Tungsten karbür (WC), tungsten tozu ve karbon tozunun karbürleme adı verilen bir işlemde karıştırılmasıyla yapılan son derece sert, ısıya ve aşınmaya dayanıklı bir malzemedir. Tungsten karbür, en önemli karbürlerden biridir ve endüstriyel ve ticari uygulamalarda en yaygın olarak kullanılanıdır.
Genel Bakış Tungsten Karbür Tozu
Çimentolu karbür olarak da bilinen tungsten karbür tozu, tungsten tozu ve karbon tozunun karıştırılması ve ardından sıkıştırılmış toz karışımının 1400-1500°C sıcaklıklarda koruyucu bir atmosferde sinterlenmesiyle üretilen bir kompozit malzemedir.
Elde edilen tungsten karbür malzemesi, kesici takımlar, madencilik ve delme işlemlerinde çelikten daha iyi performans gösterdiği ve aşınmayla birlikte yüksek gerilmelere maruz kaldığı yerlerde WC'yi ideal bir malzeme yapan olağanüstü sertlik, aşınma direnci, mukavemet ve tokluk özellikleri ile karakterizedir.
Tungsten karbür tozları, endüstride çeşitli toz metalurjisi, termal püskürtme, kaynak ve sert metal/çimentolu karbür uygulamalarında kullanılmak üzere farklı parçacık boyutları, şekilleri, yüzey alanları ve kimyaları ile üretilmektedir.
Tungsten Karbür Tozu Tipleri
| Tip | Açıklama |
|---|---|
| Makro taneli WC tozu | İyi aşınma direnci gerektiren ağır işleme uygulamaları için. Parçacık boyutu > 1 mikron |
| Mikro taneli WC tozu | Madencilik aletlerinde ve matkap uçlarında tokluk için yaygın olarak kullanılır. Parçacık boyutu 1-0,5 mikron |
| Ultra ince taneli WC tozu | Kesici takımlar, kalıp ekleri gibi yüksek sertlik uygulamaları. Parçacık boyutu < 0,5 mikron |
| Nanometre WC tozu | Maksimum aşınma direnci gerektiren uzman uygulamalar. Parçacık boyutu 100 nm'nin altında |
Tungsten Karbür Tozunun Bileşimi
Tungsten karbür, bir ila bir oranında tungsten (W) ve karbon (C) atomlarından oluşur. Kimyasal formülü WC'dir ve molekül ağırlığı 195,86 g/mol'dür.
Çimentolu karbürlerin bileşimi ve yapısı, farklı uygulamalar için özellikleri optimize etmek üzere değiştirilebilir. Sık sık az miktarda başka karbür veya metal eklenir. Bazı yaygın katkı maddeleri aşağıda listelenmiştir:
| Katkı maddesi | Fonksiyon | Tipik Miktar |
|---|---|---|
| Kobalt | Bağlayıcı metal | %3 – ağırlıkça |
| Titanyum karbür | Tane büyüme inhibitörü | %0 – 8 |
| Tantal karbür | Termal şok direnci | %0 – 8 |
| Niyobyum karbür | Aşınma direnci | %0 – 8 |
Tungsten Karbürün Özellikleri
Tungsten karbür, yüksek hız çeliğine kıyasla önemli ölçüde daha üstün özelliklere sahiptir ve yüksek aşınma direnci gerektiren uygulamalar için idealdir.
Bazı temel özellikleri aşağıda özetlenmiştir:
| Mülkiyet | Tungsten Karbür Değeri |
|---|---|
| Yoğunluk | 14,95 g/cm<sup>3</sup> |
| Erime noktası | 2870°C |
| Sertlik | 88 – 93 HRA |
| Basınç dayanımı | 5,52 GPa |
| Kırılma tokluğu | 10 – 15 MPa√m |
Olağanüstü sertlik, aşınma direnci, mukavemet ve termal özellikleri, zorlu mekanik, madencilik, işleme ve delme uygulamalarında çeliği geride bırakmasını sağlar.
Özellikleri Tungsten Karbür Tozu
Tungsten karbür tozlarını değerlendirmek için kullanılan özellikler ve kalite ölçütleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:
| Karakteristik | Tipik Özellikler | Önem |
|---|---|---|
| Karbon içeriği | Tipik olarak %6,09 – 6,13 ağırlıkça | Karbon sertliği sağlar |
| Oksijen içeriği | < %0,5 ağırlıkça | Yüksek oksijen sertliği azaltabilir |
| Toplam safsızlıklar | < %0,4 ağırlıkça | Safsızlıklar yoğunluğu ve sertliği azaltır |
| Parçacık boyutu | 0,2 ila 15 mikron | Alt mikron boyutları özellikleri artırır |
| Özgül yüzey alanı | 0,4 ila 5 m<sup>2</sup>/g | Daha yüksek değerler sinterlemeyi teşvik eder |
| Morfoloji | Açısal, yuvarlak | Yuvarlak/küresel tozlar daha iyi akışkanlığa sahiptir |
Parçacık boyutu dağılımı, saflık seviyeleri, yüzey alanı, morfoloji ve mikro yapı gibi toz özelliklerini kontrol etmek, sinterlemeden sonra yoğun sıkıştırmalar ve tutarlı ürün kalitesi elde etmek için esastır.
Tungsten Karbürün Uygulamaları
Aşırı sertlik, aşınma direnci, yüksek mukavemet ve termal şok direncinin benzersiz özellikleri, tungsten karbürün aşağıdakiler dahil olmak üzere uygulamalarda son derece yaygın olarak kullanılmasını sağlar:
Tungsten Karbür Uygulamaları
| Endüstri | WC Uygulamalarına Örnekler |
|---|---|
| Madencilik | Matkap uçları, sürükleme uçları, emprenye elmas uçlar |
| Talaşlı İmalat | Kesici takımlar, uçlar, frezeler |
| İnşaat | Duvarcılık matkapları, testere uçları, toprak delme takımları |
| Üretim | Ekstrüzyon kalıpları, şekillendirme takımları, peletleme bıçakları |
| Otomotiv | Yakıt enjeksiyonu nozul uçları, fren balatası aşındırıcıları |
| Elektronik | Devre kartı matkapları, tel çekme kalıpları |
Tungsten karbür, diğer aşınmaya dayanıklı malzemelerden çok daha iyi bir şekilde yüksek sıcaklıklarda sertliğini korur. Bu, endüstride olağanüstü geniş bir uygulama yelpazesini kapsamasına olanak tanır.
Tungsten Karbür Tozu Özellikleri
Tungsten karbür tozu, uygulama ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli parçacık boyutu dağılımları, saflık seviyeleri, yüzey alanı özellikleri, oksit seviyeleri ve morfoloji sınıflarında üretilmektedir:
| Şartname | Tipik Aralık | Önem |
|---|---|---|
| Parçacık boyutu | 0,2 ila 15 mikron | En iyi özellikler için alt mikron. Uygulamaya uygun |
| Karbon içeriği | %6,09 – 6,13 ağırlıkça | Mekanik özellikler için esastır |
| Toplam safsızlıklar | < %0,4 ağırlıkça | Yüksek saflık kusurları önler |
| Özgül yüzey alanı | 0,4 ila 5 m<sup>2</sup>/g | Daha yüksek değerler sinterlemeyi teşvik eder |
| Oksit (O2) seviyesi | < %0,5 ağırlıkça | Oksitler sertliği ve kırılma direncini azaltır |
| Kobalt | %3 – ağırlıkça | Bağlayıcı faz. Mukavemeti, sertliği ve/veya tokluğu optimize etmek için değişir |
| Tane büyüme inhibitörleri | Titanyum karbür, tantal karbür vb. | Mikro yapıyı kontrol etmeye yardımcı olur |
ISO 4499 gibi uluslararası standart test yöntemleri, sementit karbür tozlarının analizi ve testi için kullanılır. Yaygın yöntemler arasında yaş analiz, XRD, lazer kırınım teknikleri kullanılarak parçacık boyutu analizi yer alır.
Tungsten Karbür Tozu Sınıfları
Tungsten karbür, özelliklerine, üretim yöntemine, kalite seviyesine, son kullanımına veya diğer özelliklerine göre sınıflara ayrılır:
| Sınıf | Açıklama | Yaygın Kullanımlar |
|---|---|---|
| Mikro taneli WC | 0,5-1 mikron toz | Madencilik, inşaat aletleri için tokluk |
| Ultra ince sınıf WC | Mikron ila alt mikron toz | Kesme uçları, kalıplar için sertlik |
| Döner eğilme dayanımı | Enine kopma dayanımı ile sınıflandırılır | Madencilik ve inşaat uygulamaları |
| Aşınma direnci sınıfı | Aşınma direncine bağlıdır | Aşınma parçaları, kalıplar, kesme uçları |
| Kimyasal buhar biriktirilmiş (CVD) kaplı | Tek tip saf WC kaplama 1-50 mikron kalınlığında | Yüksek performanslı aşınma parçaları |
ISO 513 ve ASTM B776 dahil olmak üzere, bileşim, özellikler, üretim ve test için tungsten karbür sınıflarını tanımlamaya yardımcı olan uluslararası standartlar.
Tungsten Karbür Tozu için Küresel Standartlar
Tungsten karbür tozlarının bileşimi, testi, analizi ve sınıflandırılması için yaygın olarak kabul gören küresel standartlar aşağıda gösterilmektedir:
Küresel Tungsten Karbür Standartları
| Standart # | Standart Başlığı |
|---|---|
| ISO 513 | Sementit karbürler – Enine kopma dayanımının belirlenmesi |
| ISO 3326 | Sementit karbürler — Füzyon ile oksijen içeriğinin belirlenmesi — Kızılötesi algılama yöntemi |
| ISO 4499 | Sementit karbürler – Karbon içeriğinin belirlenmesi – Bir indüksiyon fırınında yanmadan sonra kızılötesi algılama yöntemi |
| ASTM B388 | Tungsten-Bakır Kompozit Çubukların Termomekanik Kontrollü Kütükleri için Standart Şartname |
| ASTM B776 | Hafniyum Tozu ve Hafniyum Alaşımlı Toz için Standart Şartname |
Malzeme bileşimi, test prosedürleri, numune alma, analiz ve özellikler için bu küresel standartlar, uluslararası üreticiler, distribütörler ve son kullanıcılar arasında kalite kontrolünü ve teknik anlayışı kolaylaştırır.
Tungsten Karbür Tozu Tedarikçileri
Tungsten karbür tozu, dünya çapında çeşitli önde gelen tedarikçiler tarafından ticari olarak üretilmektedir. Bazı büyük WC tozu üreticileri şunlardır:
| Şirket | Genel Merkez Konumu |
|---|---|
| Sandvik | Stockholm, İsveç |
| Kennametal | Latrobe, PA, ABD |
| Guangdong Xianglu Tungsten | Ganzhou Şehri, Çin |
| Japan New Metal (JNMET) | Nagoya, Japonya |
| Wolfram Şirketi | Schwäbisch Gmünd, Almanya |
Tüketiciler, tungsten karbür tozlarını doğrudan üreticilerden veya dünya çapında çeşitli özel distribütörler ve bayilerden temin edebilirler. Bir WC sınıfı seçerken, uygulama gereksinimleri, fiyat noktası, teslim süreleri, sertifikalar ve önceki tedarikçi ilişkisi gibi faktörleri göz önünde bulundurun.
Tungsten Karbür Tozu Fiyatlandırması
Tungsten karbür fiyatlandırması, parçacık boyutu, karbon içeriği, morfoloji, yüzey alanı ve satın alma miktarı gibi çeşitli parametrelere bağlıdır. Bazı tipik tungsten karbür tozu maliyetleri aşağıda gösterilmektedir:
| Tip | Fiyat Aralığı |
|---|---|
| Mikro taneli WC tozu | 27 ABD Doları – 45 ABD Doları/lb |
| Nano ölçekli WC tozu | 160 ABD Doları – 240 ABD Doları/lb |
| Döner eğilme dayanımı sınıfı | ~33 ABD Doları/lb |
| Kimyasal buhar biriktirilmiş WC | 80 ABD Doları+/lb |
Fiyatlandırma ayrıca dağıtım kanalına da bağlıdır - doğrudan bir üreticiden satın almak, bir satıcıdan veya distribütörden satın almaya kıyasla daha düşük fiyatlandırma sağlar. Çoğu durumda daha büyük satın alma hacimleri de müzakere edilmiş tedarikçi indirimlerini mümkün kılar.
Tungsten Karbürün Diğer Sert Malzemelerle Karşılaştırılması
Tungsten karbür, diğer endüstriyel olarak önemli malzemelere kıyasla olağanüstü yüksek sertliğe ve aşınma performansına sahiptir:
| Malzeme | Sertlik (Vickers) | Aşınma Direnci | Kırılma Tokluğu |
|---|---|---|---|
| Tungsten karbür | 2500-3500 HV | Mükemmel | Orta 10-15 MPa√m |
| Titanyum nitrür | 2000-2200 HV | Çok iyi | ~6 MPa√m'de düşük |
| Alümina seramikler | 1800-2200 HV | İyi | Düşük ila orta |
| Takım çeliği | 650-850 HV | Orta düzeyde | WC'den daha yüksek |
| Paslanmaz çelik | 150-300 HV | Düşük | Mükemmel |
Yaygın olarak kullanılan tüm malzemeler arasında, sementit karbür, en geniş yelpazedeki zorlu endüstriyel uygulamaları kapsamasına olanak tanıyan, sertlik, aşınma performansı ve kırılma tokluğunun en iyi kombinasyonuna sahiptir.
Tungsten Karbür Tozu Kullanmanın Avantajları
Tungsten karbür kullanmak, aşağıdakiler dahil olmak üzere önemli faydalar sağlar:
- Son derece yüksek sertlik - madencilik, işleme vb. alanlarda olağanüstü aşınma performansı sağlar
- Seramiklerden daha üstün mukavemet ve kırılma tokluğu
- Yüksek sıcaklıklarda sertliğini korur - 800°C'de sert kalır
- Asidik/alkalin ortamlarda korozyona karşı direnç gösterir
- Yüksek termal iletkenlik, kesme kenarlarından ısı dağılımına yardımcı olur
- Özellikleri optimize etmek için çeşitli malzeme sınıfları mevcuttur
Tungsten karbür tozlarının benzersiz performans özellikleri, onu üretim mühendisliğinde kritik bir malzeme haline getirir.
Sınırlamalar Tungsten Karbür Tozu
Avantajlarına rağmen, tungsten karbür kullanımının da bazı kısıtlamaları vardır:
- Gevrek arıza – Düşük gerinim toleransı nedeniyle yüksek yükler altında ani çatlama
- Yüksek malzeme maliyetleri – Tungsten nispeten nadirdir ve WC üretimi kapsamlı işlem gerektirir
- Düşük termal şok direnci – Ani yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında çatlama riski
- Sınırlı kimyasal direnç – Yüksek alkalin sıcak sodyum hidroksit çözeltilerinde çözünür
- Zor geri dönüşüm – Tungsten hurdasının geri kazanımı düşük verime sahiptir
Gevreklik, maliyet veya çevresel kararlılıkla ilgili sınırlamaları anlayarak, son kullanıcılar belirli uygulama gereksinimleri için uygun tungsten karbür sınıfını bilinçli olarak seçebilirler.
Sıkça Sorulan Sorular
Tungsten Karbür Tozu Hakkında SSS
| Soru | Cevap |
|---|---|
| Tungsten karbür tozu neyden yapılır? | Tungsten karbür tozu, saf tungsten tozu ve karbon tozunun bir bilyalı değirmende karıştırılmasıyla yapılır. Toz, organik bir mum bağlayıcı ile birlikte öğütülür ve WC oluşturmak üzere 1500°C'de hidrojende sinterlemeden önce bir kompakt haline getirilir. |
| Tungsten karbür neden bu kadar serttir? | Aşırı sertlik, karbon atomlarının tungsten atomları arasındaki boşluklara oturmasıyla sonuçlanan benzersiz atomlar arası bağlamadan kaynaklanır - inanılmaz derecede sert ve kararlı bir kristal kafes yapısı oluşturur. |
| Tungsten ve tungsten karbür arasındaki fark nedir? | Tungsten, yoğunluğu 19 g/cm3 olan saf bir metaldir, tungsten karbür ise tungsten ve karbon atomlarından yapılmış bir kompozittir. Tungstenin kendisi nispeten yumuşaktır, WC ise bilinen en sert malzemeler arasındadır. |
| Tungsten karbür ne kadar güçlüdür? | Tungsten karbür, 2500-3500 Vickers'ta son derece yüksek sertliğe, 5 GPa'nın üzerinde basma dayanımına ve ~2-3 GPa eğilme dayanımına sahiptir - neredeyse her türlü çelikten çok daha yüksektir. |
| Tungsten karbür gevrektir mi? | Tungsten karbür sınıfları, nispeten düşük kırılma tokluğuna ve gerinim toleransına sahiptir, bu da onları, malzeme mukavemet sınırlarının ötesindeki yüksek yükler altında ani gevrek çatlamaya karşı duyarlı hale getirir. Bundan kaçınmak için uygun tasarım esastır. |
| Tungsten karbür pahalı mı? | Tungsten karbür, tungsten cevherlerinin kapsamlı işlenmesi nedeniyle takım çeliğinden önemli ölçüde daha pahalıdır, ancak performans, kesme uçları gibi aşınma açısından kritik uygulamalar için daha yüksek fiyatları haklı çıkarır. |
