標籤:化學材料無機化學化學工程

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。碳化鎢不溶於水、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。

1基本信息

CAS號
12070-12-1
分子式
CW;CHCOW
分子量
195.85
EINECS號
235-123-0
Mol文件
12070-12-1.mol
中文名稱:碳化鎢
中文同義詞:鉬標準溶液;炭化鎢;一碳化鎢;碳化鎢, 99.5% (METALS BASIS);碳化鎢, 99% (METALS BASIS);碳化鎢粉;碳化鎢-200
英文名稱:TUNGSTEN CARBIDE
英文同義詞:ncic61198;tungstencarbide(wc);TUNGSTEN CARBIDE;Wolfram carbide;41211, Tungsten carbide powder (O);TUNGSTEN CARBIDE, POWDER, <10 MICRON, 99 %;TUNGSTEN CARBIDE (99.5%-W);TUNGSTEN CARBIDE POWDER (O)(CRM STANDARD)

2物化性質

化學性質
空氣中500℃以上即開始活性氧化,抗氧化能力弱。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製得緻密陶瓷製品。

3碳化鎢粉規格

碳化鎢粉分子式:WC
  碳化鎢粉表觀:深灰色粉末
  碳化鎢粉應用: 硬質合金生產材料
  碳化鎢粉雜質含量:WC10, WC14, WC18, WC24, WC30, WC40,WC50, WC70, WC100, WC140, WC200

碳化鎢粉化學成分


Ct
Cf
Fe
Mo
K
Na
Si
Al
Ca
Mg
S
雜質含量 Max. (%)
6.13 ± 0.05
0.06
0.02
0.01
0.0015
0.0015
0.004
0.002
0.002
0.001
0.001
碳化鎢粉顆粒大小:

等級
Fsss (μ m)
O (%) 不超過
WC10
1.01~1.40
0.15
WC14
1.41~1.80
0.10
WC18
1.81~2.40
0.10
WC24
2.41~3.00
0.08
WC30
3.01~4.00
0.08
WC40
4.01~5.00
0.08
WC50
5.01~7.00
0.05
WC70
7.01~10.00
0.05
WC100
10.01~14.00
0.05
WC140
14.01~20.00
0.05
WC200
20.01~26.00
0.05

4應用與用途

1. 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、電阻發熱元件等製得。
2.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。
3、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。

5硬質合金對碳化鎢WC粒度的要求

不同用途的硬質合金採用不同粒度的WC(碳化鎢)。硬質合金切削刀具:比如切腳機刀片、V-CUT刀等精加工合金採用超細、亞細、細顆粒WC,粗加工合金採用中顆粒WC,重力切削和重型切削的合金採用中、粗顆粒WC做原料;礦山工具:岩石硬度高,衝擊負荷大,採用粗顆粒WC,岩石衝擊小衝擊負荷小採用中顆粒WC做原料;耐磨零件:當強調其耐磨性、抗壓和表面光潔度時,採用超細、亞細、細、中顆粒WC做原料,耐衝擊工具採用中、粗顆粒WC原料為主。
  WC理論含碳量為6.128%(原子50%),當WC含碳量大於理論含碳量,則WC中出現遊離碳(WC+C)。遊離碳的存在,燒結時使其周圍的WC晶粒長大,致使硬質合金晶粒不均勻。碳化鎢一般要求化合碳高(≥6.07%),遊離碳(≤0.05%),總碳則決定於硬質合金的生產工藝和使用範圍。
  正常情況下,石蠟工藝真空燒結用WC總碳主要決定於燒結前壓塊內的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳,即WC總碳=6.13%+含氧量%×0.75(假設燒結爐內為中性氣氛,實際上目前多數真空爐為滲碳氣氛,所用WC總碳小於計算值)。
  目前中國WC的總碳含量大致分為三種:石蠟工藝真空燒結用WC的總碳約為6.18±0.03%(遊離碳將增大)。石蠟工藝氫氣燒結用WC的總碳含量為6.13±0.03%。橡膠工藝氫氣燒結用WC總碳=5.90±0.03%。上述工藝有時交叉進行,因此確定WC總碳要根據具體情況。
  不同使用範圍、不同Co(鈷)含量、不同晶粒度的合金所用WC總碳可做一些小的調整。低鈷合金可選用總碳偏高的碳化鎢,高鈷合金則可選用總碳偏低的碳化鎢。總之,硬質合金的具體使用需求不同對碳化鎢粒度的要求也不同。

6生產方法

1.以金屬鎢和炭為原料,將平均粒徑為3~5μm的鎢粉與等物質的量的炭黑用球磨機干混,充分混合后,加壓成型後放入石墨盤,再在石墨電阻爐或感應電爐中加熱至1400~1700℃,最好控制在1550~1650℃。在氫氣流中,最初生成W2C,繼續在高溫下反應生成WC。或者首先將六羰基鎢[W(CO)6]在650~1000℃、CO氣氛中熱分解製得鎢粉,然後與一氧化碳於1150℃反應得到WC,溫度高於該溫度可生成W2C。
2.將三氧化鎢WO3加氫還原製得鎢粉(平均粒度3~5μm)。再把鎢粉與炭黑按等摩爾比的混合物(用球磨機干混約10h),在1t/cm2左右的壓力下加壓成型。將該加壓成型料塊放進石墨盤或坩堝內,用石墨電阻爐或感應電爐在氫氣流中(使用露點為-35℃的純氫)加熱至1400~1700℃(最好是1550~1650℃),使之滲碳則生成WC。反應從鎢粒周圍開始進行,因為在反應初期生成W2C,由於反應不完全(主要是反應溫度低)除WC之外尚殘存有未反應的W及中間產物W2C。所以必須加熱到上述高溫。應該根據原料鎢的粒度大小來確定最高溫度。如平均粒度為15?0μm左右的粗粒,則在1550~1650℃的高溫下進行反應。

7使用注意事項

鎢粉塵能引起支氣管周炎、細支氣管周炎、閉鎖性細支氣管炎和萎縮性氣腫。碳化鎢會引起肺臟的淋巴組織細胞的增生性反應,並逐漸出現硬化。血管壁增厚並均勻化。工作中接觸碳化鎢粉塵的人員胃腸道功能紊亂,腎受到刺激,上呼吸道出現卡他性炎症。 碳化鎢的最高容許濃度為6mg/m3。在美國可溶性鎢化合物(按鎢計)的最高容許濃度為1mg/m3,不溶性鎢化合物(按鎢計)為5mg/m3。
使用符合要求的防毒口罩、防塵服、手套、眼鏡。在生產的各個階段都要防止粉塵泄露。工人要做就業前身體檢查,每年要定期檢查一次。上呼吸道出現明顯癥狀時,要暫時調動工作,脫離與鎢接觸。出現肺硬化或者外呼吸功能失調時,要調離工作。
應貯存在陰涼、乾燥的庫房中,運輸中要注意包裝容器完好,防雨淋和防日光曝晒。
包裝儲運:產品採用鐵桶(塑料桶),內襯聚乙烯塑料袋封口包裝,每袋凈重不得超過50kg。外包裝桶上應有「防潮」和「向上」等字樣。 產品應貯存在陰涼、乾燥的庫房中,運輸中要注意包裝容器完好,防雨淋和防日光曝晒。

8安全術語

S22Do not breathe dust.
切勿吸入粉塵。
S24/25Avoid contact with skin and eyes.
避免與皮膚和眼睛接觸。
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