivos de carboneto , as propriedades de hardmetals WC - Co , tais como a dureza , resistência , resistência, módulo de elasticidade , resistência à abras?o e a condutividade térmica pode ser amplamente variada por meio do tamanho de gr?o WC . Embora o espectro de tamanhos disponíveis gr?os WC variou de 2,0 a 5,0 mM nos primeiros dias da indústria de metal duro , em meados da década de 1920 , as granulometrias dos pós WC agora utilizados em hardmetals variam de 0,15 ^ m a 50 um , ou mesmo 150 mm para alguns muito Aplica??es Especiais .

Com base na ampla gama de tamanhos de gr?os já está disponível , n?o só é muito duro e resistente à abras?o , mas também muito difícil, hardmetals pode ser produzido para aplica??es difundidas em ferramentas de alta tecnologia, pe?as de desgaste e ferramentas de minera??o , bem como para muitos setores da engenharia indústria.

Houve um rápido desenvolvimento em ferramentas de minera??o e corte de pedra , com melhor desempenho , o que levou ao aumento da substitui??o de ferramentas de a?o por ferramentas de metal duro , em particular na indústria do petróleo . Nomeadamente , a utiliza??o de hardmetals muito grossos é crescente nesta área de aplica??o .

Uma grande parte do volume de tungstênio em metal duro é usado hoje em aplica??es de pe?as de desgaste, onde há uma vasta gama de produtos , desde o pequeno (como bolas para canetas esferográficas ) para grandes e pesados ??produtos, tais como socos , morre ou rolos quentes para laminadores da indústria siderúrgica .

A maioria destes pe?as de desgaste e as ferramentas de minera??o s?o feitas de retas hardmetals WC- Co , sem qualquer adi??o de outros carbonetos .

Hardmetals WC de gr?o fino e ultrafinas têm se tornado cada vez mais importante hoje no campo das pe?as de desgaste , ferramentas para chipless forma??o e ferramentas de corte para ferro fundido, ligas n?o ferrosas e madeira.

Faixa de aplica??o de grau em linha reta Carboneto de tungstênio

Os primeiros hardmetals submicrométricas foram lan?ados no mercado no final de 1970 e, desde essa época, as microestruturas de tais hardmetals tornaram-se mais fina e mais fina. O principal interesse em hardmetals com as granulometrias mais finas deriva do entendimento de que a dureza e desgaste aumento da resistência com a diminui??o do tamanho de gr?o WC.

A aplica??o especial para estes hardmetals WC finas ou ultrafinas, envolvendo grandes quantidades de metal duro, é em brocas para a perfura??o dos furos muito finos em placas de circuito impresso para as indústrias de informática e eletr?nicos. Para este efeito, as novas composi??es metal duro, com base em carboneto extremamente finos, foram introduzidas.

Basic data for different WC-Co and WC-(W,Ti,Ta,Nb)C-Co hardmetal grades
Grade (wt%)	Hardness HV30	Compressive strength (N × mm -2)	Transverse rupture strength (N × mm -2)	Young’s modulus (kN × mm -2)	Fracture toughness (MPa × m -1/2)	Mean thermal expansion coefficient (10 -6 × K -1)
WC-4Co	2000	7100	2000	665	8.5	5.0
WC-6Co/S*	1800	6000	3000	630	10.8	6.2
WC-6Co/M**	1580	5400	2000	630	9.6	5.5
WC-6Co/C***	1400	5000	2500	620	12.8	5.5
WC-25Co/M	780	3100	2900	470	14.5	7.5
WC-6Co-9.5 (Ti,Ta,Nb)C	1700	5950	1750	580	9.0	6.0
WC-9Co-31 (Ti,Ta,Nb)C	1560	4500	1700	520	8.1	7.2

S * = submícron; M ** = fino / médio; C = *** grosseiro