Il carburo di tungsteno, la semicarburo di tungsteno, W2C, è un composto chimico contenente tungsteno e carbonio, simile al carburo di titanio. Al colloquialmente, il carburo di tungsteno è spesso semplicemente chiamato carburo.
Proprietà chimiche
Esistono due composti ben caratterizzati di tungsteno e carbonio, WC e W2C. Entrambi i composti possono essere presenti nei rivestimenti e le proporzioni possono dipendere dal metodo di rivestimento, vedere EG
WC può essere preparato mediante reazione di metallo di tungsteno e carbonio a 1400-2000'C. Altri metodi includono un processo di letto fluido brevettato che reagisce in metallo di tungsteno o wo3 blu con miscela CO/CO2 e H2 tra 900 e 1200'C. I metodi di deposizione del vapore chimico che sono stati studiati includono:
Tungsteno esacloruro con idrogeno, come agente riducente e metano come fonte di carbonio a 670
WCL6 + H2 + CH4 → WC + 6HCL
Reagendo il tungsteno esafluoruro con idrogeno come agente riducente e metanolo come fonte di carbonio a 350'c
WF6 + H2 + CH3OH → WC + 6HF + H2O
A temperature elevate si decompone che il tungsteno e il carbonio possono verificarsi durante lo spray termico ad alta temperatura, ad esempio il combustibile di ossigeno ad alta velocità (HVOF) e il plasma ad alta energia (HEP).
L'ossidazione di WC inizia a 500-600'C. È resistente agli acidi ed è attaccata solo da miscele di acido idrofluorico/acido nitrico (HF/HNO3) al di sopra della temperatura ambiente. [2] Reagisce con gas fluoro a temperatura ambiente e cloro sopra i 400 anni ed è non reattivo per asciugare H2 fino al suo punto di fusione.
WC è stato studiato per il suo potenziale utilizzo come catalizzatore ed è stato scoperto che assomiglia al platino nella sua catalisi la produzione di acqua dall'idrogeno e ossigeno a temperatura ambiente, la riduzione del trioossido di tungsteno per idrogeno in presenza di acqua e l'isomerizzazione di 2,2-dimetilpropano a 2-metilbutane. È stato proposto in sostituzione del catalizzatore di Iridium nei propulsori satellitari alimentati con idrazina.
Proprietà fisiche
Il carburo di tungsteno è un elevato fusione, 2870'C, una scala estremamente dura 8,5-9,0 MOHS [citazione necessaria] e 22 Vickers GPa Durezza con bassa resistività elettrica (1,7-2,2 10-7OHM.M) paragonabile ai metalli (EG Vanadio 1.99 10- 7ohm.m) .wc è prontamente bagnato sia da nichel fuso che da cobalto. [8] L'indagine del diagramma di fase del sistema WC-CO mostra che WC e CO formano un eutettico binario pseudo. Il diagramma di fase mostra anche che esistono cosiddetti η-carburi con composizione (W, CO) 6c che possono essere formati e il fatto che queste fasi siano fragili è il motivo per cui è il controllo del contenuto di carbonio nei metalli duri WC-CO importante.
Struttura
Esistono due forme di WC, una forma esagonale, α-WC e una forma cubica ad alta temperatura, β-WC, che ha la struttura del salino di roccia. La forma esagonale può essere visualizzata come composta da strati pieni esagonalmente stretti di atomi di metallo con strati che giacciono direttamente l'uno sull'altro, con atomi di carbonio che riempiono la metà degli interstizi che danno sia il tungsteno che il carbonio una regolare prismatica trigonale, 6 coordinazione. È possibile determinare le seguenti lunghezze del legame; La distanza tra gli atomi di tungsteno in uno strato pieno esagonalmente è alle 291pm, la distanza più breve tra gli atomi di tungsteno negli strati adiacenti è del 284 pm e la lunghezza del legame con il carbonio di tungsteno è alle 220 pm. La lunghezza del legame di tungsteno-carbonio è quindi paragonabile al singolo legame in W (CH3) 6 (218pm) in cui vi è un coordinamento prismatico trigonale fortemente distorto del tungsteno.
È stato studiato il WC molecolare e questa specie di fase gassosa ha una lunghezza del legame di 171 pm per 184w12c.
