Karbid volfrámu je kovokeramický materiál zložený hlavne z volfrámu a uhlíka. Je široko používaný v rôznych priemyselných oblastiach vďaka svojej vynikajúcej tvrdosti, odolnosti proti opotrebovaniu a vysokej teplotnej odolnosti. Ako super tvrdý materiál hrá karbid volfrámu zásadnú úlohu v rezných nástrojoch, baníctve, spracovaní kovov, vŕtaní ropy a iných priemyselných odvetviach.
Karbid volfrámu je karbid kovu vytvorený kombináciou prvkov volfrámu a uhlíka. Zvyčajne existuje vo forme prášku a pri vysokej teplote sa speká na pevnú látku. Medzi jeho hlavné vlastnosti patrí:
Karbid volfrámu je jedným z najtvrdších materiálov na Zemi, s tvrdosťou blízkou diamantu, na druhom mieste za diamantom a kubickým nitridom bóru. Jeho tvrdosť mu dáva jedinečnú výhodu v mnohých náročných aplikáciách, najmä v prostrediach s vysokým opotrebením.
Odolnosť karbidu volfrámu proti opotrebeniu z neho robí ideálnu voľbu pre rezné nástroje a banské nástroje. Dokáže udržať stabilný výkon v podmienkach extrémne vysokého trenia, čím sa výrazne predlžuje životnosť nástroja.
Karbid volfrámu má vysoký bod topenia (asi 2870 °C), čo mu umožňuje udržiavať stabilný výkon v prostredí s vysokou teplotou a je široko používaný v oblastiach vyžadujúcich toleranciu vysokej teploty.
Napriek svojej krehkosti má karbid volfrámu veľmi vysokú pevnosť v tlaku a je vhodný na použitie v zariadeniach a nástrojoch, ktoré znášajú veľké zaťaženie.
Karbid volfrámu má dobrú odolnosť proti korózii voči rôznym kyselinám, zásadám a iným chemikáliám a je vhodný pre rôzne drsné pracovné prostredia.
Výrobný proces karbidu volfrámu zvyčajne zahŕňa nasledujúce kroky:
Najprv sa zmieša čistý volfrámový prášok a uhlíkový prášok v určitom pomere. Vzhľadom na vysokú teplotu topenia volfrámu sa karbid volfrámu zvyčajne získava chemickými reakciami.
Zmiešaný volfrámový prášok a uhlíkový prášok sa rovnomerne zmiešajú a následne vytvarujú technológiou lisovania. Tento proces je potrebné vykonávať pod vysokým tlakom, aby sa zabezpečila tesná väzba medzi časticami prášku.
Vzniknutý prášok sa speká pri vysokej teplote, zvyčajne medzi 1600 °C a 2000 °C. Počas procesu spekania volfrám a uhlík reagujú za vzniku tvrdého karbidu volfrámu.
Spekaný karbid volfrámu má zvyčajne hrubú formu, takže na dosiahnutie špecifických požiadaviek na veľkosť a tvar je potrebné následné spracovanie, ako je brúsenie a rezanie.
Karbid volfrámu je široko používaný v mnohých priemyselných odvetviach vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam, najmä pri príležitostiach odolných voči vysokému opotrebovaniu, vysokej teplote a tlaku. Medzi hlavné oblasti použitia patria:
Karbid volfrámu je široko používaný pri výrobe rezných nástrojov, ako sú sústružnícke nástroje, frézy, vrtáky, výstružníky atď. Vďaka svojej vysokej tvrdosti a odolnosti voči opotrebovaniu môžu rezné nástroje z karbidu volfrámu zostať ostré pri vysokointenzívnom spracovaní kovov, čo zlepšuje efektívnosť a presnosť spracovania.
Karbid volfrámu je široko používaný pri výrobe banských nástrojov a nástrojov na vŕtanie ropy, ako sú vrtáky, nástroje na vŕtanie hornín atď. Môžu odolať vysokým nárazom a extrémnemu opotrebovaniu, čím sa výrazne zvyšuje životnosť nástrojov.
Karbid volfrámu sa používa ako formovací materiál v oblasti vstrekovacích foriem, foriem na tlakové liatie a chladiacich foriem. Jeho odolnosť proti opotrebeniu a tepelným šokom z neho robí ideálnu voľbu pre formy s vysokým dopytom.
Vysoká pevnosť a vysoká teplotná odolnosť karbidu volfrámu ho predurčujú na použitie v leteckom a vojenskom priemysle, najmä pri výrobe komponentov pre vysokorýchlostné lietadlá a priebojných hlavíc a bojových komponentov.
Karbid volfrámu sa tiež používa na výrobu vysoko zaťažovaných komponentov automobilov, ako sú časti motora, spojkové lamely atď. Dokáže odolávať extrémne vysokým teplotám a treniu, čím sa účinne zvyšuje životnosť a bezpečnosť automobilových dielov.
Karbid volfrámu sa vďaka svojej vynikajúcej vodivosti a tepelnej odolnosti používa aj v niektorých elektronických súčiastkach, ako sú tepelné trubice, chladiče atď.
Hoci karbid volfrámu má významné výkonnostné výhody, má aj určité problémy. Po prvé, materiály z karbidu volfrámu sú relatívne krehké a ľahko sa lámu alebo fragmentujú, takže v niektorých aplikáciách je potrebné ich spevniť. Okrem toho sú náklady na spracovanie karbidu volfrámu vysoké a spotreba energie vo výrobnom procese je veľká, čo obmedzuje jeho popularitu v niektorých lacných aplikáciách.
S pokrokom vedy a techniky sa neustále rozvíja aj výskumná a výrobná technológia karbidu volfrámu. V budúcnosti sa aplikácia karbidu volfrámu môže rozšíriť do viacerých oblastí, ako sú sofistikovanejšie elektronické zariadenia, ďalšie inžinierske aplikácie v podmienkach vysokej teploty a vysokého tlaku atď. Súčasne s rozvojom technológie zelenej výroby sa znižuje environmentálny vplyv výroby karbidu volfrámu sa stane predmetom výskumu.
