碳化钨
碳化钨(Tungsten Carbide),是一种由钨和碳组成的化合物。
碳化钨分子式为WC,分子量为195.85,碳化钨为黑色六方晶体,有金属光泽,硬度与金刚石相近,为电、热的良好导体。具有高硬度、高熔点、高耐磨性、抗氧化性等优点,是硬质合金的重要组成部分,同时也可用作喷涂材料和其他高温材料的添加剂。碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸,易溶于硝酸-氢氟酸的混合酸中。纯的碳化钨易碎,若掺入少量钛、钴等金属,就能减少脆性。用作钢材切割工具的碳化钨,常加入碳化钛、碳化钽或它们的混合物,以提高抗爆能力。碳化钨的化学性质稳定,碳化钨粉应用于硬质合金生产材料1。
基本信息
- 中文名
碳化钨
- 化学式
WC
- 分子量
195.85
- 英文名
Tungsten Carbide
- MDL号
MFCD00011464
发展简史
从1893年以来,德国科学家就利用三氧化钨和碳在电炉中一起加热到高温的方法制取出碳化钨,并试图利用其高熔点、高硬度等特性来制取拉丝模等,以便取代金刚石材料。但由于碳化钨脆性大,易开裂和韧性低等原因,一直未能得到工业应用。进入二十世纪二十年代,德国科学家Karl Schroter研究发现纯碳化钨不能适应拉拔过程中所形成的激烈的应力变化,只有把低熔点金属加入WC中才能在不降低硬度的条件下,使毛坯具有一定的韧性。Schroter于1923年首先提出了用粉末冶金的方法,即将碳化钨与少量的铁族金属(铁、镍、钴)混合,然后压制成型并在高于1300℃温度下于氢气中烧结来生产硬度合金的专利。
理化性质
物理性质
显微硬度 | 17 300 MPa2 |
弹性模量 | 710GPa2 |
抗压强度 | 56MP2 |
热膨胀系数 | 6.9×10-6/K |
为黑色六方晶系结晶。 溶于硝酸与氢氟酸的混酸和王水中,不溶于冷水2。
灰色带有金属光泽的粉末。属于六方晶系。很硬、弹性率也大(72700kg/mm2)。
碳化钨粉颗粒大小:
等级 | Fsss (μm) | O (%) 不超过 |
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 |
化学性质
空气中500℃ 以上即开始活性氧化,抗氧化能力弱2。
耐酸性强。
化学反应式:W + C = WC 注:在1150℃中反应。
低于400℃不与氯作用;在室温下能与氟激烈反应;在空气中加热时被氧化成氧化钨2。
生产方法
以金属钨和碳为原料,将平均粒径为 3~5μm 的钨粉与等物质的量的碳黑用球磨机干混,充分混合后,加压成型后放入石墨盘,再在石墨电阻炉或感应电炉中加热至1400~1700℃,最好控制在1550~1650℃。在氢气流中,最初生成 W2C,继续在高温下反应生成WC。或者首先将六羰基钨在650~1000℃、CO气氛中热分解制得钨粉,然后与一氧化碳于1150℃反应得到 WC,温度高于该温度可生成 W2C。
化学反应式:
2W + C = W2C
W + C = WC