Apa itu Tungsten Carbide?

Tungsten karbida (logam keras)

Karbida semenan, atau logam keras seperti yang sering disebut, adalah bahan yang dibuat dengan "mensemen" butiran tungsten monokarbida (WC) yang sangat keras dalam matriks pengikat dari paduan kobalt atau nikel yang kuat dengan sintering fase cair. Karbida semenan menggabungkan kekerasan dan kekuatan tinggi dari karbida logam (WC, TiC, TaC) atau karbonitrid (misalnya TiCN) dengan ketangguhan dan plastisitas pengikat paduan logam (Co, Ni, Fe), di mana partikel keras didistribusikan secara merata untuk membentuk komposit logam. Tungsten karbida adalah yang paling logam dari karbida, dan sejauh ini merupakan fase keras yang paling penting. Semakin banyak partikel karbida keras di dalam bahan, semakin keras ia tetapi semakin kurang tangguh ia berperilaku selama pembebanan; dan, sebaliknya, peningkatan signifikan dalam ketangguhan dicapai dengan jumlah pengikat logam yang lebih tinggi dengan mengorbankan kekerasan.

Dalam bidang bahan teknik, karbida semenan memainkan peran penting karena mereka menggabungkan kekerasan dan kekuatan tinggi dengan ketangguhan yang baik dalam rentang sifat yang luas, dan dengan demikian merupakan kelompok bahan keras paling serbaguna untuk aplikasi teknik dan perkakas.

  Biasanya Logam Keras Tungsten Karbida dapat memiliki nilai kekerasan 1600 HV, sedangkan baja lunak akan berada di kisaran 160 HV, faktor 10 lebih rendah.

Meskipun disebut logam keras, Tungsten Karbida sebenarnya adalah bahan komposit dengan partikel keras Tungsten Karbida yang tertanam dalam matriks yang lebih lunak dari Kobalt logam.

Rumus kimia untuk Tungsten Karbida adalah WC.

  Tungsten karbida disiapkan dengan reaksi logam tungsten dan karbon pada suhu 1400–2000 °C. Metode lain termasuk proses tempat tidur fluida suhu rendah yang dipatenkan yang bereaksi baik logam tungsten atau WO3 biru dengan campuran CO/CO2 dan H2 antara 900 dan 1200 °C.

Apa saja sifat-sifat logam keras?

Sifat mekanik:

Sifat mekanik mencerminkan kemampuan suatu bahan untuk menahan gaya dari jenis tertentu yang, bagaimanapun, ketika diterapkan, memerlukan definisi yang lebih akurat. Untuk kejelasan ada berbagai jenis gaya yang ditentang, tergantung pada kondisi beban; untuk logam keras, resistensi yang paling penting dalam sifat mekanik adalah resistensi kompresi, traksi, abrasi, kelelahan, dan patah transversal benturan.

  Sifat fisik:

Tungsten karbida memiliki titik leleh tinggi pada 2.870 °C (5.200 °F), titik didih 6.000 °C (10.830 °F) ketika berada di bawah tekanan yang setara dengan 1 atmosfer standar (100 kPa), konduktivitas termal 110 W·m−1·K−1, dan koefisien ekspansi termal 5,5 µm·m−1·K−1.

  Tungsten karbida sangat keras, berada di peringkat sekitar 9 pada skala Mohs, dan dengan angka Vickers sekitar 2600. Ia memiliki modulus Young sekitar 530–700 GPa, modulus bulk 630–655 GPa, dan modulus geser 274 GPa. Ia memiliki kekuatan tarik ultimat 344 MPa, kekuatan kompresi ultimat sekitar 2,7 GPa dan rasio Poisson 0,31.

  Kecepatan gelombang longitudinal (kecepatan suara) melalui batang tipis tungsten karbida adalah 6220 m/s.

  Resistivitas listrik rendah tungsten karbida sekitar 0,2 µΩ·m sebanding dengan beberapa logam (misalnya vanadium 0,2 µΩ·m).

  WC mudah dibasahi oleh nikel dan kobalt cair. Penyelidikan diagram fase sistem W-C-Co menunjukkan bahwa WC dan Co membentuk eutektik pseudo biner. Diagram fase juga menunjukkan bahwa ada yang disebut η-karbida dengan komposisi (W,Co) 6C yang dapat terbentuk dan kerapuhan fase-fase ini membuat kontrol kandungan karbon dalam logam keras WC-Co penting.

Sifat kimia:

Ada dua senyawa tungsten dan karbon yang terkarakterisasi dengan baik, WC dan tungsten semikarbida, W 2C. Kedua senyawa tersebut dapat hadir dalam pelapis dan proporsi dapat bergantung pada metode pelapisan.

  Pada suhu tinggi, WC terurai menjadi tungsten dan karbon dan ini dapat terjadi selama semprotan termal suhu tinggi, misalnya, dalam metode bahan bakar oksigen kecepatan tinggi (HVOF) dan plasma energi tinggi (HEP).

  Oksidasi WC dimulai pada suhu 500–600 °C (932–1.112 °F). Ia tahan terhadap asam dan hanya diserang oleh campuran asam hidrofluorat/asam nitrat (HF/HNO3) di atas suhu kamar. Ia bereaksi dengan gas fluorin pada suhu kamar dan klorin di atas 400 °C (752 °F) dan tidak reaktif terhadap H2 kering hingga titik lelehnya. WC yang dipowder halus teroksidasi dengan mudah dalam larutan berair hidrogen peroksida. Pada suhu dan tekanan tinggi, ia bereaksi dengan natrium karbonat berair membentuk natrium tungstat, suatu prosedur yang digunakan untuk pemulihan limbah karbida semenan.