Ultrafeines Wolframkarbid-Pulververfahren
Übergangsmetallkarbide, insbesondere Wolframcarbid, sind aufgrund ihrer physikalischen und mechanischen Eigenschaften eher attraktiv. Sie zeichnen sich durch hohen Schmelzpunkt, ungewöhnliche Härte, niedrigen Reibungskoeffizienten, chemische Inertheit, Oxidationsbeständigkeit und ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aus. Heutzutage sind hochdisperse Wolframkarbidpulver sehr wichtig für die Herstellung von verschleißfesten Teilen, Fräsern, Bügeleisenlegierungen usw.
Es ist bekannt, daß feinkörnige Legierungen bessere mechanische Eigenschaften im Vergleich zu gröberen Legierungen derselben Zusammensetzung unter den gleichen Bedingungen zeigen. Die Verwendung von ultrafeinem Wolframkarbidpulver oder nanoskaligen Wolframkarbidpulvern ist eine der effizientesten Möglichkeiten, neue Werkstoffe mit den erforderlichen Eigenschaften herzustellen.
Es gibt mehrere Phasen von Wolframkarbid; Die wichtigsten sind WC und W2C. Obwohl W2C bei T = 1300ºC instabil ist, wird in den meisten Fällen die Mischung aus WC und W2C in den Syntheseprodukten beobachtet. Der Niederschlag der Einzelphase von WC ist nur im engen Bereich der technologischen Parameter möglich.
Die Herstellung von reinem hochdispersem Pulver aus Wolframmetall in der ersten Stufe. Das Ausgangsmaterial ist sehr reines WO3, Wolframsäure oder Ammoniumwolframat.
Die zweite Stufe umfaßt die Verkohlung von Wolfram durch Kohlenstoff in dem Graphitrofen mit Wasserstoffatmosphäre. Je nach Art des Ofens, der Atmosphäre und des Kohlenstoffgehalts erfolgt die Reaktion nach dem Schema:2W + C → W2C or W + C → WC.
Das erhaltene Wolframcarbidpulver hat Teilchen der unbestimmten geschmolzenen Form, die mindestens 3 bis 5 μm groß ist und 5% W2C-Minimum enthält. Die Reduktionsbedingungen beeinflussen die Eigenschaften des Metallpulvers stark und bilden Karbid.
Auch die thermochemische Synthese von nanophasen Wolframkarbidpulver wurde untersucht. Es bestand aus zwei Stufen. Zunächst wurden nanophasige Pulver aus Metallwolfram durch Reduktion verschiedener Wolframsalze und chemische Zersetzung des Dampfes von flüchtigen Wolframverbindungen synthetisiert. Dann wurde nanophasiges Wolframkarbid mit einer Teilchengröße von ~ 30 nm durch Karbonisierung bei niedriger Temperatur im Medium einer kontrollierten aktiven Kohlenstoff enthaltenden Gasphase erhalten.
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