Карбид вольфрама (другое название – вольфрама монокарбид) – это химическое соединение вольфрама, углерода и керамики. Это вещество одно из самых крепких из всех известных керамик, по твердости сравнимо с алмазом: HRC составляет около 90 единиц, по минералогической шкале Мооса занимает 9-ое место. Еще одной положительной особенностью карбида вольфрама является хорошая износостойкость, высокая температура плавления и отличная стойкость к окислению. Данное вещество в настоящее время активно используется для создания режущего инструмента и сердечников бронебойных снарядов.
Физические свойства карбида вольфрама
1. В нормальных условиях карбид вольфрама гранулированный представляет собой порошок серого цвета с металлическим отблеском.
2. Растворим в воде.
3. Твердость по Роквеллу составляет от 87 до 92 ед.
4. Температура плавления вольфрама карбида равна 2870 градусов.
5. Плотность равна 15,8 г/сантиметр³.
6. Модуль упругости составляет 450÷650 ГПа
7. Эффект тепловой равен 8,4+/-0,2 ккалорий/моль
8. Энтропия стандартная равна 8,5+/-1,5 калорий/(моль на град).
9. Теплоемкость при температуре равной 293 градусам составляет 8,53 калорий/(моль на град).
10. Теплопроводность при температуре окружающей среды 25 градусов составляет 0,07 кал/(сантиметр/с/град).
11. Коэффициент расширения термического равен 3,84(3,9)*106 град-1.
12. Электросопротивление удельное при температуре 200 градусов составляет 19,2+/-0,3 микроОм/сантиметр.
13. Электропроводность удельная равна 52200 Ом-1*сантиметр-1.
Структура карбида вольфрама
В настоящее время известны две WC формы – β-WC высокотемпературная кубическая и α-WC гексагональная.
Применение карбида вольфрама
- в технике для изготовления инструментов, которые должны обладать высокой твердостью и хорошей коррозионной стойкостью;
- для износостойкой наплавки различных деталей, которые будут эксплуатироваться в условиях интенсивного изнашивания со средними ударными нагрузками;
- широкое применение в изготовлении разнообразных резцов, сверл, абразивных дисков, долот для бурения, фрез и другого режущего инструмента;
- стоимость вольфрама позволяет использовать его сплавы в самых разных областях (он есть в составе твердых сплавов, известных под названиями "Победит" и "Рэлит", около 90 %);
- применяется в наплавке и газотермическом напылении в виде порошкового материала для изготовления износостойких покрытий;
- это один из материалов, который используется для замены хромирования гальванического способом газопламенного высокоскоростного напыления;
- в настоящее время карбид вольфрама является доминирующим в изготовлении снарядов и сердечников бронебойных пуль (однако имеется тенденция постепенного вытеснения карбида вольфрама обедненным ураном);
- в производстве сверхпрочных шариков размером 1 мм для шариковых ручек (полировка выполняется в специальном аппарате в течение нескольких дней с использованием небольшого количества алмазной пасты);
- в производстве браслетов для элитных швейцарских часов, ювелирных изделий – колец, браслетов и кулонов, которым благодаря износостойкости карбида вольфрама гарантирован вечный блеск;
- применяется в виде подложки для катализатора из платины;
- карбид вольфрама используется для создания торцевых уплотнений валов некоторых механизмов в тех случаях, когда окружающая среда имеет высокую вязкость и/или абразивность.
Токсичность карбида вольфрама
Данное вещество химически инертно. По этой причине в нормальных условиях оно не представляет какой-либо опасности для человека. Летальная доза не определена ни для людей, ни для животных. Исследования, которые были проведены в Дрезденском техническом и Лейпцигском университете, показали, что напыль вольфрама карбида может проникать в живые организмы. При этом мелкие частицы нетоксичны, но при соединении с некоторыми веществами они представляют опасность для благополучия клеток. При долгом попадании пыли кобальта и рассматриваемого нами вещества в организме может развиться фиброз.
