タングメン・カービッドとは?

タングステンカーバイド（超硬合金）

セメントカーバイド、または一般的に超硬合金と呼ばれる材料は、非常に硬いタングステンモノカーバイド（WC）の粒子を、液相焼結によって、靭性の高いコバルトまたはニッケル合金のバインダーマトリックスに「セメント」することで作られます。セメントカーバイドは、金属炭化物（WC、TiC、TaC）または炭窒化物（例：TiCN）の高い硬度と強度を、金属合金バインダー（Co、Ni、Fe）の靭性と可塑性と組み合わせたもので、硬い粒子が均一に分散して金属複合体を形成しています。タングステンカーバイドは、炭化物の中で最も金属的であり、最も重要な硬質相です。材料中の硬質炭化物粒子が多いほど硬くなりますが、負荷中の靭性は低下します。逆に、靭性を大幅に向上させるには、硬度を犠牲にして金属バインダーの量を増やす必要があります。

エンジニアリング材料の分野において、セメントカーバイドは、高い硬度と強度を幅広い特性範囲で優れた靭性と組み合わせるため、重要な役割を果たしており、エンジニアリングおよび工具用途向けの最も汎用性の高い硬質材料グループを構成しています。

通常、タングステンカーバイド超硬合金の硬度値は1600 HVであり、軟鋼は約160 HVで、10分の1の差があります。

超硬合金と呼ばれていますが、タングステンカーバイドは実際には、タングステンカーバイドの硬い粒子が金属コバルトのより柔らかいマトリックスに埋め込まれた複合材料です。

タングステンカーバイドの化学式はWCです。

タングステンカーバイドは、タングステン金属と炭素を1400〜2000℃で反応させることによって調製されます。他の方法には、タングステン金属または青色のWO3をCO/CO2混合物とH2と900〜1200℃で反応させる特許取得済みの低温流動床プロセスが含まれます。

超硬合金の特性は何ですか？

機械的特性：

機械的特性は、ある種の力に耐える材料の能力を反映していますが、適用されると、より正確な定義が必要になります。明確にするために、負荷条件に応じて、抵抗が対抗する力の種類がいくつかあります。超硬合金の場合、機械的特性の中で最も重要な抵抗は、圧縮抵抗、引張、摩耗、疲労、および横方向の衝撃破壊です。

  物理的特性：

タングステンカーバイドは、2,870℃（5,200°F）の高い融点を持ち、1標準気圧（100 kPa）に相当する圧力下では6,000℃（10,830°F）の沸点を持ち、熱伝導率は110 W·m−1·K−1、熱膨張係数は5.5 µm·m−1·K−1です。

タングステンカーバイドは非常に硬く、モース硬度で約9、ビッカース硬度で約2600です。ヤング率はおよそ530〜700 GPa、体積弾性率は630〜655 GPa、せん断弾性率は274 GPaです。引張強度は344 MPa、圧縮強度は約2.7 GPa、ポアソン比は0.31です。

タングステンカーバイドの細い棒を通る縦波の速度（音速）は6220 m/sです。

タングステンカーバイドの低い電気抵抗率（約0.2 µΩ·m）は、一部の金属（例：バナジウム0.2 µΩ·m）と同程度です。

WCは、溶融ニッケルとコバルトの両方によく濡れます。W-C-Co系の相図の調査によると、WCとCoは擬似二元共晶を形成します。相図はまた、組成（W、Co）6Cのいわゆるη-炭化物が形成される可能性があり、これらの相の脆性により、WC-Co超硬合金における炭素含有量の制御が重要であることを示しています。

化学的特性：

タングステンと炭素の2つのよく特性評価された化合物、WCとタングステンセミカーバイド、W 2Cがあります。両方の化合物がコーティングに存在する場合があり、その割合はコーティング方法によって異なります。

高温では、WCはタングステンと炭素に分解し、これは高温熱スプレー、たとえば、高速酸素燃料（HVOF）および高エネルギープラズマ（HEP）法で発生する可能性があります。WCの酸化は500〜600℃（932〜1,112°F）で始まります。酸に強く、室温を超えるフッ化水素酸/硝酸（HF/HNO3）混合物によってのみ攻撃されます。室温でフッ素ガスと反応し、400℃（752°F）以上で塩素と反応し、融点まで乾燥H2とは不活性です。微粉末WCは、過酸化水素水溶液中で容易に酸化します。高温高圧下では、炭酸ナトリウムと反応してタングステン酸ナトリウムを生成し、これはスクラップセメントカーバイドの回収に使用される手順です。