鎢-碳二元系能形成兩種晶型的碳化物,即WC和W2C。其中WC是制造硬質合金的主要原料,也是熱噴涂領域制備高耐磨涂層的重要原料粉末。WC硬度高,特別是其高溫硬度高。WC能很好地被C0、Ni、Fe等金屬熔體潤濕,尤
以鈷溶體對現的潤濕性最好。升高溫度至金屬熔點以上時,界口能溶解在這些金屬熔體中,而當溫度降低時,又能析出WC0這些優異的性能,使它能用鉆或鎳等金屬做粘結相材料,經高溫燒結或包覆處理,形成耐磨性很好的耐磨涂層。
WC的主要缺點是抗高溫氧化能力差,在500℃ ~800℃七空氣中遭受嚴重氧化,在試化性氣氛中受強熱易分解為W2C和碳,即所謂“失碳”。這可通過用耐熱抗氧化的金屬做包裹層或粘結相,對WC顆粒進行預保護;也可以與TaC、TiC等固溶形成復合碳化物,改善WC的耐熱抗氧化性能。WC在Ar氣氛中加熱至2850℃仍然穩定,在高溫氮氣中亦不受影響。
W2C的熔點和硬度都比WC高,它能與WC形成W2C十WC共晶混合物, 熔點降低,易于鑄造,就是所謂的“鑄造碳化鎢”或“易熔碳化鎢”,其平均含碳量為3.8% ~20% (質量〉,其中含W2C為78% ~ 80%〈質量〉,含WC為20%
~ 22% (質量)。這種鑄造碳化鎢是成本較低的最硬最耐磨的一種材料。
WC粉末還可與鈷基、鎳基和鐵基自熔性合金粉末、鎳鋁自粘結復合粉末進
鍵合,廣泛用于制備高耐磨涂層特別是耐磨粒磨損、硬面磨損和泥砂沖蝕磨損等領域。碳化鎢粉末主要用作熱噴涂耐磨涂層的原料粉末。
可采用真空等離子噴涂、保護氣氛等離子噴涂耐磨涂層,但碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(WC)是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)硬質合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)原(yuan)(yuan)料,化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學式(shi)(shi)WC。全稱為(wei) Wolfram Carbide, 也譯作tungsten carbide為(wei)黑(hei)色六方晶(jing)體(ti)(ti),有(you)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)光(guang)澤,硬度(du)(du)(du)與金(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)相近,為(wei)電、熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)良好導體(ti)(ti)。熔點2870℃, 沸點6000℃,相對密(mi)度(du)(du)(du) 15.63(18℃)。碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)不(bu)溶(rong)于(yu)(yu)水、鹽(yan)(yan)酸和硫(liu)酸,易(yi)溶(rong)于(yu)(yu)硝酸-氫氟(fu)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)酸中(zhong)(zhong)(zhong)。純的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)易(yi)碎,若摻(chan)入(ru)少量(liang)鈦、鈷(gu)等(deng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu),就能(neng)(neng)減少脆性。用(yong)(yong)作鋼材切割工具的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu),常加(jia)(jia)(jia)入(ru)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉭或它們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)物(wu),以(yi)(yi)提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)抗爆能(neng)(neng)力。碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性質穩定。提煉(lian)方法(fa): 用(yong)(yong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)和炭黑(hei)為(wei)原(yuan)(yuan)料,按一定比例配(pei)(pei)成(cheng)混合(he)料,將(jiang)混合(he)料裝(zhuang)入(ru)石(shi)(shi)(shi)墨舟(zhou)皿中(zhong)(zhong)(zhong),置于(yu)(yu)炭管(guan)爐(lu)內(nei)或高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)中(zhong)(zhong)(zhong)頻(pin)感電爐(lu)中(zhong)(zhong)(zhong),在一定溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下進(jin)行(xing)炭化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),再經(jing)球磨、篩分(fen)即得碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。粗(cu)(cu)晶(jing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)子(zi)式(shi)(shi)為(wei)WC,具有(you)一些中(zhong)(zhong)(zhong)、細晶(jing)WC粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特殊性能(neng)(neng)和用(yong)(yong)途(tu),尤其是(shi)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)WC具有(you)結(jie)構缺(que)陷少、顯微(wei)硬度(du)(du)(du)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)、微(wei)觀(guan)(guan)應(ying)(ying)變小(xiao)等(deng)優點,廣泛(fan)應(ying)(ying)用(yong)(yong)在地礦開采、石(shi)(shi)(shi)油鉆探(tan)、車床加(jia)(jia)(jia)工等(deng)方面。硬度(du)(du)(du)僅次(ci)于(yu)(yu)金(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi),價(jia)值極(ji)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)。目前粗(cu)(cu)晶(jing)WC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方法(fa)主要(yao)有(you):1.鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua) 高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)長(chang)(chang)時(shi)(shi)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),可以(yi)(yi)使(shi)WC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)格(ge)缺(que)陷降至最低、微(wei)觀(guan)(guan)應(ying)(ying)變最小(xiao),WC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑性得到(dao)改善。這是(shi)目前國內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方式(shi)(shi)。碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不(bu)宜(yi)超過(guo)(guo)1800-1900℃,在超過(guo)(guo)1800℃,WC晶(jing)粒(li)間(jian)易(yi)發生(sheng)(sheng)晶(jing)界(jie)融(rong)合(he)長(chang)(chang)大(da),致使(shi)WC粒(li)度(du)(du)(du)分(fen)布不(bu)均。一些研(yan)究(jiu)表明,降低原(yuan)(yuan)料鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒(li)度(du)(du)(du),提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du),降低碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian),可以(yi)(yi)提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)WC品質。2.氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)摻(chan)鋰(li)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)(wen)還(huan)原(yuan)(yuan)和高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua) 該法(fa)原(yuan)(yuan)理為(wei):通(tong)(tong)過(guo)(guo)加(jia)(jia)(jia)入(ru)添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑,加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)WO3還(huan)原(yuan)(yuan)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮發沉積(ji)速(su)(su)率,致使(shi)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)粒(li)度(du)(du)(du)在較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下得以(yi)(yi)長(chang)(chang)大(da),用(yong)(yong)于(yu)(yu)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)長(chang)(chang)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑為(wei)鋰(li)鹽(yan)(yan),該法(fa)主要(yao)用(yong)(yong)于(yu)(yu)制取礦用(yong)(yong)合(he)金(jin)(jin)和冷微(wei)模合(he)金(jin)(jin)。3.添(tian)加(jia)(jia)(jia)鈷(gu)、鎳高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua) 在鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)時(shi)(shi)加(jia)(jia)(jia)入(ru)少量(liang)鈷(gu)、鎳或它們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu),可以(yi)(yi)改變碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)機理,提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)(du),此(ci)(ci)種(zhong)方法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗(cu)(cu)晶(jing)WC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)度(du)(du)(du)受配(pei)(pei)鈷(gu)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)極(ji)大(da),配(pei)(pei)鈷(gu)量(liang)越大(da)所(suo)得WC越粗(cu)(cu)。4.添(tian)加(jia)(jia)(jia)鈉(na)鹽(yan)(yan)法(fa) 在APT中(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)(jia)鈉(na)鹽(yan)(yan),然后(hou)(hou)在較高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下還(huan)原(yuan)(yuan),可得粒(li)度(du)(du)(du)大(da)于(yu)(yu)10μm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗(cu)(cu)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen),再經(jing)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)可得粗(cu)(cu)顆(ke)粒(li)WC粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。該法(fa)還(huan)處于(yu)(yu)研(yan)究(jiu)中(zhong)(zhong)(zhong),一些技術還(huan)不(bu)成(cheng)熟。5 .APT快(kuai)速(su)(su)鍛(duan)燒快(kuai)速(su)(su)還(huan)原(yuan)(yuan)法(fa) 此(ci)(ci)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實質是(shi)將(jiang)APT在850-1000℃下于(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)氛中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)速(su)(su)加(jia)(jia)(jia)熱鍛(duan)燒,然后(hou)(hou)在氫氣(qi)(qi)爐(lu)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)速(su)(su)加(jia)(jia)(jia)熱到(dao)1100-1300℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下還(huan)原(yuan)(yuan),用(yong)(yong)此(ci)(ci)種(zhong)方法(fa)可制備(bei)(bei)粒(li)度(du)(du)(du)為(wei)25-36μm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。6. 鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)沸騰層氫還(huan)原(yuan)(yuan)法(fa) 將(jiang)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)或氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)在沸騰層中(zhong)(zhong)(zhong)用(yong)(yong)H2還(huan)原(yuan)(yuan)。首(shou)先將(jiang)H2和原(yuan)(yuan)始鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)送入(ru)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)底部(bu)(bu),制成(cheng)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)沸騰層,而鹵化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)蒸氣(qi)(qi)由(you)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)上部(bu)(bu)通(tong)(tong)入(ru)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei),在給定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最佳溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下被H2還(huan)原(yuan)(yuan)成(cheng)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen),并(bing)沉積(ji)在原(yuan)(yuan)始鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)上,使(shi)原(yuan)(yuan)始鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)逐漸粗(cu)(cu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),定期有(you)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei)部(bu)(bu)卸出(chu)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)。用(yong)(yong)此(ci)(ci)種(zhong)方法(fa)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)粉(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)粒(li)度(du)(du)(du)大(da)于(yu)(yu)40μm。7.粗(cu)(cu)晶(jing)鋁熱工藝 通(tong)(tong)過(guo)(guo)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)吸熱反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)使(shi)WC直接從(cong)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)精(jing)礦中(zhong)(zhong)(zhong)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)出(chu)來,該法(fa)能(neng)(neng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)純度(du)(du)(du)、粗(cu)(cu)顆(ke)粒(li)、大(da)塊、單相WC晶(jing)粒(li)。8.鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)精(jing)礦熔鹽(yan)(yan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(氣(qi)(qi)體(ti)(ti)噴射法(fa)) 首(shou)先在1050-1100℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)下,用(yong)(yong)Na2SiO3-NaCl熔鹽(yan)(yan)將(jiang)鎢(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)精(jing)礦分(fen)解,將(jiang)所(suo)生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Na2WO4-NaCl熔鹽(yan)(yan)相同(tong)含有(you)Fe、Mn、Ca的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硅酸鹽(yan)(yan)相分(fen)離,然后(hou)(hou)用(yong)(yong)甲烷噴入(ru)熔鹽(yan)(yan)相中(zhong)(zhong)(zhong),生(sheng)(sheng)成(cheng)粗(cu)(cu)晶(jing)WC。該法(fa)優點成(cheng)本低,約為(wei)通(tong)(tong)常60%,缺(que)點是(shi)雜(za)質(Mo、Cr、Fe、Ni、Si)含量(liang)偏高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao),需要(yao)長(chang)(chang)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學處理。