مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

كربيد التنجستن (WC) هو مادة شديدة الصلابة ومقاومة للحرارة والتآكل مصنوعة عن طريق خلط مسحوق التنجستن ومسحوق الكربون في عملية تسمى الكربنة. كربيد التنجستن هو أحد أهم الكربيدات وأكثرها استخدامًا في التطبيقات الصناعية والتجارية.

لمحة عامة عن مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

مسحوق كربيد التنجستن، المعروف أيضًا باسم كربيد الأسمنت، هو مادة مركبة يتم تصنيعها عن طريق خلط مسحوق التنجستن ومسحوق الكربون ثم تلبيد مزيج المسحوق المضغوط في جو واقٍ عند درجات حرارة تتراوح بين 1400 و1500 درجة مئوية.

تتميز مادة كربيد التنجستن الناتجة بخصائص صلابة ومقاومة تآكل وقوة وصلابة استثنائية مما يجعل من كربيد الترنغستن مادة مثالية لأدوات القطع والتعدين والحفر حيث تتفوق في كثير من الأحيان على الفولاذ وحيثما تواجه ضغوطًا عالية مع التآكل.

يتم إنتاج مساحيق كربيد التنجستن في درجات مختلفة من أحجام الجسيمات وأشكالها ومساحة سطحها وكيميائياتها لاستخدامها في تطبيقات متنوعة في تعدين المساحيق والرش الحراري واللحام وتطبيقات المعادن الصلبة/الكربيد المتصلب في جميع أنحاء الصناعة.

أنواع مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

النوع	الوصف
مسحوق المراحيض المرحاض الكبير الحبيبي	لتطبيقات الآلات الثقيلة التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل. حجم الجسيمات > 1 ميكرون
مسحوق المراحيض WC دقيق الحبيبات	يستخدم على نطاق واسع للصلابة في أدوات التعدين ولقم الثقب. حجم الجسيمات 1-0.5 ميكرون
مسحوق المراحيض المرحاض فائق النعومة	تطبيقات عالية الصلابة مثل أدوات القطع، وإدخالات القوالب. حجم الجسيمات < 0.5 ميكرون
مسحوق المرحاض النانومتري النانومتري	تطبيقات متخصصة تتطلب أقصى مقاومة للتآكل. حجم الجسيمات أقل من 100 نانومتر

تكوين مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يتكون كربيد التنجستن من ذرات التنجستن (W) والكربون (C) بنسبة واحد إلى واحد. وصيغته الكيميائية WC، ووزنه الجزيئي 195.86 جم/مول.

يمكن أن تتنوع تركيبة وبنية الكربيدات الأسمنتية لتحسين الخصائص لمختلف التطبيقات. وكثيراً ما يتم إضافة كميات صغيرة من الكربيدات أو المعادن الأخرى. بعض الإضافات الشائعة مذكورة أدناه:

المضاف إليه	الوظيفة	المبلغ النموذجي
الكوبالت	معدن الموثق	3 - 25 wt%
كربيد التيتانيوم	مثبط نمو الحبوب	0 - 8%
كربيد التنتالوم	مقاومة الصدمات الحرارية	0 - 8%
كربيد النيوبيوم	مقاومة التآكل	0 - 8%

خواص كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يتميز كربيد التنجستن بخصائص متفوقة بشكل كبير مقارنةً بالفولاذ عالي السرعة ويجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل.

فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية:

الممتلكات	قيمة كربيد التنجستن كربيد التنجستن
الكثافة	14.95 جم/سم مكعب3
نقطة الانصهار	2870°C
الصلابة	88 - 93 HRA 88 - 93
قوة الانضغاط	5.52 جيجا باسكال
صلابة الكسر	10 - 15 ميجا باسكال √م

وتسمح الصلابة الاستثنائية ومقاومة التآكل والقوة والخصائص الحرارية بتفوقه على الفولاذ في التطبيقات الميكانيكية والتعدين والتشغيل الآلي والحفر الصعبة.

خصائص مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يوضح الجدول أدناه الخصائص ومقاييس الجودة المستخدمة لتقييم مساحيق كربيد التنجستن:

الخصائص	المواصفات النموذجية	الأهمية
محتوى الكربون	عادةً 6.09 - 6.13 wt%	يوفر الكربون الصلابة
محتوى الأكسجين	< 0.5 واط %	الأكسجين العالي يمكن أن يقلل من الصلابة
إجمالي الشوائب	< 0.4 واط %	تقلل الشوائب من الكثافة والصلابة
حجم الجسيمات	0.2 إلى 15 ميكرون	أحجام دون الميكرون تعزز الخصائص
مساحة السطح المحددة	من 0.4 إلى 5 م2/g	قيم أعلى تعزز التلبيد
علم الصرف	زاوية، مستديرة مستديرة	تتميز المساحيق المستديرة/الكروية بقابلية أفضل للتدفق

يعد التحكم في خصائص المسحوق مثل توزيع حجم الجسيمات، ومستويات النقاء، ومساحة السطح، والتشكل والبنية المجهرية أمرًا ضروريًا لتحقيق تراكيب كثيفة وجودة منتج متناسقة بعد التلبيد.

تطبيقات كربيد التنجستن كربيد التنجستن

إن الخصائص الفريدة للصلابة الشديدة، ومقاومة التآكل، والقوة العالية، ومقاومة الصدمات الحرارية تضفي على كربيد التنجستن استخدامًا واسعًا للغاية في مختلف التطبيقات بما في ذلك:

تطبيقات كربيد التنغستن كربيد التنغستن

الصناعة	أمثلة على تطبيقات المراحيض
التعدين	لقم الثقب، لقم الثقب، لقم السحب، لقم الماس المشبعة
التصنيع الآلي	أدوات القطع، والإدخالات، وماكينات التفريز الطرفية
الإنشاءات	مثاقب البناء، وأطراف المنشار، وأدوات الحفر الأرضية
التصنيع	قوالب البثق، وأدوات التشكيل، وسكاكين التكوير
السيارات	رؤوس فوهات حقن الوقود، ومواد كشط وسادة المكابح
الإلكترونيات	مثاقب لوحات الدارات الكهربائية، قوالب سحب الأسلاك

يحافظ كربيد التنجستن على صلابته في درجات الحرارة المرتفعة أفضل بكثير من المواد الأخرى المقاومة للتآكل. وهذا يسمح لها بتغطية نطاق واسع للغاية من التطبيقات في مختلف مجالات الصناعة.

مواصفات مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يتم إنتاج مسحوق كربيد التنجستن في مجموعة من توزيعات حجم الجسيمات ومستويات النقاء ومواصفات مساحة السطح ومستويات الأكسيد ودرجات التشكل لتلبية احتياجات التطبيقات:

المواصفات	النطاق النموذجي	الأهمية
حجم الجسيمات	0.2 إلى 15 ميكرون	دون الميكرون للحصول على أفضل الخصائص. مطابقة للتطبيق
محتوى الكربون	6.09 - 6.13 wt%	ضروري للخصائص الميكانيكية
إجمالي الشوائب	< 0.4 واط %	نقاوة عالية تمنع العيوب
مساحة السطح المحددة	من 0.4 إلى 5 م2/g	قيم أعلى تعزز التلبيد
مستوى الأكسيد (O2)	< 0.5 واط %	تقلل الأكاسيد من الصلابة ومقاومة الكسر
الكوبالت	3 - 25 wt%	مرحلة الموثق. يختلف لتحسين القوة و/أو الصلابة و/أو المتانة
مثبطات نمو الحبوب	كربيد التيتانيوم وكربيد التنتالوم وما إلى ذلك	المساعدة في التحكم في البنية المجهرية

تُستخدم طرق الاختبار القياسية الدولية مثل ISO 4499 لتحليل واختبار مساحيق كربيد الأسمنت. والطرق الشائعة هي التحليل الرطب، و XRD، وتحليل حجم الجسيمات باستخدام تقنيات حيود الليزر.

درجات مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يتم تصنيف كربيد التنجستن إلى درجات بناءً على الخواص أو طريقة التصنيع أو مستوى الجودة أو الاستخدام النهائي أو غيرها من المواصفات:

الصف	الوصف	الاستخدامات الشائعة
مراحيض ميكروغرين WC	مسحوق 0.5-1 ميكرون	المتانة لأدوات التعدين والبناء
مرحاض ذو درجة فائقة النعومة	مسحوق الميكرون إلى المسحوق دون الميكرون	صلابة لإدراج القطع، القوالب
قوة الانحناء الدوارة	مصنفة حسب قوة التمزق العرضي	تطبيقات التعدين والبناء
درجة مقاومة التآكل	ذات صلة بمقاومة التآكل	قطع التآكل، والقوالب، وإدخالات القطع
المغلفة بالبخار الكيميائي المترسب (CVD)	طلاء مراحيض نقي موحد بسماكة 1-50 ميكرون	أجزاء التآكل عالية الأداء

تساعد المعايير الدولية في تحديد درجات كربيد التنجستن من حيث التركيب والخصائص والتصنيع والاختبار بما في ذلك ISO 513 و ASTM B776.

المعايير العالمية لمسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

فيما يلي المعايير العالمية المقبولة على نطاق واسع لتكوين مساحيق كربيد التنجستن واختبارها وتحليلها وتصنيفها:

معايير كربيد التنجستن كربيد التنجستن العالمية

# قياسي #	العنوان القياسي
ISO 513	الكربيدات الأسمنتية - تحديد قوة التمزق العرضي
آيزو 3326	الكربيدات الأسمنتية - تحديد محتوى الأكسجين عن طريق الانصهار - طريقة الكشف بالأشعة تحت الحمراء
ISO 4499	الكربيدات الأسمنتية - تحديد محتوى الكربون - طريقة الكشف بالأشعة تحت الحمراء بعد الاحتراق في فرن الحث
ASTM B388	المواصفة القياسية للقضبان الميكانيكية الحرارية المضبوطة حرارياً لقضبان التنغستن والنحاس المركبة
ASTM B776	المواصفات القياسية لمسحوق الهافنيوم ومسحوق سبائك الهافنيوم

تسهل هذه المعايير العالمية لتركيب المواد وإجراءات الاختبار وأخذ العينات والتحليل والمواصفات مراقبة الجودة والتفاهم التقني بين المصنعين الدوليين والموزعين والمستخدمين النهائيين.

موردو مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يتم تصنيع مسحوق كربيد التنجستن تجاريًا من قبل العديد من الموردين الرائدين على مستوى العالم. وتشمل بعض المنتجين الرئيسيين لمسحوق كربيد التنغستن ما يلي:

شركة	موقع المقر الرئيسي
ساندفيك	ستوكهولم، السويد
كيناميتال	لاتروب، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية
قوانغدونغ شيانغلو تنغستن	مدينة قانتشو، الصين
شركة اليابان نيو ميتال اليابانية (JNMET)	ناغويا، اليابان
شركة ولفرام	شفيبيش غموند, ألمانيا

يمكن للمستهلكين شراء مساحيق كربيد التنجستن مباشرةً من المنتجين أو من خلال العديد من الموزعين والبائعين المتخصصين على مستوى العالم. عند اختيار درجة مرحاض WC، ضع في اعتبارك عوامل مثل متطلبات الاستخدام والسعر والمهل الزمنية والشهادات والعلاقة السابقة مع الموردين.

أسعار مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يعتمد تسعير كربيد التنجستن على عدة معايير مثل حجم الجسيمات، ومحتوى الكربون، والتشكل، ومساحة السطح وكمية الشراء. فيما يلي بعض تكاليف مسحوق كربيد التنغستن النموذجي:

النوع	نطاق السعر
مسحوق المراحيض WC دقيق الحبيبات	$27 - $45 لكل رطل
مسحوق المرحاض النانوي النانوي	$160 - $240 لكل رطل
درجة قوة الانحناء الدوارة	~$33 لكل رطل
مرحاض ترسيب بخار كيميائي مترسب	$80+ لكل رطل

يعتمد التسعير أيضًا على قناة التوزيع - حيث يوفر الشراء مباشرةً من الشركة المصنعة أسعارًا أقل مقارنةً بالشراء من بائع أو موزع. كما أن أحجام الشراء الأكبر تتيح أيضاً الحصول على خصومات للموردين عن طريق التفاوض في معظم الحالات.

مقارنة كربيد التنجستن كربيد التنجستن بالمواد الصلبة الأخرى

يتميز كربيد التنجستن بصلابة عالية وأداء تآكل استثنائي مقارنةً بالمواد الأخرى المهمة صناعيًا:

المواد	الصلابة (فيكرز)	مقاومة التآكل	صلابة الكسر
كربيد التنجستن	2500-3500 فولت هيدروجيني	ممتاز	معتدلة 10-15 ميجا باسكال √م
نيتريد التيتانيوم	2000 - 2200 فولت ضوئي	جيد جداً	منخفضة عند ~ 6 ميجا باسكال √م
سيراميك الألومينا	1800 - 2200 فولت 1800 - 2200 فولت	جيد	منخفضة إلى متوسطة
فولاذ الأدوات	650-850 فولت هيدروجيني	معتدل	أعلى من WC
الفولاذ المقاوم للصدأ	150-300 فولت هيدروجيني	منخفضة	ممتاز

من بين جميع المواد شائعة الاستخدام، يمتلك الكربيد الأسمنتي أفضل مزيج من الصلابة وأداء التآكل وصلابة الكسر - مما يتيح له تغطية أوسع نطاق من التطبيقات الصناعية الصعبة.

مزايا استخدام مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

يوفر استخدام كربيد التنجستن فوائد كبيرة بما في ذلك:

• صلابة عالية للغاية - تسمح بأداء تآكل متميز في التعدين والتشغيل الآلي وما إلى ذلك
• قوة وصلابة كسر تتفوق على السيراميك
• يحافظ على الصلابة في درجات الحرارة العالية - يبقى صلباً عند 800 درجة مئوية
• مقاومة التآكل في البيئات الحمضية/القلوية
• تساعد الموصلية الحرارية العالية على تبديد الحرارة من حواف القطع
• مجموعة من درجات المواد المتاحة لتحسين الخصائص

تجعل خصائص الأداء الفريدة لمساحيق كربيد التنجستن من مساحيق كربيد التنجستن مادة تمكينية حاسمة في هندسة الإنتاج.

حدود مسحوق كربيد التنجستن كربيد التنجستن

على الرغم من المزايا، فإن استخدام كربيد التنجستن له أيضًا بعض القيود:

• فشل هش - التشقق المفاجئ تحت الأحمال العالية بسبب انخفاض تحمل الإجهاد
• ارتفاع تكاليف المواد - يعتبر التنجستن نادرًا نسبيًا ويتطلب تصنيع مرحاض الترنغستن معالجة واسعة النطاق
• مقاومة الصدمات الحرارية المنخفضة - خطر التشقق عند التعرض لدرجات حرارة عالية مفاجئة
• مقاومة كيميائية محدودة - يذوب في محاليل هيدروكسيد الصوديوم الساخنة عالية القلوية
• صعوبة إعادة التدوير - استصلاح خردة التونسغتن ذات العوائد المنخفضة

من خلال فهم القيود المتعلقة بالهشاشة أو التكلفة أو الاستقرار البيئي، يمكن للمستخدمين النهائيين إجراء اختيارات مستنيرة لدرجات كربيد التنجستن المناسبة لمتطلبات تطبيقاتهم المحددة.

الأسئلة المتداولة

الأسئلة المتداولة حول مسحوق كربيد التنجستن

سؤال	الإجابة
مما يتكون مسحوق كربيد التنجستن؟	يُصنع مسحوق كربيد التنجستن عن طريق خلط مسحوق التنجستن النقي ومسحوق الكربون في مطحنة كروية. يُطحن المسحوق مع مادة رابطة شمعية عضوية ويُضغط في شكل مضغوط قبل التلبيد عند درجة حرارة 1500 درجة مئوية في الهيدروجين لتكوين مرحاض WC.
لماذا كربيد التنجستن شديد الصلابة؟	وتنتج الصلابة الفائقة من الترابط الفريد بين الذرات حيث تتلاءم ذرات الكربون مع الفواصل بين ذرات التنغستن - مما يشكل بنية شبكية بلورية صلبة ومستقرة بشكل لا يصدق.
ما الفرق بين التنغستن وكربيد التنغستن؟	التنجستن هو معدن نقي بكثافة 19 جم/سم3 بينما كربيد التنجستن هو مركب مصنوع من التنجستن وذرات الكربون. التنجستن نفسه ناعم نسبيًا في حين أن WC من بين أقسى المواد المعروفة.
ما مدى قوة كربيد التنجستن؟	يتميّز كربيد التنجستن بصلابة عالية للغاية عند 2500-3500 فيكرز وقوة انضغاطية تزيد عن 5 جيجا باسكال وقوة انثناء حوالي 2-3 جيجا باسكال - أعلى بكثير من أي فولاذ تقريبًا.
هل كربيد التنجستن هش؟	تتميز درجات كربيد التنجستن بصلابة منخفضة نسبيًا للكسر وتحمل الإجهاد، مما يجعلها عرضة للتشقق الهش المفاجئ تحت أحمال عالية تتجاوز حدود قوة المادة. التصميم المناسب ضروري لتجنب ذلك.
هل كربيد التنجستن باهظ الثمن؟	تكلف كربيد التنجستن أكثر بكثير من فولاذ الأدوات بسبب المعالجة المكثفة لخامات التنجستن ولكن الأداء المطابق يبرر ارتفاع الأسعار للتطبيقات الحرجة للتآكل مثل إدخالات القطع.

معرفة المزيد من عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد