การวิเคราะห์ทังสเตนคาร์ไบด์

Tungsten Carbide, WC หรือ Tungsten Semicarbide, W2C เป็นสารประกอบทางเคมีที่มีทังสเตนและคาร์บอนคล้ายกับไทเทเนียมคาร์ไบด์ ทังสเตนคาร์ไบด์มักเรียกกันว่าคาร์ไบด์

คุณสมบัติทางเคมี

มีสองสารประกอบที่โดดเด่นของทังสเตนและคาร์บอน, WC และ W2C สารประกอบทั้งสองอาจมีอยู่ในการเคลือบและสัดส่วนอาจขึ้นอยู่กับวิธีการเคลือบ

WC สามารถเตรียมได้โดยปฏิกิริยาของโลหะทังสเตนและคาร์บอนที่ 1400-2000'C วิธีอื่น ๆ รวมถึงกระบวนการเตียงของเหลวที่ได้รับสิทธิบัตรซึ่งทำปฏิกิริยากับโลหะทังสเตนหรือสีน้ำเงิน WO3 ด้วยส่วนผสม CO/CO2 และ H2 ระหว่าง 900 ถึง 1200'C วิธีการสะสมไอสารเคมีที่ได้รับการตรวจสอบ ได้แก่ :

Tungsten Hexachloride ที่มีไฮโดรเจนเป็นสารลดและมีเธนเป็นแหล่งที่มาของคาร์บอนที่ 670'C

WCL6 + H2 + CH4 → WC + 6HCl

การทำปฏิกิริยาทังสเตนเฮกซาฟลูออไรด์กับไฮโดรเจนเป็นสารลดและเมทานอลเป็นแหล่งคาร์บอนที่ 350'C

WF6 + H2 + CH3OH → WC + 6HF + H2O

ที่อุณหภูมิสูง WC จะสลายตัวเป็นทังสเตนและคาร์บอนและสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการพ่นความร้อนอุณหภูมิสูงเช่นเชื้อเพลิงออกซิเจนความเร็วสูง (HVOF) และวิธีการพลาสม่าพลังงานสูง (HEP)

การออกซิเดชั่นของ WC เริ่มต้นที่ 500-600'C.it ทนทานต่อกรดและถูกโจมตีโดยกรดกรด hydrofluoric/กรดไนตริก (HF/HNO3) ที่อยู่เหนืออุณหภูมิห้อง [2] มันทำปฏิกิริยากับก๊าซฟลูออรีนที่อุณหภูมิห้องและคลอรีนสูงกว่า 400'C และไม่มีปฏิกิริยาต่อ H2 ที่แห้งจนถึงจุดหลอมเหลว

WC ได้รับการตรวจสอบสำหรับการใช้งานที่เป็นไปได้ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาและพบว่ามีลักษณะคล้ายกับแพลตตินัมในการเร่งปฏิกิริยาการผลิตน้ำจากไฮโดรเจนและออกซิเจนที่อุณหภูมิห้องการลดลงของทังสเตนไตรออกไซด์โดยไฮโดรเจนในที่ที่มีน้ำและไอโซเมอไรเซชัน ของ 2,2-dimethylpropane ถึง 2-methylbutane มันได้รับการเสนอเพื่อทดแทนตัวเร่งปฏิกิริยาอิริเดียมใน hydrazine ขับเคลื่อนดาวเทียมขับเคลื่อน

คุณสมบัติทางกายภาพ

ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นระดับสูง 2870'C, ชั่งอย่างหนักมาก 8.5-9.0 Mohs [การอ้างอิงที่จำเป็น] และความแข็งของ Vickers 22 GPA ด้วยความต้านทานไฟฟ้าต่ำ (1.7-2.2 10-7ohm.m) เทียบกับโลหะ (เช่นวาเนด 1.99 10- 10- 10- 10- 10 7ohm.m) .wc เปียกทั้งนิกเกิลและโคบอลต์ที่หลอมเหลว [8] การตรวจสอบไดอะแกรมเฟสของระบบ WC-CO แสดงให้เห็นว่า WC และ CO เป็น Eutectic ไบนารีแบบหลอก แผนภาพเฟสยังแสดงให้เห็นว่ามีสิ่งที่เรียกว่าη-carbides ที่มีองค์ประกอบ (w, co) 6c ที่สามารถเกิดขึ้นได้และความจริงที่ว่าเฟสเหล่านี้เปราะเป็นเหตุผลว่าทำไมการควบคุมปริมาณคาร์บอนในโลหะแข็ง WC-CO สำคัญ.

โครงสร้าง

มีสองรูปแบบของ WC รูปแบบหกเหลี่ยมα-WC และรูปแบบอุณหภูมิสูงลูกบาศก์สูงβ-WC ซึ่งมีโครงสร้างเกลือหิน รูปแบบหกเหลี่ยมสามารถมองเห็นได้ว่าประกอบไปด้วยอะตอมโลหะที่มีเลเยอร์ที่มีเลเยอร์ที่มีชั้นวางอยู่ใกล้กันโดยมีอะตอมคาร์บอนที่เติมเต็มครึ่งหนึ่งให้ทั้งทังสเตนและคาร์บอน สามารถกำหนดความยาวพันธะต่อไปนี้ได้ ระยะห่างระหว่างอะตอมทังสเตนในชั้นที่บรรจุหกเหลี่ยมคือ 291pm ระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างอะตอมทังสเตนในชั้นที่อยู่ติดกันคือ 284 น. และความยาวพันธะคาร์บอนทังสเตนคือ 220 น. ความยาวพันธะทังสเตนคาร์บอนจึงเปรียบได้กับพันธะเดี่ยวใน W (CH3) 6 (218 น.) ซึ่งมีการประสานงานแบบปริซึมของทังสเตอรี่ที่บิดเบี้ยวอย่างมากของทังสเตน

โมเลกุล WC ได้รับการตรวจสอบและสปีชีส์เฟสก๊าซนี้มีความยาวพันธะ 171 PM สำหรับ 184W12C